Bangkitnya energi surya yang berkelanjutan
Tenaga surya adalah sumber energi ramah lingkungan. Pelajari apa yang dapat dilakukan sinar matahari untuk memberi energi pada, dan membantu mempertahankan, planet ini.
Apa itu energi surya?
Energi surya adalah energi yang berasal dari matahari. Panas dan cahaya matahari dimanfaatkan dan digunakan untuk menghasilkan listrik atau energi panas untuk berbagai kebutuhan rumah tangga, bisnis, dan operasional lainnya. Output sistem tenaga surya diukur dalam watt.
Energi surya—juga dikenal sebagai tenaga surya, pembangkit surya, atau radiasi matahari—adalah sumber energi yang paling melimpah dan terbarukan. Sumber energi terbarukan adalah sumber energi yang dapat dihasilkan kembali. Tidak seperti bahan bakar fosil (minyak, gas alam, dan batu bara), sumber energi ini tidak habis setelah satu kali penggunaan. Selain itu, tenaga angin, air, dan panas bumi adalah contoh energi terbarukan lainnya.
Anda mungkin terkejut jika mengetahui bahwa teknologi energi surya bukanlah penemuan era modern: Manusia telah menggunakan matahari sejak abad ke-7 SM ketika mereka menggunakan kacamata pembesar dan sinar matahari untuk membuat api dan membakar semut. Tentu saja, sejak saat itu, perkembangan dan kemajuan dalam teknologi energi surya sangat besar.
Berikut adalah gambaran umum singkat dan garis waktu energi surya, menurut Departemen Energi AS:
- Pada tahun 1767, ilmuwan Swiss Horace de Saussure membangun pengumpul matahari pertama di dunia.
- Edmond Becquerel, seorang ahli fisika Prancis, menemukan efek fotovoltaik—ketika energi cahaya atau panas menghasilkan tegangan atau arus listrik—pada tahun 1839.
- Beberapa dekade kemudian, ahli matematika Prancis Augustin Mouchot mendaftarkan paten untuk mesin bertenaga surya.
- Pada tahun 1883, penemu New York, Charles Fritts, membuat sel surya dengan melapisi selenium dengan lapisan emas tipis yang mencapai angka konversi energi sebesar 1 hingga 2 persen (untuk referensi, sebagian besar sel surya modern beroperasi dengan angka konversi antara 15 hingga 20 persen), menurut Majalah Smithsonian. Penemu Edward Weston menerima dua hak paten untuk sel surya lima tahun kemudian.
- Albert Einstein menerbitkan makalah tentang efek fotoelektrik pada awal tahun 1900-an.
- Pada tahun 1954, Bell Telephone Laboratories memproduksi sel surya silikon—sel pertama yang dapat mengonversi cukup energi untuk menjalankan peralatan listrik sehari-hari—dengan efisiensi 4 persen (dan setelah itu 11 persen). Enam tahun kemudian, Hoffman Electronics mencapai efisiensi 14 persen.
- Pada tahun 1970-an, Dr. Elliot Berman merancang sel surya yang lebih murah, sehingga menurunkan harga hingga USD$20 per watt.
- Paul MacCready membuat pesawat bertenaga surya (satu-satunya yang pertama) dengan 16.000 sel surya di atasnya dan terbang dari Prancis ke Inggris pada tahun 1981.
- Pada tahun 1998, ilmuwan Subhendu Guha memelopori penemuan genting solar fleksibel yang mengonversi sinar matahari menjadi listrik untuk atap.
- Setelah tahun 2000-an ke atas, langkah besar terus dibuat dalam hal kemampuan dan efisiensi teknologi energi surya.
Saat ini, "energi surya adalah sumber listrik baru dengan perkembangan paling cepat dan paling terjangkau" di Amerika Serikat, menurut Energy.gov, dengan 3 juta instalasi di negara tersebut. Secara global, penggunaan energi surya juga meningkat untuk penggunaan rumah dan industri.
Contoh energi surya yang populer dan ditemui sehari-hari adalah panel surya hitam persegi panjang yang Anda lihat di beberapa atap rumah. Perusahaan-perusahaan juga telah menggunakan jenis pembangkit listrik tenaga surya ini—bahkan Disney World memiliki fasilitas tenaga surya berbentuk Mickey Mouse yang terdiri dari 48.000 panel surya di luar taman hiburan Epcot.
Teknologi surya terus berkembang dan disempurnakan selama bertahun-tahun. Artikel ini akan memberikan gambaran umum tentang energi surya, cara kerjanya, keuntungan menggunakannya, dan masa depan tenaga surya.
Bagaimana energi surya dikumpulkan dan disimpan?
Fotovoltaik (PV)
Menggunakan perangkat (panel surya) untuk menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi listrik. Perangkat ini dikenal sebagai sel surya dan tersambung ke unit yang lebih besar yang menghasilkan tenaga.
Mengonsentrasikan tenaga surya (CSP)
Mengumpulkan energi dari matahari untuk menciptakan panas, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan listrik. Teknologi ini menggunakan cermin untuk memfokuskan atau "mengonsentrasikan" energi cahaya.
Sistem pemanas dan pendingin surya (SHC)
Mengumpulkan energi dari matahari dan menggunakannya untuk menyediakan layanan pemanas dan pendingin bagi rumah dan bisnis. Teknologi ini menggunakan pengumpul surya, pipa insulasi, dan tangki penyimpanan air panas.
Komponen penyimpanan energi surya
Baterai
Inti sistem penyimpanan energi. Dua jenis baterai yang umum digunakan adalah lithium-nickel-manganese-cobalt dan lithium-iron-phosphate.
Subpanel muatan kritis
Memungkinkan Anda memutuskan perangkat penting apa yang akan mendapat dukungan jika terjadi pemadaman listrik.
Panel surya
Digunakan untuk mengisi ulang baterai. Film tipis, PERC, polikristalin, dan monokristalin adalah jenis-jenis panel surya.
Dibuat dari apa panel surya itu? Pada intinya, panel surya biasanya berisi silikon, bahan semikonduktor paling umum yang digunakan dalam sel PV—casing kaca, bingkai logam, dan perangkat keras lainnya untuk menyatukan panel dan mendukung fungsionalitasnya.
Inverter
Digunakan untuk mengonversi arus AC ke arus DC (panel surya dan baterai mengonversi arus DC ke arus AC).
Penyimpanan energi surya
Kemudian, menurut Green Building Elements, ada tiga cara untuk menyimpan energi surya:
Penyimpanan baterai
Umumnya, baterai lithium-ion digunakan untuk menyimpan energi surya.
Penyimpanan energi mekanis
Ada tiga macam dari jenis sistem penyimpanan ini yang meliputi udara yang dikompresi (dipaksa masuk ke dalam wadah, seperti tangki, dan disalurkan seperlunya), PLTA pumped storage (air didorong melewati generator turbin untuk menghasilkan energi ketika ada permintaan), dan roda gila (kelebihan energi disalurkan untuk memberikan tenaga saat diperlukan).
Penyimpanan termal
Menggunakan garam cair dan air dalam tangki insulasi untuk menyimpan energi.
Terdapat juga "penyimpanan virtual," yaitu proses yang digunakan untuk memanaskan atau mendinginkan bangunan sebelum ada lonjakan permintaan listrik yang telah diantisipasi sebelumnya. Bangunan kemudian menyimpan energi ini saat diperlukan.
Untuk daftar lengkap istilah dan definisinya, lihat Glosarium Energi Surya di Departemen Energi AS.
Keuntungan energi surya
Jadi, apa keunggulan energi surya? Cukup banyak, termasuk kelestarian lingkungan, peluang kerja, dan kredit pajak. Berikut adalah gambaran umum tentang beberapa manfaat utama:
Lebih baik untuk lingkungan dibandingkan sumber energi yang umum
Planet mungkin merupakan hal pertama yang muncul di benak kita ketika mempertimbangkan manfaat energi surya. Energi terbarukan seperti tenaga surya membantu mengurangi ketergantungan dunia pada bahan bakar fosil, mengurangi jejak karbon kita, dan menyediakan listrik tanpa menyebabkan polusi beracun.
Biaya pemeliharaan tenaga surya telah berkurang
Meskipun penginstalan awal mungkin mahal bagi sebagian rumah tangga, biaya pemeliharaan telah turun setelah bertahun-tahun. Khususnya, dalam dekade terakhir, biaya untuk menginstal solar telah turun sebesar 60 persen. (Namun, biaya dapat tergantung pada faktor seperti wilayah dan keterbatasan rantai pasokan.)
Sistem energi surya memiliki keuntungan pajak
Beralih ke energi surya dapat membantu Anda berhemat (meskipun baru dapat dirasakan di kemudian hari). Misalnya, pemerintah AS menawarkan kredit pajak tenaga surya federal yang dapat digunakan untuk biaya penginstalan sistem PV surya. Pemerintah negara bagian dan pemerintah setempat lainnya mungkin juga menawarkan program untuk membantu menutupi harga yang lebih tinggi.
Teknologi tenaga surya telah berkembang
Teknologi peralatan dan penyimpanan telah meningkat dengan sangat baik selama beberapa tahun terakhir. Saat ini, panel surya menghasilkan lebih banyak energi dalam waktu lebih lama (dengan efisiensi sekitar 20 persen) dan dapat bertahan hingga 30 tahun.
Ada banyak hal-hal positif terkait penggunaan energi surya untuk rumah atau bisnis Anda. Namun, sumber energi ini bukannya tanpa keterbatasan. Berikut beberapa kelemahan menggunakan tenaga surya:
- Polusi masih menjadi perhatian. Meskipun energi surya adalah solusi yang lebih ramah lingkungan dibandingkan membakar bahan bakar fosil, sebagian bahan kimia dan bahan lain yang digunakan dalam proses produksi sel PV menghasilkan limbah berbahaya.
- Penginstalan bisa mahal. Meskipun tenaga surya dapat menghemat uang nantinya, penginstalan awal dan peralatannya bisa mahal.
- Ada batasan layanan. Karena energi dihasilkan saat matahari keluar, waktu-waktu dan kondisi cuaca tertentu (seperti langit berawan) menjadikannya tidak optimal untuk tenaga surya.
- Dampak lingkungan lainnya. Penggunaan air, penggunaan lahan, dan potensi kehilangan habitat adalah pertimbangan yang perlu dilakukan saat menskalakan sistem tenaga surya.
Kembali ke poin terakhir, energi surya menghadirkan peluang ramah lingkungan untuk industri dan bisnis. Misalnya, alat dan aplikasi yang muncul dapat membantu organisasi memvisualisasikan simulasi reservoir untuk meningkatkan angka temuan pengeboran dan memutakhirkan jaringan listrik untuk sumber daya energi terdistribusi guna mengurangi biaya dan memperluas kemungkinan. Ada juga langkah besar dalam menggunakan komputasi kuantum untuk pengoptimalan pembangkit listrik.
Cara mengimplementasikan energi surya
Sebelum Anda menerapkan energi surya, lakukan riset terlebih dahulu. Anda sebaiknya menghitung biaya di area Anda, memeriksa potongan harga dan kredit pajak yang ada, melihat-lihat sistem lain, dan membaca ulasan perusahaan-perusahaan penginstalan sistem. Secara teknis Anda dapat menginstal panel surya sendiri, tetapi Anda perlu mempertimbangkan apakah itu opsi terbaik untuk Anda.
Jika Anda adalah pemilik bisnis, Anda akan memiliki beberapa pertimbangan ketika ingin pindah ke energi surya, termasuk apa yang menggunakan listrik di tempat kerja Anda (sistem pendingin dan pemanas, mesin, peralatan, dll.). Meskipun Anda pada akhirnya akan merasakan penghematan biaya, seperti rumah tangga, beralih ke surya kemungkinan besar akan menjadi investasi awal dalam hal waktu dan uang. Namun, ada solusi energi IoT yang tersedia untuk membantu Anda menurunkan biaya operasional sementara tetap mengoptimalkan penawaran dan permintaan serta pemantauan pemeliharaan aset jaringan.
Untuk penginstalan rumah, sebagian besar orang mungkin akan menganggap harga yang tinggi sebagai penghalang terbesar untuk mulai menggunakan energi surya. Misalnya, biaya untuk sistem panel surya di rumah berukuran rata-rata di AS—setelah kredit pajak tenaga surya—berkisar antara USD$11.144 hingga USD$14.696, dan sekitar USD$200 hingga USD$250 per panel untuk proyek kecil yang dilakukan sendiri, menurut Consumer Affairs. Beberapa panduan memberikan kisaran harga yang lebih lebar, dan mencantumkan biaya antara USD$10.000 dan USD$25.000 di AS. Ada juga "biaya lain-lain" yang harus dipertimbangkan, seperti izin dan biaya tenaga kerja penginstalan. Anda dapat memilih untuk menyewa panel surya—yang berarti Anda tidak perlu membayar biaya penginstalan, pemeliharaan, atau perbaikan—tetapi ada pro dan kontra yang harus dipertimbangkan.
Harga di muka bisa sangat mahal bagi sebagian besar rumah tangga, dan Anda harus menunggu hingga Anda mencapai periode pengembalian modal panel surya (rata-rata, Anda akan melihat pengembalian investasi Anda dalam tujuh hingga 12 tahun). Namun, penghematan juga bisa cukup besar: Energi surya dapat menghemat biaya listrik penduduk AS antara USD$600 hingga USD$2.000, per tahun, menurut HomeGuide. Selain itu, sebagian biaya penginstalan lebih murah dibanding angka yang dicantumkan. Ukuran rumah (properti yang lebih besar biasanya menunjukkan harga yang lebih tinggi), tingkat konsumsi energi, dan jenis teknologi yang dipilih untuk sistem adalah tiga faktor utama yang akan memengaruhi biaya. Di situs web seperti Solar Estimate Anda dapat memasukkan kode pos atau memilih lokasi Anda di peta virtual untuk membantu menentukan biaya penginstalan panel surya di rumah Anda.
Anda juga dapat menggunakan energi surya dalam kehidupan sehari-hari Anda dengan berbagai cara, baik besar maupun kecil. Anda juga tidak perlu menghabiskan banyak uang untuk mulai menggunakan tenaga surya. Misalnya, Anda dapat membeli casing bertenaga surya untuk smartphone, lampu senter dengan pengisian daya surya untuk peralatan darurat mobil Anda, atau kompor tenaga surya untuk perjalanan berkemah Anda berikutnya—beberapa dengan harga kurang dari USD$100. Selain panel surya, ada juga opsi lain untuk menggunakan tenaga matahari di rumah Anda. Pemilik rumah dapat menggunakan perangkat bertenaga surya untuk menghangatkan kolam renang dan memasang lampu tenaga surya untuk menerangi halaman belakang atau teras di malam hari. Anda juga dapat menggunakan tenaga surya dalam pekerjaan Anda. Ingin bekerja dari jarak jauh, di luar kantor? Bawa pengisi daya panel surya portabel untuk memberi daya laptop saat Anda bekerja di luar di kedai kopi.
Masa depan energi surya
Masa depan tenaga surya cerah (permainan kata disengaja), karena:
- Baik untuk planet. Energi surya berkelanjutan dan ramah lingkungan.
- Energi bersih adalah tujuan dunia. Setelah tahun 2035, 50 persen pembangkit tenaga listrik akan dapat diperbarukan.
- Makin terjangkau dan efisien. Harga sistem tenaga surya diperkirakan akan terus turun, sementara layanan terus menjadi lebih baik.
- Hal ini membantu menciptakan bisnis dan pekerjaan baru. Pertumbuhan industri dan pekerjaan diperkirakan akan berkembang pesat di sektor ini.
Untuk itu, karier di bidang energi terbarukan saat ini tumbuh pesat. Sektor ini mempekerjakan lebih dari 3 juta orang di AS dan 11 juta orang secara global, menurut Lembaga Studi Lingkungan dan Energi. Jumlah pekerjaan di bidang tenaga surya bervariasi di seluruh AS Misalnya, ada 211 pekerjaan di bidang tenaga surya yang dicantumkan di North Dakota dibanding lebih dari 10.000 di Texas, menurut Asosiasi Industri Energi Surya (SEIA). Namun demikian, pekerjaan bidang energi surya terdiri dari teknisi, peneliti, operator pembangkit tenaga surya, penginstal peralatan, dan berbagai profesional lainnya di seluruh negara.
Perusahaan sekarang juga mempertimbangkan tenaga surya dan sumber terbarukan lainnya. Perusahaan teknologi besar telah mengumumkan inisiatif tanggung jawab sosial dan sasaran organisasinya dalam hal lingkungan. Misalnya, Microsoft telah membuat janji untuk menjadi positif air dan karbon negatif pada tahun 2030. Konsumen juga makin peduli dengan tanggung jawab sosial perusahaan, jadi diharapkan makin banyak organisasi yang akan menyusun kebijakan terkait komitmen mereka terhadap keberlanjutan dalam waktu dekat.
Percepat perjalanan keberlanjutan Anda
Di mana pun tahap Anda dalam mewujudkan nol emisi karbon, Microsoft Cloud for Sustainability memungkinkan Anda untuk mempercepat kemajuan dan mentransformasikan bisnis Anda melalui kemampuan lingkungan, sosial, dan tata kelola (ESG).
Tanya jawab umum
- Energi surya adalah energi dari matahari yang dapat dibuat menjadi listrik. Sumber energi ini dapat diperbarukan, yang berarti sumber energi dapat dipulihkan kembali dan tidak akan habis dalam sekali penggunaan. Kegunaan energi surya bermacam-macam, dan dapat digunakan untuk mengaliri listrik gedung, memanaskan air, mengisi daya elektronik dan perangkat yang menggunakannya, dan banyak lagi. Energi surya juga dikenal sebagai tenaga surya atau radiasi surya. Pelajari lebih lanjut >
- Energi surya dapat digunakan baik untuk domestik maupun komersial. Di tingkat perumahan, misalnya, energi surya dapat mengaliri listrik ke rumah-rumah, memberikan air panas, serta digunakan sebagai pemanas dan pendingin. Beberapa bisnis menggunakan energi surya untuk menjalankan kantor, pabrik, atau tanah pertanian mereka. Selain itu, pemerintah dapat mengaliri listrik ke utilitas dan fasilitas publik—seperti lampu jalan, tempat parkir, transportasi, dan sekolah—dengan energi surya.
-
Menggunakan energi surya memiliki beberapa keunggulan. Selain berlimpah dan terbarukan, energi surya mengurangi jejak karbon kita secara keseluruhan karena pembangkit listrik tenaga surya sendiri menghasilkan emisi nol. Energi surya juga dapat menghemat biaya. Misalnya, kemajuan teknologi membuat sistem tenaga surya makin terjangkau, dan seiring waktu, sistem ini dapat mengurangi tagihan utilitas secara drastis. Selain itu, energi surya dapat diskalakan—dapat digunakan sebagai sumber energi untuk satu rumah atau pun seluruh komunitas. Terakhir, sistem energi surya dapat diinstal di hampir semua lokasi, bahkan area jarak jauh, yang berarti daya bisa disediakan di tempat yang tidak memiliki akses ke listrik.
- Pertama, ada tiga teknologi utama yang digunakan untuk memanfaatkan energi surya: fotovoltaik (PV), tenaga surya berkonsentrasi (CSP), dan pemanasan dan pendinginan surya (SHC). Setelah dimanfaatkan, Anda memerlukan beberapa komponen sederhana untuk menyimpannya: baterai, panel surya, subpanel muatan penting, dan inverter. Lalu, ada tiga cara untuk menyimpan energi surya: baterai, energi mekanis, dan penyimpanan termal. Tergantung pada kebutuhan Anda dan untuk apa Anda menggunakan tenaga surya (katakanlah, untuk mengaliri daya rumah pinggiran kota seluas 350 meter persegi versus properti besar di luar jaringan listrik), proses Anda mungkin berbeda.
- Biaya awal penginstalan di Amerika Serikat bisa mulai dari USD$10.000-$25.000 untuk rumah tinggal, yang bisa terlalu mahal bagi banyak konsumen. Namun, beberapa negara memiliki program pemerintah yang dapat membantu Anda menutupi biaya awal menggunakan energi surya. Hal ini bisa meliputi sumber daya untuk membuat sistem hemat biaya atau cara mendapatkan kredit pajak yang tersedia. Meskipun akan memakan waktu lama (sekitar satu dekade), tetapi modal biaya sistem panel surya yang Anda keluarkan akan kembali dan Anda akan melihat penghematan yang tercermin dalam tagihan listrik Anda. Tergantung pada faktor-faktor seperti biaya sistem energi surya dan ukuran properti Anda, penghematan biaya listrik bisa mencapai antara beberapa ratus dolar hingga beberapa ribu dolar per tahun.
- Energi surya adalah salah satu bentuk energi yang paling berkelanjutan yang tersedia saat ini. Tidak hanya berlimpah dan dapat diperbarukan—matahari menyediakan cukup energi setiap hari untuk memenuhi permintaan energi global kita saat ini selama satu tahun penuh—tenaga surya juga dapat dihasilkan secara ekonomis dan dalam skala besar. Pembangkit listrik tenaga surya tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca, memerlukan biaya pemeliharaan yang minimal setelah panel surya diinstal, dan memberikan daya tanpa risiko kontaminasi air atau pun udara.
Ikuti Microsoft