Pembangkit listrik tenaga surya telah menjadi pembangkit listrik favorit di dunia. Data global menunjukkan kapasitas panel surya (solar photovoltaic) dipasang lebih banyak dibanding teknologi pembangkit listrik lainnya).
Di seluruh dunia, sekitar 73 gigawatt listrik dihasilkan dari panel surya yang dipasang pada 2016. Energi angin menempati posisi kedua (55 GW), batu bara tergeser pada peringkat ketiga (52 GW), diikuti oleh gas (37 GW), dan tenaga air (28 GW).
Pada saat bersamaan, panel surya dan angin mewakili 5,5% pembangkit listrik saat ini) (setidaknya sampai akhir 2016). Tapi yang terpenting, dari seluruh kapasitas pembangkit yang terpasang di seluruh dunia sepanjang tahun lalu hampir separuhnya merupakan dua jenis teknologi pembangkit ini.
Ada kemungkinan pembangunan pembangkit listrik tenaga batu bara baru akan menurun, dan mungkin secara cepat, karena hampir di mana-mana panel surya dan angin sekarang harganya kompetitif.
Tenaga air masih penting di negara berkembang yang masih memiliki sungai untuk dibendung. Sementara itu, teknologi rendah emisi lainnya seperti nuklir, bioenergi, panas matahari dan panas bumi mempunyai pangsa pasar kecil.
Panel surya dan angin saat ini mempunyai kelebihan begitu besar dalam hal biaya, skala produksi dan rantai pasokan. Karena itu, sulit untuk melihat teknologi rendah emisi lain dapat menyaingi teknologi panel surga dan angin dalam dekade berikutnya.
Ini jelas terjadi di Australia, tempat panel surya dan angin meliputi hampir semua kapasitas pembangkit baru. Di Negeri Kanguru, kapasitas sel surya ditetapkan mencapai 12 GW pada 2020). Tenaga angin dan sel surya dipasang sebagai campuran sumber energi sekitar 3 GW per tahun), didorong sebagian besar oleh Target Energi Terbarukan (RET)) pemerintah federal Australia.
Jumlah ini dua kali sampai tiga kali lipat dibanding dalam beberapa tahun terakhir. Dan kini kembali tumbuh setelah beberapa tahun aktivitas terkendala karena ketidakpastian politik atas RET.
Jika tingkat ini dipertahankan, maka pada 2030 lebih dari setengah listrik Australia akan berasal dari energi terbarukan. Ini artinya Australia akan memenuhi janjinya berdasarkan kesepakatan iklim Paris) melalui penghematan emisi dalam industri kelistrikan.
Untuk memperkuat gagasan ini lebih jauh, jika Australia melipatgandakan tingkat instalasi gabungan tenaga angin dan surya saat ini menjadi 6 GW per tahun, maka akan mencapai 100% listrik terbarukan pada sekitar 2033. Pemodelan oleh kelompok penelitian saya menunjukkan bahwa hal ini tidak akan sulit dicapai, mengingat teknologi ini sekarang lebih murah dibanding listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik baru berbahan bakar batu bara dan gas.
Masa depan terbarukan terjangkau
Resep untuk jaringan listrik terbarukan 100% yang dapat dicapai, stabil, dan terjangkau itu relatif mudah:
Gunakan sebagian besar panel surya dan tenaga angin. Teknologi ini lebih murah daripada teknologi rendah emisi lainnya, dan Australia mempunyai banyak sinar matahari dan angin. Itulah sebabnya teknologi ini telah banyak digunakan. Ini berarti bahwa, dibandingkan dengan energi terbarukan lainnya, keduanya memiliki proyeksi harga yang lebih dapat diandalkan, dan menghindari kebutuhan akan asumsi heroik tentang keberhasilan pilihan energi bersih yang lebih spekulatif.
Distribusikan pembangkit di area yang sangat luas. Penyebaran fasilitas tenaga angin dan sel surya di wilayah yang luas-misalnya satu juta kilometer persegi dari Queensland utara ke Tasmania–memungkinkan akses ke berbagai cuaca yang berbeda. Ini juga membantu melancarkan penyediaan listrik pada saat jam puncak permintaan.
Bangun interkoneksi. Hubungkan jaringan sel surya dan angin dengan kabel tegangan tinggi yang sudah digunakan untuk memindahkan listrik antar negara.
Tambahkan penyimpanan energi. Penyimpanan dapat membantu menyesuaikan pembangkit energi dengan pola permintaan. Pilihan termurah adalah penyimpanan energi hidro yang dipompa (PHES), dengan dukungan baterai dan manajemen permintaan. Australia saat ini memiliki tiga sistem PHES–Tumut 3, Kangaroo Valley, dan Wivenhoe–yang semuanya berada di sungai. Tapi ada sejumlah besar lokasi potensial di luar sungai.
Dalam sebuah proyek) yang didanai oleh Australian Renewable Energy Agency, kami telah mengidentifikasi sekitar 5.000 lokasi) di Australia Selatan, Queensland, Tasmania, distrik Canberra, dan distrik Alice Springs yang berpotensi cocok untuk penyimpanan energi hidro yang dipompa.
Masing-masing lokasi ini memiliki antara 7 dan 1.000 kali potensi penyimpanan baterai Tesla yang saat ini dipasang untuk mendukung jaringan listrik Australia Selatan.) Terlebih lagi, hidro yang dipompa memiliki umur 50 tahun, banding dengan umur baterai yang hanya 8-15 tahun.
Yang penting, sebagian besar lokasi PHES prospektif terletak di dekat tempat pemukiman penduduk dan di dekat lokasi panel surya dan tenaga angin baru yang sedang dibangun.
Setelah pencarian untuk lokasi di New South Wales, Victoria, dan Australia Barat selesai, kami berharap dapat menemukan potensi penyimpanan energi PHES 70-100 kali lebih banyak daripada yang dibutuhkan untuk mendukung jaringan listrik terbarukan 100% di Australia.)
Mengelola jaringan listrik
Generator bahan bakar fosil saat ini memberikan layanan lain ke jaringan listrik, selain hanya menghasilkan listrik. Mereka membantu menyeimbangkan penawaran dan permintaan, pada rentang waktu hingga detik, melalui “energi inersia” yang tersimpan dalam generator mereka.
Namun ke depan layanan ini bisa dilakukan oleh generator serupa yang digunakan pada sistem hidro yang dipompa. Penawaran dan permintaan listrik juga bisa disesuaikan dengan bantuan baterai respons cepat, manajemen permintaan, dan “inersia sintetis” dari sel surya dan lokasi tenaga angin.
Tenaga angin dan sel surya sedang menunjukkan persaingan yang semakin keras untuk gas di seluruh pasar energi. Harga angin berskala besar dan sel surya pada 2016 adalah A$ 65-78 per jam megawatt). Harga ini di bawah harga grosir listrik saat ini) di National Electricity Market.
Bukti anekdotal melimpah ini menunjukkan bahwa harga energi angin dan sel surya telah turun menjadi antara A$60 (sekitar Rp641.000) dan A$70 per MWh tahun ini karena industri ini berkembang pesat. Harga cenderung turun di bawah A$50 per MWh dalam beberapa tahun, agar sesuai dengan harga patokan internasional saat ini. Dengan demikian, ongkos bersih untuk beralih ke sistem listrik terbarukan 100% selama 15 tahun ke depan adalah nol dibandingkan dengan terus membangun dan memelihara fasilitas untuk sistem berbahan bakar fosil saat ini.
Gas tidak bisa lagi bersaing dengan angin dan sel surya untuk pengiriman listrik. Pompa panas listrik menggerakkan gas keluar dari air dan pemanasan ruang. Bahkan untuk pengiriman panas suhu tinggi untuk industri, harga gas harus kurang dari A$10 per gigajoule untuk bersaing dengan pembangkit listrik yang didukung oleh tenaga angin dan sel surya dengan biaya A$50 per MWh.
Yang penting, semakin banyak panel surya dan angin murah dipasarkan di lingkungan listrik biaya tinggi saat ini, semakin mereka akan menurunkan harga.
Kemudian ada isu penggunaan energi jenis lain selain listrik-seperti transportasi, pemanasan, dan industri. Cara termurah untuk membuat sumber energi hijau ini adalah mengelektrifikasi semuanya, dan kemudian menghubungkannya ke jaringan listrik yang didukung oleh energi terbarukan.
Pengurangan emisi gas rumah kaca Australia sebesar 55% dapat dicapai dengan mengubah jaringan listrik menjadi energi terbarukan, bersamaan dengan adopsi besar-besaran kendaraan listrik untuk transportasi darat dan pompa panas listrik untuk pemanasan dan pendinginan.
Di luar ini, kita dapat mengembangkan jalur berbasis listrik terbarukan untuk memproduksi bahan bakar berbasis hidrokarbon dan bahan kimia, terutama melalui elektrolisis air untuk mendapatkan hidrogen dan karbon dari atmosfer. Langkah ini untuk mencapai pengurangan emisi sebesar 83% (dengan sisa 17% emisi terutama berasal dari pertanian dan pembukaan lahan).
Menurut perkiraan awal kelompok riset saya, melakukan semua ini berarti tiga kali lipat jumlah listrik yang dapat dihasilkan.
Tapi tidak ada kekurangan energi surya dan angin untuk mencapai hal ini, dan harga listrik pun cepat turun. Kita bisa membangun masa depan energi bersih dengan biaya rendah jika kita mau.