RADAR BANYUWANGI - Perkembangan teknologi perkeretaapian kini tidak lagi hanya bertumpu pada kereta listrik yang mengandalkan jaringan listrik di sepanjang lintasan. Teknologi kereta bertenaga baterai atau Battery Electric Multiple Unit (BEMU) mulai menjadi salah satu pilihan untuk melayani jalur yang belum dilengkapi jaringan listrik.
Berbeda dengan kereta listrik konvensional yang memperoleh pasokan energi melalui jaringan listrik di atas jalur atau overhead catenary, BEMU membawa sumber energi sendiri dalam bentuk battery pack. Energi yang tersimpan kemudian digunakan untuk menggerakkan motor traksi.
Konsep tersebut membuat kereta bertenaga baterai memiliki fleksibilitas lebih besar. Kereta tetap dapat beroperasi pada lintasan yang tidak memiliki jaringan listrik tanpa harus menunggu seluruh jalur selesai dielektrifikasi.
Secara umum, sistem BEMU menggunakan baterai, umumnya berbasis lithium-ion, sebagai tempat penyimpanan energi. Energi listrik dari baterai selanjutnya dikelola melalui konverter dan inverter sebelum digunakan untuk menggerakkan motor listrik.
Sistem manajemen baterai atau Battery Management System (BMS) menjadi bagian penting dalam teknologi tersebut. Sistem ini memantau berbagai parameter, termasuk kondisi sel, tegangan, temperatur, serta proses pengisian dan pengosongan baterai.
Tantangannya tidak sederhana. Baterai pada kereta harus bekerja dalam kondisi operasional yang berat karena rangkaian membawa beban besar, menempuh perjalanan berulang, serta menghadapi perubahan temperatur dan siklus pengisian-pengosongan secara terus-menerus.
Salah satu kelebihan BEMU adalah kemampuannya memadukan jalur terelektrifikasi dan non-elektrifikasi. Ketika memasuki lintasan yang memiliki jaringan listrik, kereta dapat menggunakan energi dari catenary. Pada saat yang sama, baterai dapat diisi kembali.
Ketika kereta meninggalkan jaringan listrik dan memasuki jalur tanpa elektrifikasi, sistem dapat beralih menggunakan energi yang tersimpan di dalam baterai. Dengan pola tersebut, satu rangkaian kereta bisa melayani rute yang kondisi infrastrukturnya berbeda.
Teknologi pengisian cepat juga menjadi faktor penting. Pengisian baterai dapat dilakukan saat kereta berada di bawah jaringan listrik, di stasiun, maupun terminal yang dilengkapi perangkat khusus.
Hitachi Rail, misalnya, mengembangkan teknologi rapid charging untuk platform Masaccio. Sistem tersebut memungkinkan pengisian menggunakan pantograf. Dalam konfigurasi tertentu, perusahaan menyebut pengisian penuh menggunakan dua pantograf dapat dilakukan dalam waktu kurang dari 10 menit.
Dari sisi infrastruktur, teknologi baterai menawarkan alternatif bagi jalur yang membutuhkan elektrifikasi tetapi menghadapi kendala biaya. Pembangunan jaringan listrik kereta membutuhkan berbagai komponen, mulai dari jaringan overhead, tiang pendukung, gardu listrik hingga sistem pemeliharaan.
Karena itu, untuk jalur regional atau lokal dengan karakteristik tertentu, kereta baterai dapat menjadi pilihan yang lebih fleksibel dibandingkan memasang jaringan listrik sepanjang lintasan.
Selain persoalan infrastruktur, aspek lingkungan juga menjadi salah satu alasan pengembangan BEMU. Ketika beroperasi menggunakan energi baterai, kereta tidak menghasilkan emisi gas buang secara langsung di lintasan.
Teknologi tersebut berpotensi menjadi alternatif bagi kereta diesel yang selama ini digunakan pada jalur tanpa elektrifikasi. Namun, dampak lingkungan secara keseluruhan tetap bergantung pada sumber energi yang digunakan untuk menghasilkan listrik dan mengisi baterai.
BEMU juga dapat memanfaatkan pengereman regeneratif. Ketika kereta melakukan pengereman, motor traksi dapat berfungsi sebagai generator. Sebagian energi kinetik yang biasanya terbuang saat pengereman kemudian dikonversi kembali menjadi energi listrik.
Energi tersebut dapat digunakan kembali untuk kebutuhan operasi atau disimpan dalam sistem penyimpanan energi. Mekanisme ini membantu meningkatkan efisiensi penggunaan energi kereta.
Salah satu contoh penerapan teknologi tersebut adalah Coradia Continental BEMU yang dikembangkan Alstom. Kereta ini dirancang untuk beroperasi pada jalur dengan maupun tanpa jaringan listrik.
Alstom menyebut Coradia Continental BEMU mampu menempuh hingga 120 kilometer dalam mode baterai dengan kecepatan maksimum mencapai 160 kilometer per jam. Rangkaian tiga kereta memiliki panjang sekitar 56 meter dan mampu membawa sekitar 150 penumpang.
Teknologi tersebut dikembangkan untuk kebutuhan jalur Chemnitz–Leipzig di Jerman yang memiliki bagian lintasan tanpa elektrifikasi. Dengan baterai, kereta dapat melewati bagian tersebut tanpa harus menunggu seluruh jalur dilengkapi jaringan listrik.
Pengembangan teknologi serupa juga dilakukan Hitachi Rail melalui Blues. Kereta tersebut menggunakan tiga sumber tenaga, yakni listrik dari jaringan, baterai, dan diesel. Konsep ini dikenal sebagai tri-brid.
Sistem tersebut memungkinkan kereta menyesuaikan sumber energinya berdasarkan kondisi lintasan. Listrik jaringan dapat digunakan ketika catenary tersedia, sementara baterai dapat dimanfaatkan pada bagian tertentu yang tidak memiliki jaringan listrik.
Pendekatan tri-brid juga dapat menjadi pilihan transisi bagi operator yang belum memungkinkan mengganti seluruh armada diesel secara langsung. Seiring meningkatnya kapasitas dan efisiensi baterai, porsi perjalanan menggunakan energi baterai berpotensi terus diperbesar.
Namun, teknologi kereta baterai masih memiliki keterbatasan. Kapasitas energi baterai tidak sebesar pasokan listrik dari jaringan yang tersedia secara terus-menerus. Jangkauan perjalanan juga dipengaruhi oleh berbagai faktor.
Berat rangkaian, jumlah penumpang, kecepatan, kondisi topografi, temperatur lingkungan, jarak antarpemberhentian hingga penggunaan sistem pendingin dan pemanas dapat memengaruhi konsumsi energi.
Karena karakteristik tersebut, BEMU saat ini lebih sesuai untuk jalur pendek hingga menengah, terutama rute regional yang memiliki bagian lintasan tanpa elektrifikasi.
Pengelolaan temperatur baterai juga menjadi persoalan penting. Baterai kereta harus mampu bekerja dalam kondisi yang berbeda-beda, sementara siklus pengisian dan pengosongan berlangsung berulang selama masa operasi.
Karena itu, sistem pendinginan dan pengaturan temperatur menjadi bagian penting dari desain. BMS juga harus mampu menjaga baterai tetap berada dalam kondisi operasi yang aman dan efisien.
Penelitian mengenai BEMU bahkan semakin mengarah pada pengembangan sistem manajemen energi dan termal yang lebih terintegrasi. Simulasi dapat digunakan untuk melihat hubungan antara baterai, inverter, motor traksi, sistem kendali kecepatan, hingga sistem pendinginan sebelum teknologi diterapkan dalam operasi sebenarnya.
Bagi dunia perkeretaapian, kereta baterai pada akhirnya bukan sekadar pengganti diesel. Teknologi ini menawarkan pendekatan berbeda dalam elektrifikasi jalur, terutama ketika pemasangan jaringan listrik penuh belum dianggap ekonomis.
Perkembangan teknologi baterai, sistem pengisian cepat, manajemen energi, dan pengereman regeneratif akan menjadi faktor penting dalam menentukan sejauh mana BEMU dapat diterapkan pada jalur regional dan lokal.
Dengan demikian, masa depan kereta listrik tidak selalu berarti memasang jaringan listrik di setiap kilometer lintasan. Pada jalur tertentu, sumber tenaga justru bisa dibawa langsung oleh kereta.
Editor : Lugas Rumpakaadi