Belakangan kendaraan listrik (electric vehicles, EV) menjadi sangat populer, selain karena menggunakan energi yang ramah lingkungan, juga karena teknologi baterai yang semakin berkembang. Seiring dengan semakin populernya EV, kebutuhan akan solusi pengisian daya yang efisien dan efektif menjadi semakin penting. Artikel ini mengeksplorasi penelitian dan inovasi terbaru dalam sistem pengisian daya EV, menyoroti kemajuan dalam elektronika daya, infrastruktur stasiun pengisian daya, dan teknik pengoptimalan.
Desain konverter pengisian daya yang inovatif
Salah satu kemajuan utama dalam pengisian daya EV adalah pengembangan teknologi konverter baru. Penelitian oleh Snehalika dkk. (2024), mengusulkan multi-port converter (MPC) isolated bidirectional DC-DC (IBDC) berbasis GaN (Gallium Nitride) yang dirancang khusus untuk aplikasi pengisian daya EV. Konverter inovatif ini mencakup satu port input dan dua port output, memungkinkan proses pengisian daya yang lebih efisien dibandingkan dengan sistem dual active bridge (DAB) tradisional. MPC berbasis GaN IBDC-TAB dapat beroperasi dalam beberapa mode: single active bridge (SAB), dual active bridge (DAB), dan mode triple active bridge (TAB). Misalnya, dalam mode TAB, konverter dapat mengisi daya pada level yang berbeda – Level-1 (L-1) dan Level-2 (L-2) – dengan efisiensi mencapai hingga 98,87% (dalam simulasi yang dilakukan). Sebuah prototipe dengan kapasitas 0,91 kW dikembangkan untuk diuji dan hasil yang didapatkan menunjukkan efektif. Kemajuan ini menjanjikan solusi pengisian daya EV yang lebih efisien dan fleksibel. Hal tersebut berpotensi mengurangi jumlah komponen yang diperlukan dan menurunkan biaya sistem secara keseluruhan.
Semakin pentingnya infrastruktur pengisian daya kendaraan listrik
Seiring dengan semakin berkembangnya jangkauan kendaraan listrik, kebutuhan akan infrastruktur pengisian daya yang kuat semakin mendesak. Analisis komprehensif terhadap kendaraan listrik yang tersedia secara komersial mengungkapkan bahwa kendaraan dengan jarak tempuh terpanjang semakin mampu mengisi daya di rumah. Namun, stasiun pengisian daya publik tetap penting untuk mendukung adopsi EV secara luas.
Stasiun pengisian daya dikategorikan ke dalam tiga tingkatan berdasarkan voltase, daya, dan jenisnya. Stasiun pengisian daya Level-1 dan Level-2 menggunakan daya AC, sedangkan stasiun Level-3 biasanya menggunakan daya DC untuk pengisian daya yang lebih cepat. Dengan kemajuan dalam elektronika daya, khususnya dalam konverter AC-DC, stasiun pengisian daya EV menjadi lebih efisien dan mudah beradaptasi. Integrasi sumber energi terbarukan seperti tenaga surya, angin, dan tenaga air juga menjadi aspek penting dalam infrastruktur pengisian daya modern, yang berkontribusi pada keberlanjutan seluruh sistem.
Mengoptimalkan penempatan fasilitas pengisian daya
Penempatan stasiun pengisian daya EV dan distributed power generation unit (DG) yang efisien sangat penting untuk meminimalkan kehilangan daya dan meningkatkan kinerja sistem. Penelitian terbaru yang menggunakan Whale Optimization Algorithm (WOA) telah menunjukkan peningkatan yang signifikan di bidang ini. Dengan mengoptimalkan penempatan EVCS dan DG bersamaan dengan rekonfigurasi jaringan, WOA mencapai pengurangan yang signifikan dalam kehilangan daya – 56,22% untuk sistem IEEE-33 bus dan 76,13% untuk sistem IEEE-69 bus.
Studi komparatif menunjukkan bahwa WOA mengungguli teknik pengoptimalan lain seperti Particle Swarm Optimization (PSO) dan Genetic Algorithm (GA), menawarkan hasil yang lebih unggul dalam hal pengurangan kehilangan daya dan peningkatan profil tegangan. Pendekatan ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam mengoptimalkan efisiensi jaringan pengisian daya mobil listrik dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.
Rekomendasi untuk pengembangan di masa depan
Untuk lebih meningkatkan adopsi kendaraan listrik dan infrastruktur pengisian daya, ada beberapa rekomendasi yang muncul dari penelitian terbaru:
- Berinvestasi dalam Teknologi Pengisian Daya Canggih: Pengembangan dan penerapan konverter efisiensi tinggi dan sistem pengisian daya yang inovatif secara berkelanjutan akan menurunkan biaya dan meningkatkan kinerja.
- Memperluas Infrastruktur Pengisian Daya: Penempatan stasiun pengisian daya yang strategis dan integrasi sumber energi terbarukan akan mendukung pertumbuhan jumlah EV dan berkontribusi pada praktik energi berkelanjutan.
- Memanfaatkan Teknik Pengoptimalan: Menggunakan algoritme pengoptimalan canggih seperti WOA untuk mengoptimalkan penempatan dan konfigurasi stasiun pengisian daya dan unit pembangkit terdistribusi.
Dengan berfokus pada area ini, para pemangku kepentingan dapat memastikan bahwa sistem pengisian daya EV mampu memenuhi permintaan mobilitas listrik yang terus meningkat sekaligus mempromosikan kelestarian lingkungan.
Kesimpulan
Evolusi teknologi dan infrastruktur pengisian daya EV sangat penting untuk mendukung adopsi kendaraan listrik yang terus meningkat. Inovasi seperti konverter MPC berbasis GaN IBDC-TAB dan teknik pengoptimalan tingkat lanjut membuka jalan bagi solusi pengisian daya yang lebih efisien dan efektif. Seiring dengan kemajuan industri, penelitian dan pengembangan yang berkelanjutan akan menjadi kunci untuk mengatasi tantangan dan memaksimalkan manfaat transportasi listrik.
Referensi
Snehalika, Snehalika, et al. “A New GaN-Based Converter Design for Electric Vehicle Charging System.” International Journal of Power Electronics and Drive Systems/International Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 15, no. 3, 1 Sept. 2024, pp. 1594–1594, https://doi.org/10.11591/ijpeds.v15.i3.pp1594-1608.
Wahsh, Said, et al. “Electric Vehicle Charging Station Components and Current Scenario.” International Journal of Power Electronics and Drive Systems/International Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 15, no. 3, 1 Sept. 2024, pp. 1998–1998, https://doi.org/10.11591/ijpeds.v15.i3.pp1998-2006.
Bukit, Ferry Rahmat Astianta, et al. “Optimizing Electric Vehicle Charging Station Placement Integrates Distributed Generations and Network Reconfiguration.” International Journal of Power Electronics and Drive Systems/International Journal of Electrical and Computer Engineering, vol. 14, no. 5, 1 Oct. 2024, pp. 4929–4929, https://doi.org/10.11591/ijece.v14i5.pp4929-4939.
Redaksi: I. Busthomi
