Baterai yang lebih baru (atas) dan manajemen sistem yang lebih baik seperti generator bergerak (bawah) berkontribusi pada penggunaan energi yang efisien
Karena bahan bakar fosil langka dan mahal, militer mencari alternatif untuk metode saat ini untuk memasok listrik ke pangkalan dan peralatan teater operasi (TMD). Mari kita lihat bagaimana industri mendorong inovasi di bidang ini
"Sejak tahun 2001, lebih dari 3.000 tentara dan kontraktor AS di Irak dan Afghanistan telah kehilangan nyawa atau terluka dalam serangan terhadap konvoi bahan bakar dan pasokan air," kata statistik Departemen Pertahanan.
Namun, pengurangan 10% dalam konsumsi bahan bakar selama lima tahun akan menyelamatkan nyawa dan kesehatan 35 tentara dari konvoi transportasi selama periode yang sama; data ini diambil dari sebuah studi oleh perusahaan audit Deloitte, yang diterbitkan pada tahun 2009. Saat ini, tidak ada data untuk periode 2009-2014 tentang kerugian yang terkait dengan kolom pasokan air dan bahan bakar.
Sebelumnya, diperkirakan ada satu orang yang terluka atau tewas di masing-masing dari 24 konvoi bahan bakar. Misalnya, pada tahun 2007, di Irak dan Afghanistan saja, tentara AS melakukan 6.030 konvoi bahan bakar. Hal ini menyebabkan RUU baru yang diajukan ke Senat tahun ini, Undang-Undang Keamanan Energi Departemen Pertahanan 2014, yang bertujuan untuk membantu operasi militer menjadi lebih hemat energi dan tidak terlalu bergantung pada bahan bakar fosil.
Tujuannya tidak hanya untuk menghemat uang pada anggaran Pentagon, tetapi juga untuk mengurangi kebutuhan konvoi bahan bakar dan, pada akhirnya, mengurangi risiko bagi personel militer.
Departemen Pertahanan AS saat ini merupakan konsumen terbesar bahan bakar, membutuhkan sekitar 90 juta barel minyak dengan biaya hampir $ 15 miliar per tahun. 75% dari jumlah ini digunakan untuk memenuhi kebutuhan pasukan aktif, dan pada tahun 2025 direncanakan untuk meningkatkannya sebesar 11%.
Kolaborasi
Tidak hanya Amerika Serikat yang memberikan perhatian serius tidak hanya pada efisiensi bahan bakar, tetapi juga pada apa yang disebut "energi pintar". Pada tahun 2012, NATO membentuk kelompok kerja untuk mengidentifikasi solusi hemat energi yang paling menjanjikan dan memulai proyek multinasional untuk mengoordinasikannya. NATO juga mempertimbangkan kemungkinan untuk mengintegrasikan konsep energi pintar ke dalam dokumen yang mendefinisikan strategi dan standar aliansi.
Setelah pertemuan pada Mei 2012, SENT (Tim Energi Cerdas) didirikan dan didanai di bawah Program Sains untuk Perdamaian dan Keamanan NATO. Kelompok ini dikelola oleh Pusat Keamanan Energi NATO Lituania dan Departemen Lingkungan Gabungan Angkatan Bersenjata Swedia. Tim tersebut terdiri dari para ahli dari delapan negara, termasuk enam Sekutu (Kanada, Jerman, Lituania, Belanda, Inggris, dan Amerika Serikat) dan dua mitra (Australia dan Swedia).
“Kami ingin tentara dan komandan memahami bahwa penghematan energi berdampak langsung pada keselamatan dan kehidupan tentara,” kata Susan Michaelis, petugas energi pintar di markas NATO. "Ini membebaskan sumber daya untuk misi inti NATO, yang saat ini difokuskan untuk melindungi konvoi bahan bakar."
Dia menambahkan bahwa SENT sedang mempertimbangkan perjanjian standarisasi NATO tentang “energi pintar, yang harus mencakup pemasangan meteran pintar di kamp-kamp militer yang ada; desain umum kamp masa depan; pelatihan dan partisipasi tenaga ahli; pelatihan umum termasuk dalam pelatihan militer umum; dan skema reward bagi petugas yang berhasil mengurangi konsumsi BBM.”
Overhead penuh
Militer AS dan NATO telah melakukan apa yang disebut dengan perhitungan biaya bahan bakar terbebani penuh (full-loaded cost of fuel/FBCF), yang memperhitungkan semua faktor operasional dalam rantai pasokan energi, termasuk transportasi, infrastruktur, sumber daya manusia, pemeliharaan, keamanan, dan penyimpanan energi.
Oleh karena itu, satu galon (3,785 liter) bahan bakar yang berharga hingga $3,50 per galon (77 sen per liter) di sumur AS (77 sen per liter) dapat mencapai lebih dari $100 per galon ($22 per liter) setelah dikirim ke garis depan ke timur laut Afghanistan.
Menurut perhitungan ini, sumber energi alternatif dan solusi energi cerdas, yang tidak dapat bersaing secara finansial dalam kehidupan sehari-hari karena biaya modal awal yang tinggi, semakin dibenarkan di medan perang.
Presiden Earl Energy Doug Morehead berkata, "Sejujurnya, ketika Anda mulai membayar $15 per galon, banyak teknologi baru yang masuk akal."
Memang, jika sistem penyimpanan energi surya dan cadangan gabungan tidak ekonomis untuk rumah dan kehidupan sehari-hari, maka itu sangat berharga ketika digunakan di militer, terutama ketika Anda melihatnya dengan semua komponen di FBCF.
Pada Juni 2013, pada latihan NATO Capable Logistician 2013 di Slovakia, tentara Belanda mendemonstrasikan tenda yang dilapisi sel surya. Tentara telah memasang 480 meter persegi panel surya di Mazar-i-Sharif di Afghanistan, yang saat ini menghasilkan 200 kWh. Menurut ahli energi di tentara Belanda, Letnan Kolonel Harm Renes, "investasi telah terbayar."
Sesuai dengan tren
Departemen Pertahanan AS menyelenggarakan Tantangan Teknologi Energi Pertahanan (DETC) tahunan untuk tetap mengikuti tren energi cerdas terbaru dan memilih tren yang dapat digerakkan untuk membantu militer secara signifikan mengurangi ketergantungannya pada bahan bakar fosil. Pentagon telah mengalokasikan $ 9 miliar untuk program efisiensi energi untuk 2013-2017.
Pada November 2013, Sierra Energy dengan pembangkit listrik FastOx-nya terpilih sebagai pemenang kompetisi DETC 2013 yang diadakan sebagai bagian dari pertemuan energi pertahanan tahunan.
Presiden Sierra Energy Mike Hart mengatakan: “Militer AS memiliki seluruh direktorat yang menangani pengelolaan limbah dan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil karena membuat mereka rentan secara strategis. Sebuah solusi yang mampu menghasilkan energi sendiri memiliki dampak signifikan pada beberapa aspek, antara lain peningkatan keselamatan, kemandirian, dan kelestarian lingkungan.”
“Teknologi limbah-ke-bahan bakar kami diidentifikasi sebagai teknologi kunci pada tahun 2009 dan oleh karena itu Pusat Uji Energi Terbarukan Departemen Pertahanan menempatkannya pada daftar prioritasnya. Dalam beberapa kasus, saat mengolah 10 ton sampah, kita bisa menghasilkan listrik sekitar 500 kWh tanpa mengganggu pasokannya.”
Pabrik FastOx dari Sierra Energy
Terak non-pencucian
Teknologi ini secara singkat. Oksigen dan uap disuntikkan, memanaskan limbah hingga 2200 ° C (tidak ada pembakaran); ini memungkinkan bahan apa pun untuk digunakan selama mengandung karbon. Setiap sisa logam, abu atau zat anorganik dilebur menjadi cairan, yang dialirkan ke dasar, memungkinkan logam untuk dipulihkan. Sisanya keluar sebagai terak yang dapat digunakan untuk paving. Dua gas yang dihasilkan (70% karbon monoksida dan 30% hidrogen) masuk ke sel bahan bakar, yang hanya melepaskan panas dan air.
“Sistem modular ini dapat dijatuhkan di area mana pun,” kata Hart. Sistem saat ini sedang disempurnakan untuk dikemas dalam enam hingga tujuh kontainer ISO standar untuk penerapan yang cepat dan mudah.
Teknologi sel bahan bakar kemungkinan akan menjadi pilihan yang lebih disukai untuk menggantikan generator diesel di lapangan, terutama di unit yang lebih kecil. Institut Teknologi Kimia Jerman Fraunhofer sedang mengembangkan sel bahan bakar hidrogen portabel untuk angkatan bersenjata Jerman yang secara diam-diam mampu menghasilkan 2 kW listrik. Sistem ini menggunakan energi matahari untuk memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen.
Namun, Chris Andrews, manajer proyek di perusahaan pembangkit listrik independen Australia Eniquest, mengomentari minat yang meluas dalam sistem bahan bakar alternatif dan peningkatan penggunaan energi terbarukan:, kekuatan dan prediktabilitas pasokan melebihi manfaat pengurangan penggunaan bahan bakar fosil.
Eniquest memasok tentara Afghanistan dengan berbagai alternator diam dan stasiun distribusi listrik AC dan DC. Andrews berkomentar, "Peningkatan dalam teknologi, terutama dalam penyimpanan energi / teknologi baterai yang dapat menyaingi energi spesifik bahan bakar fosil, akan menjadi penting dalam beralih dari penggunaan bahan bakar fosil dalam aplikasi militer."
Tujuan langsung
Sementara fokusnya mungkin pada penghapusan ketergantungan pada bahan bakar fosil dalam jangka menengah hingga panjang, tujuan langsungnya adalah mengurangi penggunaannya secara signifikan melalui berbagai metode.
Salah satu pendekatannya adalah dengan meningkatkan efisiensi generator yang sudah ada di bioskop. Earl Energy baru-baru ini memenangkan kontrak dengan Departemen Pertahanan untuk program Mobile Electric Hybrid Power Systems (MEHPS), yang dapat menghasilkan pembelian sekitar 50 unit FlexGen. Teknologi sistem sebelumnya diadopsi oleh Korps Marinir, yang menguji prototipe 6 kW yang beroperasi pada 2010. Kemudian diumumkan bahwa teknologi ini akan mengurangi konsumsi bahan bakar di medan perang lebih dari 80%.
Selama pengujian di Afghanistan, sistem Earl Energy FlexGen memungkinkan generator bekerja tiga hingga enam jam sehari, bukan 24/7.
“Itu adalah cerminan bagaimana produksi energi yang tidak efisien di medan perang sekarang diimbangi oleh semua teknologi yang kita miliki,” kata Morehead. “Kisi-kisi dirancang untuk pembangkit listrik puncak karena militer tidak boleh dibiarkan kekurangan daya yang tersedia untuk mendukung operasi mereka. Dan hal yang sama, sayangnya, berlaku untuk sistem seperti generator. Mereka bekerja di ruang operasional ini sepanjang waktu, 365 hari setahun, terlepas dari apakah mereka membutuhkan energi atau tidak. Ini seperti mobil yang tidak pernah Anda matikan, bahkan ketika Anda tidak menggunakannya."
Sistem hybrid FlexGen menggunakan generator diesel otomatis dengan kemampuan start-stop, yang dikombinasikan dengan sumber energi terbarukan dan perangkat penyimpanan energi yang besar. Generator beroperasi dengan kapasitas penuh, dan ketika dayanya berlebihan, ia mengisi daya baterai. Jika baterai cukup terisi untuk mengatasi konsumsi listrik, maka generator akan mati. Selama pengujian di Afghanistan, sistem memungkinkan generator untuk berjalan selama tiga sampai enam jam sehari dengan efisiensi bahan bakar rata-rata lebih dari 50%.
Earl Energy saat ini adalah kontraktor utama untuk Korps Marinir dan sedang mengembangkan sistem tenaga portabel 10 kW generasi berikutnya. Perusahaan menjual 12 sistem pengujian; di masa mendatang, kontrak baru menyediakan pembelian hingga 50 sistem FlexGen.
Pasokan energi membaik
Departemen Pertahanan Inggris memiliki Power FOB, sistem manajemen dan penyimpanan energi cerdas yang memungkinkan pengenalan sumber terbarukan dan teknologi hemat energi. Sistem ini memungkinkan Anda menghemat hingga 30% bahan bakar karena akumulasi energi yang dihasilkan oleh generator diesel dan panel surya, dan mendistribusikannya kembali pada waktu yang tepat kepada konsumen yang tepat.
Semua teknologi ini mengandalkan solusi baterai canggih untuk penyimpanan energi; dalam hal ini, sumber energi terbarukan dapat benar-benar dapat digunakan.
Morehead menambahkan: “Kebutuhan kilowatt-jam harian prajurit terus meningkat karena ia membawa lebih banyak konsumen energi daripada sebelumnya. Prajurit modern membutuhkan energi 10 kali lebih banyak daripada 15 tahun yang lalu."
Perusahaan Inggris Lincad memproduksi jajaran baterai Lithium Ion Power Source (LIPS) yang cerdas. Model LIPS 5-nya menjadi yang paling sukses di katalog perusahaan; lebih dari 17.500 unit telah dipasok ke Departemen Pertahanan Inggris dan pelanggan lain di seluruh dunia. Sebagai salah satu eksekutif perusahaan berkomentar: “Baterai LIPS pertama dirilis pada tahun 2000, beratnya sekitar 3,5 kg dan memiliki kapasitas 12 Ah. LIPS 10 terbaru memiliki berat yang sama tetapi memiliki kapasitas 23 Ah, secara dramatis mengurangi beban logistik pada prajurit.
Selain memasok baterai isi ulang yang tahan lama, Lincad juga memproduksi rangkaian pengisi daya baterai. Seorang juru bicara perusahaan mengatakan, “Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi penyimpanan energi surya telah berkembang pesat dan karenanya solusi Solar Charger dan Power Scavenger dari Lincad telah muncul. Ada juga kebutuhan untuk pengisian daya ponsel dari mobil saat mengemudi. Kendaraan sudah menghasilkan daya dari generator mereka dan ini diimplementasikan di Pengisi Daya Kendaraan Lincad DC. Munculnya charger ini membuat pengguna tidak perlu membawa banyak baterai.”
Prajurit terkadang membawa hingga 10 kg baterai yang perlu diisi ulang, dan kapasitas baterai yang besar serta solusi pengisian daya yang fleksibel mengurangi kebutuhan untuk kembali ke pangkalan, yang secara positif dapat mempengaruhi pemenuhan misi tempur.
