Prefektur Yamanashi di Jepang Menjadi Laboratorium Hidrogen Hijau

Mengapa Yamanashi menjadi laboratorium hidrogen Jepang

Di kaki Gunung Fuji, Prefektur Yamanashi telah menjadi lokasi uji coba langsung untuk hidrogen hijau. Di seluruh Jepang, hidrogen semakin mendapat perhatian sebagai alternatif bahan bakar fosil. Tren ini sangat terlihat di Yamanashi. Perusahaan dari berbagai sektor, mulai dari otomotif dan produsen mesin hingga minuman, ban, dan peralatan mesin, mulai memanfaatkan gas ini sebagai bagian dari bauran energi mereka. Prefektur ini menawarkan kombinasi langka berupa sumber daya terbarukan yang melimpah, infrastruktur penelitian, serta kolaborasi aktif antara pemerintah dan swasta.

Yamanashi menonjol berkat paparan sinar matahari yang tinggi, konsentrasi aset penelitian energi, dan kebijakan yang mendukung proyek dari laboratorium hingga lantai pabrik. Kawasan Komekurayama di Kofu memiliki salah satu klaster pembangkit listrik tenaga surya paling maju di Jepang dan sebuah desa penelitian sistem energi generasi berikutnya. Para pemimpin prefektur mendukung program uji coba hidrogen yang menghubungkan listrik tenaga surya pada siang hari dengan penyimpanan jangka panjang dan panas industri. Dengan demikian, kawasan ini dapat membuktikan teknologi tersebut dalam kondisi operasi nyata sebelum memperluas penerapannya. Yamanashi Hydrogen Energy Society (H2-YES), usaha patungan yang menghubungkan pemerintah prefektur dengan sejumlah perusahaan, membantu mengoordinasikan demonstrasi dan menggandeng pelanggan utama.

Fungsi sistem Power to Gas di Yamanashi

Power to Gas, yang umum disingkat P2G, mengubah listrik dari sumber terbarukan menjadi hidrogen dengan memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Pendekatan Yamanashi menggunakan elektrolisis air polimer padat. Saat produksi tenaga surya tinggi, kelebihan listrik dialirkan ke alat elektrolisis. Hidrogen kemudian dapat dimampatkan atau dicairkan dan disimpan di dalam tangki. Tidak seperti elektron di jaringan listrik, hidrogen yang tersimpan dapat diangkut dengan truk, disalurkan melalui pipa dalam jarak pendek, atau diubah kembali menjadi listrik dan panas saat dibutuhkan. Dengan begitu, tenaga surya yang produksinya tidak stabil menjadi sumber energi fleksibel bagi pabrik, gudang, dan masyarakat setempat.

Didukung Green Innovation Fund pemerintah Jepang dan pekerjaan yang ditugaskan oleh badan penelitian dan pengembangan nasional NEDO, teknologi Yamanashi Model P2G dikembangkan bersama oleh Prefektur Yamanashi, Toray Industries, Tokyo Electric Power Company Holdings, dan Takaoka Toko. Instalasi berkapasitas 16 megawatt berdasarkan sistem ini sedang dibangun di lokasi Suntory di Hakushu, prefektur tersebut. Fasilitas itu direncanakan menggunakan listrik terbarukan dan air setempat agar hidrogen yang dihasilkan tidak mengeluarkan gas rumah kaca saat digunakan. Rincian proyek tersedia dari Suntory dan mitra prefektur melalui ikhtisar resmi ini.

Rencana hidrogen hijau Suntory berkapasitas 16 MW

Pada September 2022, Suntory Holdings menandatangani perjanjian dasar dengan Prefektur Yamanashi untuk mendekarbonisasi Pabrik Penyulingan Hakushu dan Pabrik Air Hakushu Minami Alps. Proyek utamanya adalah fasilitas P2G berkapasitas 16 megawatt yang akan mengelektrolisis air dengan menggunakan listrik terbarukan untuk menghasilkan hidrogen hijau di lokasi. Perusahaan akan menggunakan gas tersebut sebagai sumber panas bersih untuk operasional pabrik dan berencana memasoknya juga kepada masyarakat sekitar.

Operasi dijadwalkan dimulai pada 2025. Pada tahap pertama, hidrogen akan digunakan untuk menjalankan ketel uap bagi sterilisasi panas dan mendukung uji coba penyulingan di Pabrik Penyulingan Hakushu. Mulai 2027, Suntory berencana menjalankan seluruh rantai nilai hidrogen hijau di Jepang, tidak hanya memproduksinya, tetapi juga mendistribusikan dan menjualnya. Kemitraan logistik dengan Tomoe Shokai direncanakan memungkinkan pengiriman di Yamanashi dan ke Tokyo. Perusahaan juga mengkaji penggunaan tambahan di fasilitas lain, seperti Pabrik Penyulingan Chita di Aichi dan Pabrik Takasago di Hyogo.

Langkah ini diambil setelah rencana proyek hidrogen yang terkait dengan sebuah pabrik penyulingan di Inggris tidak berlanjut, sehingga sumber daya dialihkan untuk penerapan di dalam negeri. Di Jepang, lingkungan kebijakan dan kemitraan lokal di Yamanashi menyediakan jalur yang jelas untuk membangun, mengoperasikan, dan membuktikan seluruh rantai nilai, dari listrik terbarukan hingga panas dan listrik berbahan bakar hidrogen.

Kemitraan JERA dan uji coba listrik bebas karbon 24 jam

Pada 22 November 2023, Prefektur Yamanashi menandatangani perjanjian dasar dengan JERA, produsen listrik terbesar di Jepang berdasarkan pangsa pembangkitan, untuk berkolaborasi membangun rantai nilai hidrogen regional. JERA bertujuan menggabungkan sumber terbarukan dengan pembangkit listrik termal tanpa emisi yang menggunakan hidrogen dan amonia, serta menghasilkan sekitar 30 persen listrik nasional. Kemitraan ini berupaya memastikan produksi dan pasokan listrik bebas karbon serta bahan bakar berbasis hidrogen yang stabil dengan mengintegrasikan sistem P2G prefektur tersebut dengan rantai nilai bahan bakar dan aset pembangkit JERA. Ringkasan kerja sama ini tersedia untuk umum di sini: ikhtisar kemitraan JERA.

Fasilitas pembangkit listrik hidrogen baru direncanakan di Gunung Komekura. Uji demonstrasi di sana akan memasok listrik kepada pelaku usaha setempat. Sasarannya adalah membuktikan pasokan listrik bebas karbon yang berkelanjutan dengan menggabungkan pembangkitan tenaga surya dan turbin atau sel bahan bakar berbahan bakar hidrogen saat matahari terbenam atau awan melintas. Jika berhasil diterapkan di tingkat prefektur, pendekatan ini dapat melayani pabrik yang membutuhkan pasokan listrik stabil sepanjang waktu.

Dari tenaga surya ke penyimpanan: perkembangan pusat Komekurayama

Pembangunan tenaga surya di Komekurayama oleh pemerintah prefektur berawal dari perencanaan pada awal 1990-an, ketika lokasi tersebut dimaksudkan untuk menarik perusahaan. Setelah gelembung ekonomi pecah, lahan itu menjadi lokasi jajaran panel surya berskala besar melalui kemitraan dengan Tokyo Electric Power Company. Langkah tersebut kemudian membuka jalan bagi tahap berikutnya. Pada 2021, prefektur meluncurkan inisiatif P2G untuk mengubah kelebihan tenaga surya menjadi hidrogen menggunakan elektrolisis air polimer padat. Sistem awal mencairkan hidrogen, menyimpannya di lokasi dalam tangki khusus, lalu mengangkutnya dengan trailer ke tempat yang membutuhkan, seperti toko yang menggunakan sel bahan bakar untuk daya cadangan dan memenuhi kebutuhan puncak.

Langkah selanjutnya adalah memperluas sumber pasokan, bukan hanya mengandalkan satu pembangkit surya, dengan mengambil listrik terbarukan bersertifikat dari bauran jaringan listrik umum, termasuk sumber tenaga air, angin, dan panas bumi. Jika hidrogen diproduksi sesuai permintaan di lokasi penggunaannya, kebutuhan penyimpanan dapat berkurang, biaya transportasi menurun, dan biaya hidrogen hijau dapat ditekan. Para insinyur di Yamanashi juga mengkaji penerapan industri di luar kebutuhan panas dan listrik, seperti penggunaan hidrogen hijau untuk membersihkan proses produksi semikonduktor sebagai pengganti helium.

Siapa yang menggunakan hidrogen saat ini

Lokasi Suntory di Hakushu menjadi pelanggan utama di prefektur ini. Hidrogen direncanakan digunakan untuk sterilisasi panas dan uji coba penyulingan wiski dengan api langsung. Di luar sektor minuman, industri ban mulai bereksperimen dengan produksi hidrogen di lokasi untuk kebutuhan panas proses dan pembangkitan gabungan panas dan listrik. Hal ini menunjukkan adanya pasar industri yang lebih luas untuk gas tersebut.

Transportasi juga menunjukkan perkembangan. Pemerintah pusat telah mendukung penggunaan sel bahan bakar untuk kendaraan berat, dengan menyediakan pendanaan bagi produsen otomotif untuk memperluas kapasitas produksi sel bahan bakar. Sejumlah program menyasar truk berbahan bakar hidrogen yang dapat mengisi ulang di depo pada jam-jam sepi, dengan memanfaatkan hidrogen hijau yang diproduksi saat pasokan listrik terbarukan melimpah. Upaya tersebut sejalan dengan komitmen Jepang untuk mencapai netralitas karbon pada 2050 dan kebutuhan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil impor.

Biaya, manfaat, dan kendala

Elektrolisis membutuhkan banyak energi. Produksi satu kilogram hidrogen biasanya memerlukan sekitar 50 hingga 55 kilowatt jam listrik, ditambah energi untuk pemampatan atau pencairan. Alat elektrolisis berkapasitas 16 megawatt yang beroperasi pada daya penuh selama sehari dapat menghasilkan sekitar 7 hingga 8 ton metrik hidrogen. Produksi aktual bergantung pada pola operasi, waktu pemeliharaan, dan ketersediaan listrik terbarukan. Strategi Yamanashi menggabungkan tenaga surya di lokasi, energi terbarukan dari jaringan listrik, dan penyimpanan agar fasilitas dapat beroperasi saat listrik bersih dan murah.

Biaya masih menjadi tantangan utama. Di Jepang, harga listrik grosir dan biaya jaringan dapat tinggi sehingga membatasi uji coba hidrogen sebelumnya. Penggunaan tenaga surya yang mungkin sebaliknya dibatasi produksinya, atau pengalihan operasi ke waktu permintaan rendah, dapat menurunkan biaya per kilogram. Peningkatan efisiensi alat elektrolisis dan volume produksi yang lebih besar juga membantu menekan harga seiring waktu.

Pasokan air dan keselamatan merupakan dua persoalan praktis. Elektrolisis mengonsumsi hampir sembilan liter air untuk setiap kilogram hidrogen yang dihasilkan, dengan kebutuhan air tambahan untuk pemurnian. Kawasan Hakushu dikenal memiliki air tanah berkualitas tinggi yang digunakan dalam produk minuman, sehingga pengelolaan sumber daya dan daur ulang perlu dilakukan dengan cermat. Penanganan hidrogen memerlukan protokol ketat untuk ventilasi, deteksi kebocoran, dan pelatihan. Kekhawatiran masyarakat dapat muncul terkait sifatnya yang mudah terbakar, seperti terlihat dalam perdebatan publik mengenai proyek-proyek yang diusulkan di luar negeri. Karena itu, sosialisasi dan standar desain yang ketat sangat penting.

Apakah model Yamanashi dapat diperluas ke luar prefektur

Kerangka yang tengah diuji di Yamanashi memang dirancang untuk tingkat regional. Kerangka ini menghubungkan sumber daya terbarukan setempat, elektrolisis, penyimpanan, dan pengguna akhir melalui rantai pasok yang pendek. Tahap berikutnya mencakup pengiriman ke Tokyo, yang akan menghubungkan pusat permintaan besar dengan hidrogen hijau yang diproduksi di pegunungan sebelah barat ibu kota. Keberhasilan demonstrasi JERA untuk memasok listrik bebas karbon sepanjang waktu juga akan memberi industri contoh sistem pasokan listrik andal tanpa bahan bakar fosil. Rincian kolaborasi ini tersedia untuk umum melalui ikhtisar proyek JERA.

Upaya ini telah menarik perhatian internasional. Delegasi dari luar negeri telah mengunjungi pusat penelitian dan proyek percontohan industri di Yamanashi, sementara sejumlah kawasan tengah menyusun rencana untuk membangun pusat keunggulan hidrogen hijau dengan memetik pelajaran dari Jepang. Dalam kunjungan tersebut, mereka melihat berbagai teknologi, mulai dari kendaraan sel bahan bakar hingga laboratorium penelitian dan pabrik produksi di prefektur itu. Transfer pengetahuan tersebut, bersama dukungan kebijakan nasional, menunjukkan bagaimana lokasi uji coba setempat dapat memengaruhi proyek yang jauh melampaui wilayahnya.

Hal yang Perlu Diketahui

• Prefektur Yamanashi mulai menjadi lokasi uji coba hidrogen hijau di Jepang, dengan menghubungkan tenaga surya yang melimpah dengan produksi, penyimpanan, dan pemanfaatan hidrogen di industri.
• Sistem Yamanashi Model Power to Gas mengubah listrik terbarukan menjadi hidrogen melalui elektrolisis air polimer padat, sehingga tenaga surya yang produksinya tidak stabil menjadi sumber energi fleksibel.
• Suntory dan pemerintah prefektur sedang membangun alat elektrolisis berkapasitas 16 megawatt di Pabrik Penyulingan Hakushu dan Pabrik Air Hakushu Minami Alps. Operasi direncanakan dimulai pada 2025.
• Mulai 2027, Suntory berniat menjalankan seluruh rantai nilai hidrogen, termasuk distribusi dan penjualan lokal di Yamanashi dan Tokyo melalui kerja sama logistik dengan Tomoe Shokai.
• JERA dan Yamanashi menandatangani kemitraan pada 2023 untuk membangun rantai nilai hidrogen regional dan mendemonstrasikan pasokan listrik bebas karbon sepanjang waktu, dengan menggabungkan tenaga surya dan pembangkitan berbahan bakar hidrogen.
• Komekurayama menjadi pusat penelitian dan penerapan di prefektur tersebut, berkembang dari jajaran panel surya berskala besar menjadi sistem P2G yang memproduksi, menyimpan, dan mengangkut hidrogen.
• Pengguna industri di luar sektor minuman, termasuk industri ban, sedang menguji hidrogen hijau yang diproduksi di lokasi untuk mengurangi emisi dari panas proses.
• Program nasional Jepang mendukung penggunaan hidrogen untuk kendaraan berat, dengan pendanaan untuk meningkatkan produksi sel bahan bakar dan rencana penggunaan truk berbahan bakar hidrogen.
• Alat elektrolisis berkapasitas 16 megawatt dapat menghasilkan sekitar 7 hingga 8 ton hidrogen per hari pada daya penuh, meski produksi aktual bergantung pada cara pengoperasiannya.
• Tantangan utama meliputi biaya listrik dan jaringan, konsumsi air, penyimpanan dan logistik, serta prosedur keselamatan yang ketat dalam penanganan hidrogen.
• Pendekatan Yamanashi dirancang untuk diterapkan secara regional dan direplikasi, dengan rencana memasok Tokyo dan meningkatnya minat delegasi internasional yang mempelajari model tersebut.