TENAGA SURYA: Pengertian, Cara kerja, Fungsi, Manfaat dan Jenis

Pengertian

Tenaga surya adalah energi terbarukan yang dihasilkan dari sinar matahari yang kemudian diubah menjadi energi listrik sehingga dapat digunakan untuk keperluan lainnya. Energi matahari adalah sumber energy yang melimpah. Untuk mengubah energy matahari menjadi sebua energy litrik, tibutuhkan komponen atau peralata khusus yang dapat mengubah energy matahari menjadi energy listrik. Proses konversi energi matahari menjadi energi listrik menggunakan teknologi fotovoltaik atau panel surya, yang mengubah sinar matahari menjadi arus listrik melalui efek fotovoltaik.

Foto oleh Pixabay

Proses ini melibatkan penggunaan sel surya, yang terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon, yang mampu menghasilkan arus listrik ketika terkena sinar matahari. Panel surya terdiri dari beberapa sel surya yang terhubung dalam satu sistem dan dipasang pada permukaan yang terpapar sinar matahari secara langsung.

Energi surya memiliki beberapa keuntungan, antara lain:

1.      Sumber energi yang tak terbatas: Matahari adalah sumber energi yang terbarukan dan tersedia setiap hari tanpa batasan.

2.       Lingkungan yang bersahabat: Energi surya tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca atau polusi saat menghasilkan listrik, sehingga membantu mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan.

3.      Ketersediaan yang merata: Energi surya dapat diakses di banyak wilayah di dunia, bahkan di daerah terpencil sekalipun.

4.       Biaya operasional rendah: Setelah instalasi panel surya, biaya operasionalnya relatif rendah karena sumber energi utamanya, sinar matahari, gratis.

Tenaga surya dapat dimanfaatkan untuk memasok listrik pada rumah, gedung perkantoran, industri, dan bahkan dalam skala besar seperti pembangkit listrik tenaga surya yang menghasilkan energi untuk digunakan oleh masyarakat luas. Selain itu, tenaga surya juga digunakan untuk menggerakkan pompa air, memanaskan air, dan pemanas ruangan.

Namun, perlu kita ketahui bersama bahwa tenaga surya memiliki batasan tertentu, seperti ketergantungannya pada sinar matahari.  Sel surya tidak akan berfungsi saat malam hari, karena sel surya membutuhkan sinar matahari dalam prosesnya. Oleh sebab itu dibutuhkan Teknologi penyimpanan energi seperti baterai sebagai tempat untuk menyimpan energi yang dihasilkan untuk kemudian digunakan saat matahari tidak bersinar.

Cara kerja tenaga surya

Tenaga surya memerlukan sinar matahari yang kemudian mengubah energi sinar matahari tersebut menjadi energi listrik atau menggunakannya langsung untuk tujuan pemanasan atau pencahayaan. Berikut adalah penjelasan mengenai cara kerja tenaga surya untuk menghasilkan energi listrik:

1.      Penangkapan Sinar Matahari: Panel surya terdiri dari sel surya, yang terbuat dari lapisan bahan semikonduktor seperti silikon. Ketika sinar matahari jatuh pada sel surya, foton dalam sinar matahari menumbukkan elektron dalam bahan semikonduktor, melepaskan elektron dari atom. Ini menciptakan arus listrik dalam sel surya.

2.      Konversi Energi: Arus listrik yang dihasilkan oleh sel surya dalam panel surya adalah arus searah (DC). Namun, mayoritas peralatan rumah tangga dan jaringan listrik menggunakan arus bolak-balik (AC). Oleh karena itu, arus listrik DC harus dikonversi menjadi arus AC agar dapat digunakan secara efektif. Ini dilakukan melalui penggunaan inverter, sebuah perangkat yang mengubah arus listrik DC menjadi arus listrik AC.

3.      Distribusi dan Penggunaan Listrik: Setelah energi surya dikonversi menjadi arus listrik AC oleh inverter, listrik tersebut dapat digunakan langsung di rumah atau gedung untuk memasok kebutuhan energi, seperti penerangan, peralatan elektronik, sistem pemanas, dan lain sebagainya. Jika sistem tenaga surya menghasilkan lebih banyak listrik daripada yang dibutuhkan oleh pengguna, listrik tersebut dapat dialirkan ke jaringan listrik umum, biasa disebut grid, melalui meteran dua arah. Jika kebutuhan listrik melebihi produksi energi surya, listrik tambahan dapat diambil dari grid.

4.      Penyimpanan Energi (Opsional): Beberapa sistem tenaga surya menggunakan teknologi penyimpanan energi seperti baterai untuk menyimpan kelebihan energi yang dihasilkan selama siang hari. Energi yang disimpan dapat digunakan pada malam hari atau saat cuaca buruk ketika sinar matahari tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan energi. Dengan baterai, sistem tenaga surya dapat mengoperasikan peralatan listrik bahkan saat sinar matahari tidak tersedia.

Selain menghasilkan energi listrik, tenaga surya juga dapat digunakan untuk tujuan pemanasan air. Dalam sistem pemanas air tenaga surya, panel surya mengumpulkan panas dari sinar matahari dan mentransfernya ke tangki air yang kemudian dapat digunakan untuk mandi, mencuci, atau keperluan lain yang memerlukan air panas.

Sistem tenaga surya terus mengalami pengembangan dan inovasi untuk meningkatkan efisiensi, keandalan, dan kegunaannya.

Manfaat tenaga surya

Tenaga surya memiliki sejumlah manfaat yang signifikan, baik dari segi lingkungan, sosial, maupun ekonomi. Berikut adalah beberapa manfaat utama dari penggunaan tenaga surya:

1.      Sumber Energi Terbarukan: Tenaga surya didasarkan pada sinar matahari yang tersedia secara luas dan tak terbatas. Ini menjadikannya sumber energi terbarukan yang dapat digunakan untuk menggantikan sumber energi fosil yang terbatas dan semakin terancam.

2.      Ramah Lingkungan: Tenaga surya adalah sumber energi bersih yang tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca, polusi udara, atau limbah berbahaya selama operasinya. Menggunakan tenaga surya membantu mengurangi dampak negatif terhadap kualitas udara, perubahan iklim, dan lingkungan secara keseluruhan.

3.      Penghematan Energi dan Biaya: Menggunakan tenaga surya dapat mengurangi ketergantungan pada sumber daya energi konvensional dan membantu mengurangi tagihan listrik. Setelah instalasi, tenaga surya menghasilkan listrik gratis yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi sehari-hari. Dalam jangka panjang, investasi dalam panel surya dapat menghasilkan penghematan biaya energi yang signifikan.

4.      Akses ke Energi di Daerah Terpencil: Tenaga surya dapat menjadi solusi yang efektif untuk memberikan akses listrik di daerah terpencil yang sulit dijangkau oleh jaringan listrik konvensional. Dengan instalasi panel surya, komunitas di daerah terpencil dapat memperoleh akses terhadap listrik yang bersih dan terjangkau, meningkatkan kualitas hidup, pelayanan kesehatan, pendidikan, dan peluang ekonomi.

5.      KemandirianEnergi: Tenaga surya memberikan kesempatan untuk mengurangi ketergantungan pada pasokan energi eksternal, terutama dalam situasi krisis atau bencana alam. Dengan instalasi sistem tenaga surya yang mandiri, individu, rumah tangga, dan bisnis dapat menjadi lebih mandiri secara energi, mengurangi risiko gangguan pasokan dan meningkatkan keberlanjutan.

6.      Penciptaan Lapangan Kerja: Pengembangan industri tenaga surya, termasuk produksi, instalasi, pemeliharaan, dan pengembangan teknologi, menciptakan peluang lapangan kerja yang signifikan. Ini memberikan manfaat ekonomi dengan menghasilkan pekerjaan lokal, memajukan sektor energi terbarukan, dan mendorong pertumbuhan ekonomi yang berkelanjutan.

7.      Diversifikasi Sumber Energi: Menggunakan tenaga surya membantu dalam diversifikasi sumber energi suatu negara. Dengan mengandalkan energi surya sebagai sumber utama, negara dapat mengurangi ketergantungan pada impor bahan bakar fosil, mengurangi risiko fluktuasi harga, dan meningkatkan keamanan energi.

8.      Pemberdayaan Masyarakat: Penggunaan tenaga surya memberikan kesempatan untuk membangun kesadaran akan pentingnya energi terbarukan dan penghematan energi di kalangan masyarakat. Pendidikan, pelatihan, dan program pemerintah yang terkait dengan tenaga surya dapat membantu meningkatkan pengetahuan dan keterampilan dalam industri energi terbarukan, menciptakan kesempatan pemberdayaan masyarakat.

Manfaat-manfaat ini menjadikan tenaga surya sebagai sumber energi yang menjanjikan untuk masa depan, dengan potensi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca, mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil, dan meningkatkan keberlanjutan lingkungan dan ekonomi.

Jenis-jenis tenaga surya

Ada berbagai jenis tenaga surya yang dapat kita jumpai sesuai dengan fungsi dan kegunannya. Berikut ini beberapa jenis dan penjelasannya:

1.      TenagaSurya Fotovoltaik (PV): Tenaga Surya Ini adalah jenis yang paling umum dan dikenal luas oleh kalangan masyarakat. Teknologi fotovoltaik (PV) memanfaatkan panel surya untuk mengubah sinar matahari secara langsung menjadi energi listrik. Panel surya ini terdiri dari sel surya yang terbuat dari bahan semikonduktor, seperti silikon, yang menghasilkan arus listrik saat terkena sinar matahari.

2.      Tenaga Surya Termal: Tenaga surya termal memanfaatkan energi panas matahari untuk tujuan pemanasan. Contohnya pemanas air tenaga surya. Panel surya ini mengumpulkan panas dari matahari dalam prosesnya, untuk memanaskan tangka air.

3.      Tenaga Surya Terkonsentrasi (CSP): Teknologi CSP menggunakan cermin atau lensa konsentrasi untuk memfokuskan sinar matahari ke satu titik, panas yang dihasilkan dari proses ini sangatlah tinggi. Panas ini kemudian digunakan untuk menghasilkan uap atau fluida termal yang digunakan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik.

4.      Tenaga Surya Fotokimia: Tenaga surya fotokimia melibatkan penggunaan sinar matahari untuk memicu reaksi kimia yang menghasilkan energi kimia yang dapat digunakan. Contoh penerapan tenaga surya fotokimia adalah produksi hidrogen melalui proses elektrolisis matahari, di mana sinar matahari digunakan untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen.

5.      Tenaga Surya Terapung: Jenis tenaga surya terapung adalah instalasi panel surya yang ditempatkan di atas permukaan air, seperti danau, waduk, atau laut. Ini memungkinkan pemanfaatan lahan yang luas dan memanfaatkan potensi energi surya di daerah dengan akses terbatas ke lahan darat.

6.      Tenaga Surya Terintegrasi Bangunan: Konsep ini melibatkan integrasi panel surya ke dalam struktur bangunan, seperti atap surya, jendela surya, atau dinding surya. Ini memungkinkan bangunan tersebut menghasilkan energi listrik sendiri secara terdesentralisasi, mengoptimalkan penggunaan ruang dan meningkatkan efisiensi energi.

7.      Tenaga Surya Portabel: Jenis tenaga surya ini mencakup perangkat portabel, seperti panel surya lipat atau power bank surya, yang dapat digunakan untuk mengisi daya perangkat elektronik, seperti ponsel, tablet, atau lampu saat bepergian atau di tempat-tempat tanpa akses listrik.

Ada begitu banyak jenis dan model tenaga surya yang di produksi saat ini, namun tetap memiliki fungsi dan kegunaan yang sama yaitu: untuk mengubah energi matahari menjadi bentuk energi yang berguna, dan bermanfaat bagi manusia dan teknologi.

Kekurangan tenaga surya

Meskipun tenaga surya memiliki begitu banyak manfaat, namun tetap saja ada beberapa permasalahan yang perlu perhatian dan tindakan serius. Berikut ini beberapa kendala atau permasalahan terkait dengan penggunaan tenaga surya:

1.      Biaya Awal yang Tinggi: Meskipun biaya panel surya telah menurun dalam beberapa tahun terakhir, namun biaya awal untuk pemasang tenaga surya masih tergolong tinggi. Hal ini menjadi hambatan bagi banyak individu, rumah tangga, atau bisnis yang ingin beralih ke tenaga surya.

2.      Ketergantungan pada Cuaca dan Intensitas Sinar Matahari: Efisiensi tenaga surya tergantung pada intensitas sinar matahari yang diterimaoleh panel surya. Cuaca mendung, seperti cuaca berawan atau hujan, dapat menurunkan produksi energi dari panel surya. Hal ini dapat menyebabkan ketidakstabilan dalam pasokan energi, sehingga memerlukan solusi penyimpanan energi tambahan.

3.      Penyimpanan Energi yang Terbatas: Tenaga surya adalah sumber energi yang hanya tersedia saat siang hari dimana sinar matahari tersedia. Oleh karena itu, dibutuhkan penyimpanan energi untuk digunakan saat malam hari atau pada saat sinar matahari tidak mencukupi. Meskipun teknologi penyimpanan energi seperti baterai terus berkembang, masih ada tantangan dalam hal efisiensi, kapasitas, dan biaya komponen dan bahannya.

4.      Penggunaan Lahan yang Signifikan: Instalasi panel surya membutuhkan lahan yang luas dalam penerapannya untuk menghasilkan energy dalam jumlah besar. Penggunaan lahan yang signifikan dapat menjadi kendala di daerah yang memiliki lahan terbatas atau bernilai tinggi. Namun, teknologi panel surya terapung atau integrasi dengan bangunan dapat mengatasi masalah ini.

5.      Dampak Terhadap Lingkungan dari Produksi dan Pembuangan: Dalam Produksi panel surya melibatkan penggunaan bahan kimia dan sumber daya alam yang dapat memiliki dampak serius bagi lingkungan. Selain itu, pembuangan panel surya yang sudah tidak terpakai juga perlu ditangani dengan benar agar tidak menyebabkan dampak lingkungan yang negatif. Penting untuk mengembangkan praktik produksi dan daur ulang yang lebih ramah lingkungan.

6.      Keandalan dan Perawatan: Ketahanan sistem tenaga surya sangat penting untuk memastikan produksi energi yang konsisten. Kerusakan panel surya, inverter, atau komponen lainnya dapat mengurangi efisiensi penggunaan tenaga surya, sehingga memerlukan perawatan atau penggantian komponen secara berkala, dengan harga komponen saat ini yang masih tergolong mahal. Oleh karena itu, pemeliharaan yang tepat perlu dilakukan secara berkala.

Meskipun ada beberapa Kendala terkait dengan tenaga surya, namun teknologi ini terus mengalami perkembangan dan inovasi terus dilakukan untuk menciptakan suatu teknologi yang ramah lingkungan dan bebas polutan untuk mengatasi kendala tersebut. Dengan cepatnya laju perkembangan teknologi saat ini, dan pengembangan yang lebih lanjut, tenaga surya memiliki potensi besar untuk menjadi salah satu sumber energi utama manusia di masa depan.