Tenaga Surya

Artikel dalam referensi ini berasal dari diskusi di platform berbagi pengetahuan online Quora, jadi belum ditinjau secara resmi atau diterbitkan di jurnal atau laporan ilmiah. Namun, artikel ini banyak dikutip, dirujuk, dan dicetak ulang di Forbes maupun New York Times, dan penulisnya menyebutnya sebagai contoh pertama ketika solusi tenaga surya untuk kebutuhan energi global diajukan serta kelayakan, kepraktisan, dan angka-angka di balik ‘Solusi Sahara’ dipertimbangkan. Artikel ini telah dikritik dan dibela secara ketat oleh penulisnya, seorang akademisi dan ahli industri, serta didukung secara informal oleh sesama profesional akademik dan industri. Bagian-bagian dari usulan dan perhitungan pendukungnya bisa dianggap sebagai hitungan hipotetis ‘back-of-the-envelope’ atau dasar untuk skenario solusi nyata, dan dibahas dalam kedua konteks ini, tetapi di sini berfungsi sebagai perkiraan ilustratif.

Yang paling penting, perkiraannya didasarkan pada total konsumsi energi dan mengasumsikan elektrifikasi penuh untuk semua penggunaan energi, termasuk panas, transportasi, dan proses industri. Kemungkinan elektrifikasi langsung untuk penggunaan ini berbeda-beda dan terkadang tidak praktis atau mustahil (sementara sebagian bisa ditenagai hidrogen hijau yang dibuat lewat elektrolisis bertenaga surya). Sebuah estimasi gabungan buatan-AI sebesar ~60-70% dari permintaan energi global diperkirakan bisa dielektrifikasi dengan teknologi saat ini dan dalam waktu dekat, berdasarkan wawasan sektoral dari McKinsey, IRENA, dan tinjauan energi global IEA ^A,B,C, sambil mengakui adanya tantangan praktis. Kebutuhan area ladang surya Sahara untuk memenuhi permintaan listrik global saat ini akan jauh lebih kecil.

Perkiraan kebutuhan sebesar 1,2% dari Gurun Sahara telah disesuaikan menjadi 1,5% untuk memperhitungkan kenaikan terbaru dalam permintaan energi global (sekitar 19,6 TW pada 2023 ^D,E).

Sejumlah makalah telah memodelkan potensi global fotovoltaik surya atap (PV), tetapi hasilnya berbeda-beda. Satu makalah ^[19] memperkirakan bahwa total area atap yang cocok untuk PV bisa menghasilkan 27 PWh per tahun, melampaui kebutuhan listrik global saat itu pada 2018. Karena variasi geografis dan musiman dalam sinar matahari, dan karenanya potensi PV, kontribusi area atap tiap kawasan terhadap total potensi ini tidak merata yaitu kapasitas satu kawasan bisa jauh di bawah kebutuhannya, sementara kapasitas kawasan lain bisa melampaui kebutuhan dan menyumbang secara tidak seimbang pada pasokan global. Para penulis memperkirakan setidaknya 50% area atap global diperlukan untuk memenuhi kebutuhan listrik tahunan global yang dijumlahkan lintas kawasan.

Pada 2023, kebutuhan listrik global kini naik menjadi sedikit di bawah 30 PWh ^F, melampaui potensi PV-atap global sebelumnya yang dilaporkan dalam [19]. Sementara itu, total kebutuhan energi (termasuk pemanasan, transportasi, dan proses industri serta listrik), mencapai sekitar 172 PWh ^D,E. Makalah lain ^[20], menyoroti ketidakkonsistenan dalam metodologi [19] dan memperkirakan bahwa potensi PV-atap global bisa mencapai sekitar 30,5 TW kapasitas maksimum yang dapat dipasang, setara dengan lebih dari 267 PWh per tahun, jauh melampaui bahkan total kebutuhan energi kita. Makalah ketiga ^[21] memperkirakan potensi PV-atap global mencapai 175 TWh per tahun pada 2050, yang dapat berubah tergantung berbagai skenario emisi yang sedang berlangsung. Perkiraan ini melibatkan perluasan atap untuk mendukung total area PV yang jauh lebih besar daripada yang saat ini dilaporkan oleh [19]. Dengan mempertimbangkan temuan ini dan metodologinya masing-masing, kami sampai pada kesimpulan konservatif bahwa separuh atap dunia saja mungkin cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik manusia.

Dalam sebuah makalah ^[28], potensi energi dari cakupan maksimum 30% luas permukaan panel surya terapung (FPV) di seluruh waduk dunia (556.111 km² di 114.555 waduk) diperkirakan mencapai 9.434 TWh per tahun. Ini adalah perkiraan konservatif karena cakupan permukaan FPV dibatasi (30%) oleh kendala teknis dan lingkungan. Selaras dengan itu, makalah lain ^[29] melaporkan bahwa 25% luas permukaan waduk dunia dapat menghasilkan 8.000 TWh tahun^-1. Berdasarkan proyeksi IEA ^G, jumlah ini setidaknya setara seperempat kebutuhan listrik dunia dalam waktu yang bisa diperkirakan (hampir sepertiga kebutuhan, hingga akhir 2023 ^F), dan kapasitasnya bisa terus bertambah seiring dibangunnya waduk baru.

Namun, makalah yang lebih baru ^[30] menyoroti kemajuan teknologi panel surya yang belum dipertimbangkan dalam studi-studi sebelumnya, termasuk sistem pelacak matahari dan panel surya bifasial: “Meski pelacak dapat meningkatkan kebutuhan pelampung dan penjangkaran sistem serta menaikkan biaya keseluruhan sistem, tambahan energi yang besar dibanding sistem kemiringan tetap, perkembangan teknologi, dan biaya yang menurun kemungkinan akan membuatnya lebih umum pada tahun-tahun mendatang”. Untuk memahami kinerja teknologi baru ini secara global, mereka “menganalisis kapasitas pemasangan dan potensi produksi energi dari berbagai konfigurasi FPV, termasuk pemasangan kemiringan tetap dengan sudut kemiringan berbeda, berbagai pendekatan pelacakan, serta jenis panel berbeda (monofasial vs. bifasial) pada 249.717 waduk daratan (buatan maupun alami) di seluruh dunia dengan total luas 222.623 km² -sekitar empat kali lebih besar daripada yang dianalisis dalam” ^[28]. Dengan pembaruan ini, para penulis menemukan total kapasitas FPV hingga 22 TWp (daya puncak), yang dapat memenuhi seluruh kebutuhan listrik dunia.

Our World in Data ^[51] mengumpulkan data dari beberapa sumber, termasuk IRENA 2024 ^H. Seperti tertulis di halaman webnya, IRENA menampilkan harga modul fotovoltaik surya untuk sejumlah teknologi berbeda. Data sejak Q4 2013 adalah harga rata-rata tahunan untuk teknologi ‘Thin film a-Si/u-Si’, atau Global Price Index sebagai acuan untuk semua teknologi surya, yang mencapai harga global $0,31/W pada 2023. Sumber lain ^I,J,K memakai teknologi panel monokristalin arus utama atau monofasial sebagai acuan utama, yang harganya bahkan turun lebih rendah:

Pada Januari 2024, harga modul thin film a-Si/u-Si yang dijual di Eropa turun menjadi ~$0,16/W ^H. Pada April 2024, harga spot global modul monokristalin monofasial dilaporkan sebesar $0,11/W ^I. Pada November 2024, panel PERC monokristalin yang mendominasi pasar dan teknologi c-Si TOPCon generasi baru mencapai $0,087/W, $0,1/W dan $0,29/W di China, Eropa dan AS masing-masing ^{J,K †}.

^†Harga ekspor biasanya lebih tinggi di pasar global daripada di China karena logistik, tarif, dan faktor pasar regional, terutama International Commercial Terms (FOB untuk ekspor China vs DDP untuk AS dan Eropa ^J).

Bloomberg ^[52] melaporkan bahwa harga rata-rata modul global telah turun menjadi $0,096/W. Dibandingkan harga rata-rata modul global sebesar $19,48/W pada 1984 ^[51], harga modul jadi turun lebih dari 99% dalam 40 tahun.

Sebagai perbandingan lebih lanjut, harga rata-rata modul di AS telah turun menjadi $0,29/W pada Q1 2024 ^I. Ini berarti penurunan 96% dalam 35 tahun, sejak 1989 ^L,M. Harga yang lebih tinggi di AS bertahan karena tarif pada modul China dan faktor impor lainnya ^I.

IRENA Renewable Power Generation Costs 2023 menyatakan bahwa rata-rata tertimbang global Levelised Cost of Electricity (LCOE) PV surya adalah US$0,044/kWh. Antara 2010 dan 2023, rata-rata tertimbang global LCOE pembangkit CSP turun 70%, dari US$0,393/kWh menjadi US$0,117/kWh. Jadi, pada 2023, LCOE PV surya skala utilitas hanya sedikit di atas sepertiga dari LCOE CSP. Namun, biaya PV surya terus turun. Antara 2021 dan 2023, tiap tahun hanya satu pembangkit CSP mulai beroperasi, jadi tahun-tahun ini belum tentu representatif. Mengingat penerapan CSP melambat dan persaingannya dengan PV surya ketat, masuk akal jika pembangkit ini adalah proyek canggih yang sangat dioptimalkan untuk menunjukkan daya saing. Jadi, rata-rata LCOE yang dilaporkan bisa lebih rendah daripada yang mungkin terlihat pada tahun dengan penerapan proyek CSP yang lebih umum atau beragam.