Di era yang sedang berlangsung ini yang ditandai dengan masalah pemanasan global, penting untuk menghadapi isu ini dengan serius dan mencari alternatif untuk mengurangi dampaknya. Salah satu langkah yang dapat kita lakukan adalah beralih ke sumber energi terbarukan. Panel surya (solar PV) adalah salah satunya.
Pengertian solar PV
Solar PV atau solar fotovoltaik adalah konversi sinar matahari menjadi energi listrik yang dilakukan melalui penggunaan bahan semikonduktor yang menunjukkan efek fotovoltaik. Fotovoltaik adalah fenomena yang menjadi objek kajian dalam bidang fisika, fotokimia, dan elektrokimia. Efek fotovoltaik diterapkan secara komersial dalam sektor pembangkit listrik, juga berfungsi sebagai fotosensor.
Sistem fotovoltaik beroperasi dengan menggunakan modul surya, yang masing-masing terdiri dari sejumlah solar cell. Solar cell kemudian menghasilkan kebutuhan energi dari cahaya matahari.
Instalasi panel surya dapat dilakukan dengan pemasangan di permukaan tanah, atap bangunan, dinding, atau bahkan dengan sistem mengambang. Pemasangannya dapat dilakukan dengan tetap (permanen) atau menggunakan sistem pelacak surya untuk mengikuti pergerakan cahaya matahari sepanjang hari.
Solar PV disusun oleh bahan atau material yang terbuat dari semikonduktor seperti silikon titanium oksida. Semikonduktor yang terkena cahaya matahari membuat elektron-elektron yang terdapat pada pita energi mempunyai energi yang cukup untuk melepas ikatan, sehingga elektron akan mengalir ke dalam rangkaian.
Pemanfaatan energi surya bantu kurangi efek global warming
Teknologi fotovoltaik memberikan kontribusi yang berarti dalam upaya mitigasi perubahan iklim. Ini pembangkit listrik tenaga surya mampu menghasilkan jumlah karbon dioksida yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan pemanfaatan bahan bakar fosil.
Energi sel surya dari solar PV juga memiliki keunggulan signifikan sebagai sumber energi. Setelah diimplementasikan, operasional modul surya tidak menciptakan polusi atau emisi gas rumah kaca.
Kelebihan ini juga mencerminkan tingkat skalabilitas teknologi yang dapat diadaptasi sesuai dengan kebutuhan pasokan listrik. Penyediaan silikon, yang menjadi komponen utama dalam teknologi pembangkit listrik tenaga surya ini, tersedia melimpah di kerak bumi. Walaupun demikian, perlu dicatat bahwa beberapa bahan lain yang esensial dalam pembuatan sistem solar PV seperti perak mungkin dapat menjadi hambatan dalam perkembangan teknologi yang lebih lanjut.
Tantangan lain yang perlu diatasi adalah persaingan penggunaan lahan yang ada. Implementasi solar PV sebagai sumber energi utama membutuhkan penyimpanan energi yang efisien atau jaringan distribusi global.
Hal ini tentunya memerlukan biaya yang tinggi. Selain itu, keseimbangan produksi daya listrik yang bervariasi juga menjadi hal yang patut dipertimbangkan
Produksi dan instalasi panel sel surya juga menimbulkan polusi serta emisi gas rumah kaca. Namun, peranannya dalam total emisi terbilang kecil dibandingkan dengan dampak yang dihasilkan oleh penggunaan bahan bakar fosil.
Apa alasan pentingnya penggunaan solar PV?
Teknologi Fotovoltaik Surya (PV) dari cahaya matahari menjadi signifikan karena sifatnya yang sangat modular, mampu diproduksi dalam skala pabrik yang besar, dan menghasilkan skala ekonomi. Namun, kelebihannya tidak hanya terbatas pada skala besar.
Sumber energi listrik dari sinar matahari ini juga mampu diadopsi dalam jumlah yang lebih kecil untuk penerapan yang spesifik. Dilansir dari IEA, kondisi ini memungkinkan penggunaan yang meluas, mulai dari instalasi kecil di atap rumah hingga penerapan pembangkit listrik dalam skala utilitas.
Apa peran PV energi surya dalam transisi energi ramah lingkungan?
Meskipun biaya investasi meningkat karena kenaikan harga komoditas, PV energi matahari dalam skala utilitas merupakan pilihan yang paling murah untuk pembangkit listrik baru. Hal ini pun berlaku secara global di sebagian besar negara di dunia.
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang didistribusikan, seperti pembangkit listrik dengan modul surya di atap gedung juga diperkirakan akan tumbuh lebih cepat. Ini dikarenakan harga listrik eceran yang lebih tinggi dan meningkatnya dukungan kebijakan terhadap pembangkit energi listrik dari sinar matahari.
Solar PV masih mendominasi penambahan kapasitas energi terbarukan
Kapasitas pembangkit listrik dari sel-sel surya diperkirakan akan melampaui kapasitas pembangkit listrik tenaga batu bara pada tahun 2027 dan menjadi yang terbesar di dunia. Kapasitas kumulatif solar cell PV meningkat hampir tiga kali lipat sesuai perkiraan.
Menurut laporan energi terbarukan di 2022, kapasitas energi dari sel surya tumbuh hampir 1.500 GW selama periode di atas. Bahkan, melebihi gas alam pada tahun 2026 dan batu bara pada tahun 2027. Penambahan kapasitas PV surya tahunan meningkat setiap tahun selama lima tahun ke depan.
Meskipun saat ini biaya investasi lebih tinggi karena kenaikan harga komoditas, PV sel surya dalam skala utilitas merupakan pilihan yang paling murah untuk pembangkit listrik baru. Ini berlaku pada di sebagian besar negara di seluruh dunia.
Pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) yang didistribusikan, seperti pembangkit listrik dari sel surya di atap gedung, juga diperkirakan akan tumbuh lebih cepat karena harga listrik eceran yang lebih tinggi. Ditambah lagi, dukungan kebijakan untuk membantu konsumen menghemat uang pada tagihan energi mereka juga meningkat.
Menelusuri energi dari solar PV
Pada tahun 2022, pembangkit listrik PV dari solar cell mengalami peningkatan rekor sebesar 270TWh (naik 26%), mencapai hampir 1300TWh. Fenomena ini mencerminkan pertumbuhan absolut terbesar dalam pembangkitan listrik dari semua teknologi terbarukan pada tahun tersebut.
Bahkan, untuk pertama kalinya melampaui kapasitas pembangkit tenaga angin dalam sejarah. Laju pertumbuhan generasi ini sesuai dengan proyeksi yang diuraikan dalam Skenario Emisi Nol Bersih pada tahun 2050 dari tahun 2023 hingga 2030.
Pertumbuhan yang berkelanjutan dari solar PV, membuatnya menarik secara ekonomi. Pengembangan yang signifikan dalam rantai pasokan, serta peningkatan dukungan kebijakan, diyakini akan lebih mempercepat ekspansi dan pertumbuhan teknologi ini. Terutama di negara-negara seperti Tiongkok, Amerika Serikat, Uni Eropa, dan India.
Oleh karena itu, pada tahun 2023, status pemantauan perkembangan PV berbasis modul surya telah dinaikkan dari kategori “memerlukan upaya lebih lanjut” menjadi “berada pada jalur yang sesuai”. Untuk menjaga pertumbuhan generasi yang sejalan dengan Skenario Emisi Nol Bersih, pencapaian penambahan kapasitas setiap tahun harus hampir tiga kali lipat lebih tinggi dibandingkan periode 2022 hingga 2030.
Untuk itu, upaya berkelanjutan dalam bentuk ambisi dan kebijakan diperlukan dari pemerintah dan sektor swasta. Terutama dalam hal integrasi jaringan listrik dan dalam menghadapi tantangan-tantangan kebijakan, peraturan, serta pembiayaan.
Solar PV dan efisiensinya
Bumi terus-menerus menerima radiasi matahari, dengan rata-rata masukan sekitar 1,73 x 10^5 terawatt (TW), sedangkan kebutuhan listrik global rata-rata sekitar 2,7 TW. Kebutuhan listrik ini mengalami fluktuasi sepanjang hari.
Pemanfaatan sistem penyimpanan energi dan implementasi perkiraan permintaan yang akurat memainkan peran krusial. Terutama dalam menyeleraskan panel solar PV dengan pola permintaan yang beragam.
Apabila ditempatkan secara strategis di dekat pusat permintaan, instalasi solar PV dapat memberikan kontribusi yang signifikan dalam mengurangi beban pada jaringan distribusi listrik. Terutama selama periode permintaan puncak.
Efisiensi konversi teknologi PV mencerminkan proporsi energi matahari yang diubah menjadi listrik. Meskipun sebagian besar panel komersial menunjukkan efisiensi dalam kisaran 15% hingga 20%, terdapat kemajuan penting yang telah dicapai oleh para peneliti. Pengembangan solar PV yang mencapai efisiensi mendekati 50% pun sudah berhasil dilakukan.
Baterai untuk pembangkit listrik dari cahaya matahari
Terdapat empat varian baterai yang cocok digunakan dalam sistem tenaga surya rumah tangga. Yakni baterai timbal-asam (lead acid), ion litium, nikel, dan aliran (flow). Setiap jenis ini memiliki ciri khas yang berbeda.
Baterai Asam Timbal
Baterai asam timbal atau lead acid adalah teknologi yang telah lama digunakan dalam konteks penyimpanan energi matahari. Jenis baterai deep-cycle ini telah berperan dalam penyimpanan energi untuk jangka waktu yang panjang, bahkan sejak abad ke-19.
Terbagi menjadi dua varian, yaitu baterai asam timbal flooded dan baterai asam timbal sealed. Baterai flooded juga dikenal sebagai aki basah, sementara baterai sealed sering kali disebut sebagai aki kering.
Baterai Lithium Ion
Baterai lithium ion mewakili salah satu terobosan relatif baru dalam teknologi penyimpanan energi. Seiring dengan berkembangnya penggunaan kendaraan listrik, penggunaan lithium ion mulai dikenali sebagai solusi potensial dalam penyimpanan energi. Jenis ini telah menjadi pilihan favorit dalam sistem penyimpanan energi surya yang banyak digunakan, seperti contohnya Tesla Power Wall.
Baterai Nikel Kadmium
Baterai nikel kadmium (Ni-Cd) tidak seumum baterai asam timbal atau lithium ion dalam konteks penyimpanan energi surya. Meskipun demikian, jenis baterai ini mendapat penerimaan luas dalam industri penerbangan, terutama dalam pesawat terbang.
Perkembangan baterai Ni-Cd dimulai sejak akhir abad ke-19. Kemudian mengalami perubahan signifikan pada tahun 1980-an dengan peningkatan kapasitas penyimpanan energi.
Baterai Flow
Teknologi baterai flow adalah inovasi baru dalam arena penyimpanan energi. Baterai ini memanfaatkan cairan elektrolit berbasis air yang mengalir antara dua ruang terpisah atau tangki di dalam baterai.
Proses kimia terjadi saat pengisian, yang memungkinkan energi disimpan dan kemudian dapat digunakan. Saat ini, teknologi baterai flow mulai mendapatkan perhatian yang signifikan.
Namun demikian, ukuran fisik yang lebih besar menjadikan baterai ini memiliki biaya produksi yang lebih tinggi dibandingkan jenis baterai lainnya. Kombinasi antara harga yang lebih mahal dan dimensinya yang besar membuat penyesuaian penggunaan di lingkungan rumah tangga menjadi lebih menantang.
Itulah pembahasan mengenai teknologi terbarukan solar PV. Ingin mencoba menerapkan teknologi baru ke dalam bisnis? Yuk, hubungi tim MetaNesia untuk dapatkan konsultasi gratis sekarang juga!
MetaNesia merupakan platform metaverse pertama di Indonesia yang juga merupakan bagian dari Telkom Indonesia. Anda juga bisa merasakan keseruan masuk ke dalam dunia virtual dengan mengunduh aplikasi MetaNesia. Yuk unduh hari ini, jangan sampai ketinggalan keseruannya!
Twitter
Linkedin