Kesenjangan Regulasi dan Ketidakmatangan Teknologi: Hambatan Utama dalam Pengembangan Proteksi Kebakaran Penyimpanan Energi
Industri penyimpanan energi sedang memasuki fase perkembangan pesat. Namun, sektor proteksi kebakaran yang mendukung sistem penyimpanan energi masih dalam tahap awal. Aplikasi produk saat ini relatif sederhana, terutama mengandalkan alat pemadam api berbasis gas. Ukuran pasarnya masih kecil dan belum sebanding dengan laju pertumbuhan sektor penyimpanan energi.
Ada dua faktor utama yang menghambat pengembangan keselamatan kebakaran di industri penyimpanan energi:
Pertama, kurangnya regulasi dan standar industri, dan pengawasan masih lemah. Karena skala penerapan penyimpanan energi masih terbatas, pasarnya belum sepenuhnya matang, dan keselamatan kebakaran di sektor ini menghadapi relatif sedikit kendala regulasi. Namun, seiring dengan terus berkembangnya skala industri penyimpanan energi, pentingnya keselamatan akan semakin menonjol. Sejalan dengan itu, standar proteksi kebakaran yang relevan untuk sistem penyimpanan energi diperkirakan akan ditetapkan dan ditingkatkan secara bertahap. Selain itu, seringnya insiden terkait penyimpanan energi menarik perhatian yang semakin besar terhadap isu ini.
Kedua, produk dan solusi proteksi kebakaran di sektor penyimpanan energi masih belum matang. Insiden kebakaran dalam sistem penyimpanan energi dicirikan oleh skenario yang kompleks, pembakaran yang berkepanjangan, dan potensi kerusakan yang tinggi—sangat berbeda dari lingkungan yang lebih konvensional seperti gedung. Akibatnya, metode deteksi dan pemadaman kebakaran tradisional seringkali tidak efektif untuk aplikasi penyimpanan energi. Ketiadaan solusi yang efektif dan khusus telah menjadi salah satu hambatan utama yang menghambat pengembangan keselamatan kebakaran di bidang ini.
Namun, seiring dengan terus berkembangnya industri penyimpanan energi, baik penyedia penyimpanan energi maupun perusahaan keselamatan kebakaran semakin berfokus pada pengembangan strategi proteksi kebakaran yang tepat. Upaya kolaboratif sedang dilakukan untuk merancang dan menerapkan sistem deteksi dan pemadaman kebakaran yang lebih efektif, khususnya untuk kasus penggunaan penyimpanan energi, yang juga diharapkan dapat mempercepat perumusan dan penerapan standar industri.
Pertumbuhan Pesat dalam Penyimpanan Energi Elektrokimia Memicu Peningkatan Bertahap Standar Keselamatan Kebakaran
Teknologi penyimpanan energi meliputi penyimpanan hidro pompa, penyimpanan elektrokimia, penyimpanan energi udara terkompresi, penyimpanan garam cair, dan penyimpanan roda gila, antara lain.
Di antara semuanya, penyimpanan hidro terpompa memegang posisi dominan di pasar penyimpanan energi saat ini karena biayanya yang rendah dan kapasitasnya yang besar.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan pesat industri kendaraan energi baru telah menyebabkan penurunan tajam biaya baterai litium. Akibatnya, penyimpanan energi elektrokimia, yang terutama berbasis teknologi baterai litium, mengalami pertumbuhan kapasitas terpasang yang signifikan.
Pertumbuhan ini sebagian besar didorong oleh keunggulan penyimpanan elektrokimia dibandingkan pembangkit listrik tenaga air pompa: penyimpanan ini tidak terlalu dibatasi oleh kondisi geografis dan lebih cocok untuk mengimbangi fluktuasi daya frekuensi tinggi dalam sistem energi.
Pada tahun 2025, kapasitas penyimpanan energi global kumulatif mencapai 191.1 GW, meningkat 3.4% year-on-year (YoY). Di antara semua teknologi, penyimpanan hidro pompa menyumbang pangsa terbesar, dengan total kapasitas 172.5 GW, naik 0.9% YoY, dan mewakili 90.3% dari total global.
Penyimpanan energi elektrokimia memiliki kapasitas terpasang kumulatif sebesar 14.2 GW, yang mencakup sekitar 7.5% dari total kapasitas. Dalam kategori elektrokimia, baterai litium-ion mendominasi, dengan kapasitas terpasang sebesar 13.1 GW—mewakili 92.0% dari kapasitas penyimpanan elektrokimia.
Sejak 2011, laju instalasi penyimpanan energi global telah meningkat pesat, dengan pertumbuhan yang menunjukkan tren peningkatan yang stabil. Pada tahun 2018, penyimpanan energi elektrokimia global mengalami ekspansi yang signifikan, dengan kapasitas kumulatif meningkat lebih dari 120% per tahun. Dari tahun 2024 hingga 2025, kapasitas penyimpanan elektrokimia global kumulatif diproyeksikan tumbuh pada tingkat tahunan sekitar 50%.
Dengan tujuan "karbon ganda", permintaan penyimpanan energi terus meningkat. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, semakin banyak insiden yang melibatkan sistem penyimpanan energi elektrokimia, yang mengakibatkan kerugian sosial dan ekonomi yang signifikan. Dengan penerapan skala yang lebih besar di masa mendatang, risiko keselamatan yang terkait dengan penyimpanan energi menjadi semakin serius.
Selama dekade terakhir, lebih dari 30 kecelakaan kebakaran dan ledakan telah dilaporkan secara global di pembangkit listrik penyimpanan energi elektrokimia. Di antaranya, tiga insiden terjadi di Tiongkok, termasuk kecelakaan baru-baru ini pada bulan April tahun ini di sebuah pembangkit listrik penyimpanan energi di Distrik Fengtai, Beijing.
Selama konstruksi dan komisioning sistem, stasiun tersebut terbakar dan meledak, menyebabkan 2 korban jiwa, 1 luka-luka, dan 1 orang hilang. Kebakaran terjadi sekitar pukul 12 siang dan baru dapat dipadamkan sepenuhnya pada pukul 00 di hari yang sama.
Insiden Kebakaran Stasiun Penyimpanan Energi Beijing
Dengan pesatnya pertumbuhan kapasitas penyimpanan energi elektrokimia, dan mengingat banyaknya kecelakaan yang sering terjadi dan sangat merusak yang terkait dengannya, otoritas pemerintah semakin menekankan pada manajemen keselamatan sistem penyimpanan energi.
Kebijakan Utama Terkait Keselamatan Penyimpanan Energi Elektrokimia
Otoritas Penerbit: Administrasi Energi Nasional (NEA)
Dokumen Kebijakan: Langkah-Langkah Sementara untuk Manajemen Keselamatan Pembangkit Listrik Tenaga Penyimpanan Energi Elektrokimia
Konten Utama：(1) Fokus utamanya adalah memperkuat manajemen keselamatan inheren pembangkit listrik.
(2) Fokus utama adalah membangun dan meningkatkan sistem manajemen keselamatan dan menggabungkan manajemen keselamatan penyimpanan energi ke dalam sistem manajemen keselamatan perusahaan.
(3) Fokus utama adalah memperkuat manajemen tanggap darurat kebakaran pembangkit listrik. Dengan mengoptimalkan desain kebakaran, inspeksi dan penerimaan kebakaran wajib, penerapan manajemen tanggap darurat kebakaran, dan keterkaitan multipihak dalam tanggap darurat kebakaran, kita dapat menangani kecelakaan dan bahaya secara efektif serta meminimalkan kerugian jiwa dan harta benda.
Perlindungan Kebakaran Penyimpanan Energi: Dari Hambatan Teknis hingga Solusi Produk yang Efektif
Bagaimana Baterai Lithium Terbakar?
Secara struktural, baterai litium-ion menyimpan sejumlah besar energi dalam ruang tertutup, sehingga menimbulkan risiko keselamatan. Akar penyebab bahaya keselamatan pada baterai litium-ion adalah thermal runaway. Hal ini terjadi akibat reaksi berantai yang dipicu oleh reaksi samping yang melibatkan molekul-molekul kecil organik di dalam baterai, yang menyebabkan terjadinya thermal runaway.
Pelarian termal pada baterai lithium-ion dapat dibagi menjadi tiga tahap:
Tahap 1: Fase Awal Thermal Runaway
Akibat faktor internal maupun eksternal, suhu internal baterai meningkat hingga sekitar 90–100°C. Pada suhu ini, lapisan pasivasi SEI (Solid Electrolyte Interphase) pada permukaan anoda mulai terurai, melepaskan panas yang menyebabkan peningkatan suhu internal baterai secara cepat. Ketika suhu mencapai sekitar 135°C, separator mulai meleleh dan menyusut, menyebabkan kontak antara katoda dan anoda, yang mengakibatkan korsleting internal dan pembangkitan panas yang berkelanjutan.
Tahap 2: Fase Pembengkakan Baterai
Pada suhu antara 250–350°C, material anoda (C6Li) atau litium yang terdeposit bereaksi dengan pelarut organik dalam elektrolit. Reaksi ini melepaskan gas hidrokarbon yang mudah terbakar seperti metana dan etana, disertai dengan panas yang cukup besar, yang menyebabkan baterai membengkak.
Tahap 3: Fase Pelarian Termal dan Ledakan
Pada tahap ini, material katoda bermuatan terus mengalami reaksi dekomposisi oksidatif yang hebat dengan elektrolit, menghasilkan suhu yang sangat tinggi dan sejumlah besar gas beracun. Hal ini menyebabkan baterai terbakar hebat dan pada akhirnya dapat menyebabkan ledakan.
Ilustrasi Mekanisme Thermal Runaway pada Baterai Lithium-Ion
Mengapa Baterai Litium Sulit Dipadamkan?
Sistem penyimpanan energi baterai litium terdiri dari puluhan sel yang terhubung secara seri dan paralel untuk membentuk modul baterai. Modul-modul ini kemudian dihubungkan secara seri untuk membentuk rangkaian baterai, yang selanjutnya diintegrasikan ke dalam kabinet baterai penyimpanan melalui pengaturan paralel.
Saat terjadi kebakaran, pelarian termal dalam satu sel dapat memicu reaksi berantai. Melalui perpindahan panas dan radiasi termal, sel-sel di sekitarnya terinduksi ke dalam pelarian termal, yang pada akhirnya menyebabkan kebakaran skala penuh di seluruh sistem penyimpanan energi baterai litium.
Kebakaran pada sistem penyimpanan energi baterai lithium-ion memiliki karakteristik unik dibandingkan dengan jenis kebakaran lainnya:
Pembakaran yang intens dan perambatan termal yang cepat
Tingkat toksisitas tinggi, menghasilkan asap tebal, dan bahaya yang signifikan
Risiko tinggi terjadinya kebakaran kembali dan kesulitan yang sangat besar dalam pemadaman kebakaran
Karakteristik Utama Kebakaran Sistem Penyimpanan Energi Baterai Lithium:
Pembakaran yang intens dan perambatan panas yang cepat
Tingkat toksisitas tinggi, asap tebal, dan bahaya serius
Risiko kebakaran kembali tinggi dan kesulitan besar dalam pemadaman kebakaran
Mengapa Baterai Penyimpanan Energi Memerlukan Desain Proteksi Kebakaran, Sementara Baterai EV Biasanya Tidak?
Dibandingkan dengan baterai kendaraan listrik (EV), baterai penyimpanan energi menimbulkan bahaya kebakaran yang lebih besar. Peringatan dini dan tindakan pencegahan sangat penting, karena begitu terjadi, kebakaran dapat menyebar dengan cepat jika tidak dipadamkan tepat waktu. Selain itu, sistem penyimpanan energi memiliki ruang fisik yang lebih luas untuk mengakomodasi peralatan proteksi kebakaran, sementara EV lebih terbatas ruangnya.
Dari perspektif struktural, baik sistem penyimpanan energi litium-ion maupun sistem baterai kendaraan listrik memiliki komponen hierarkis yang sama: sel individual, modul, paket baterai, dan sistem lengkap. Namun, perbedaan utamanya terletak pada skala. Sistem penyimpanan energi mengandung jauh lebih banyak sel individual daripada sistem baterai kendaraan listrik, sehingga menghasilkan kapasitas energi total yang biasanya 10 hingga 100 kali lebih besar daripada kendaraan listrik.
Misalnya, saat Baterai Lithium Kendaraan Listrik 144V 200Ah atau Paket Baterai Ion Litium 72V 150Ah untuk Kereta Golf Meskipun dapat melayani kebutuhan transportasi secara efisien, kapasitas energinya jauh lebih rendah dibandingkan sistem penyimpanan energi tingkat jaringan. Akibatnya, jika terjadi kebakaran, tingkat keparahan dan potensi dampak insiden sistem baterai penyimpanan jauh lebih besar, sehingga memerlukan desain proteksi kebakaran khusus.
Mekanisme Kebakaran:
Kedua sistem penyimpanan energi (Baterai Ion Litium 204V 200Ah, Sistem Penyimpanan Energi Baterai Lifepo40 4KWh) dan baterai EV (Baterai Lithium Kendaraan Listrik - Paket Baterai Golf Cart 144V 200Ah) dapat terbakar akibat pelarian termal dalam satu sel akibat penyalahgunaan. Namun, penyebaran api berbeda: pada EV, biasanya menyebar ke sel atau modul di dekatnya; dalam sistem penyimpanan, api dapat menyebar ke beberapa modul karena ukuran sistem yang lebih besar.
Tantangan dan Solusi Pemadaman Kebakaran untuk Sistem Penyimpanan Energi Baterai Lithium-Ion
Metode konvensional seperti isolasi oksigen atau pemutusan rantai pembakaran tidak cukup untuk memadamkan kebakaran baterai litium-ion secara tuntas. Pemadaman yang efektif harus mencapai pemadaman api dan pendinginan termal.
Bahan pemadam padat hanya memiliki sedikit atau tidak ada efek sama sekali pada kebakaran baterai litium.
Agen gas menawarkan efisiensi terbatas dan kinerja pendinginan yang buruk.
Agen berbahan dasar air, selain hemat biaya dan ramah lingkungan, memberikan pendinginan dan pemadaman kebakaran yang signifikan.
Untuk sistem penyimpanan energi (ESS) baterai litium-ion skala besar, pengembangan agen pemadam api yang baru, efisien, dan tahan api, serta sistem pengiriman agen yang canggih, sangatlah penting. Inovasi-inovasi ini akan meningkatkan keselamatan kebakaran dalam penyimpanan energi elektrokimia dan mendorong pertumbuhan industri penyimpanan energi dan proteksi kebakaran.
