Dunia Bisa Dipasok Listrik dengan Tenaga Surya dan Baterai

 (nworbmot.org)
3 poin oleh GN⁺ 16 hari lalu | 1 komentar | Bagikan ke WhatsApp
  • Biaya telah turun hingga sebagian besar populasi dunia bisa memperoleh pasokan listrik murah hanya dengan kombinasi tenaga surya dan baterai
  • Pada 2030, 80% populasi dapat memperoleh 90% swasembada listrik dengan biaya 80 €/MWh atau kurang, dan pada 2050 86% populasi dengan biaya 60 €/MWh atau kurang
  • Wilayah lintang tinggi memiliki biaya cadangan yang tinggi karena kurangnya sinar matahari di musim dingin, tetapi dapat dikurangi dengan pelengkap dari angin dan hidro
  • 90% populasi dunia tinggal dalam ±45 derajat dari khatulistiwa, sehingga efisiensi tenaga surya tinggi dan biaya jaringan transmisi juga bisa diminimalkan
  • Sistem tenaga surya-baterai dinilai sebagai teknologi kunci yang memungkinkan swasembada listrik bersih tanpa bahan bakar fosil

Kemungkinan memasok listrik dunia dengan tenaga surya dan baterai

  • Turunnya biaya tenaga surya dan baterai membuat sebagian besar populasi dapat memperoleh listrik dengan harga murah
    • Pada 2030, saat 90% pasokan listrik dipenuhi dengan kombinasi surya+baterai, 80% populasi dapat memperoleh listrik dengan biaya 80 €/MWh atau kurang
    • Jika sumber energi pendukung seperti angin dan hidro ditambahkan, biayanya dapat menjadi lebih rendah lagi
  • Wilayah lintang tinggi memiliki biaya cadangan tinggi akibat kurangnya penyinaran pada musim dingin, tetapi dapat dikurangi dengan pelengkap dari angin dan hidro
  • Pada 2050, 86% populasi dapat memperoleh 90% pasokan listrik dengan biaya 60 €/MWh atau kurang
  • Sistem tenaga surya-baterai dapat menjadi teknologi utama untuk pasokan listrik murah dan bersih di sebagian besar wilayah

Kesimpulan utama

  • Tenaga surya dan baterai dapat menjadi sarana utama pasokan listrik di sebagian besar wilayah dunia
  • Di wilayah dengan ruang yang cukup, listrik dapat diproduksi langsung di dekat pusat permintaan, sehingga biaya jaringan transmisi dapat diminimalkan
  • Wilayah utara dengan lintang tinggi memerlukan pelengkap dari angin dan hidro karena variabilitas musiman
  • 5~10% pasokan listrik terakhir dalam jangka pendek dapat ditopang bahan bakar fosil, dan dalam jangka panjang dapat digantikan oleh teknologi penyimpanan jangka panjang atau e-biofuel

Detail teknis

  • Model didasarkan pada model.energy, dan penyimpanan hidrogen dikecualikan
  • Biaya instalasi tenaga surya: 384 €/kWp pada 2030, 293 €/kWp pada 2050
  • Biaya instalasi baterai lithium-ion: 157 €/kWh pada 2030, 83 €/kWh pada 2050
  • Biaya inverter: 177 €/kW pada 2030, 66 €/kW pada 2050
  • Efisiensi baterai 96%, biaya modal 5%, efisiensi generator cadangan 50%
  • Biaya bahan bakar cadangan 30 €/MWhth, biaya fasilitas cadangan 1000 €/kWel
  • Biaya kontribusi cadangan berada pada kisaran (11.5 + 0.6x) €/MWh sesuai rasio cadangan x%
  • Perhitungan dilakukan pada 9196 grid 1°×1° dengan populasi lebih dari 10.000 orang, mencakup 99,86% populasi dunia
  • 90% populasi tinggal dalam 45 derajat dari khatulistiwa, dan wilayah ini memiliki efisiensi tenaga surya yang tinggi

Peringatan dan keterbatasan

  • Variabilitas permintaan tidak tercermin: model mengasumsikan kebutuhan listrik konstan sepanjang tahun
    • Permintaan pendinginan cocok dengan tenaga surya, tetapi permintaan pemanasan berpotensi mengalami kekurangan pada musim dingin
  • Sensitivitas biaya baterai tinggi: jika biaya turun lebih jauh, biaya total sistem juga akan turun
  • Dengan perubahan distribusi populasi, kenaikan populasi di lintang rendah diperkirakan memperbesar porsi wilayah berbiaya rendah
  • Ketidaksesuaian antara permintaan listrik dan populasi: industri intensif listrik seperti data center dapat berpindah ke wilayah berbiaya rendah
  • Respons permintaan dan interkoneksi regional berpotensi menurunkan biaya lebih lanjut
  • Biaya jaringan transmisi hanya mencerminkan 50 €/kW, dan ada perbedaan antardaerah
  • Sudut panel tetap 35 derajat; penerapan sistem pelacak sumbu dapat menurunkan biaya
  • Sistem skala kecil untuk rumah tangga berbiaya 2~3 kali lebih tinggi dibanding fasilitas skala besar
  • Keterbatasan lahan: wilayah padat penduduk sulit dipasok dari sekitar lokasi sehingga memerlukan transmisi dari wilayah tetangga
  • Data radiasi surya menggunakan reanalisis ECMWF ERA5, sehingga mungkin mengandung sejumlah kesalahan
  • Satuan biaya menggunakan euro tahun 2020; jika dikonversi ke 2026 naik sekitar 20~25%
  • Biaya bahan bakar cadangan menggunakan acuan gas fosil sebesar 30 €/MWhth, tanpa memasukkan biaya eksternal seperti kerusakan iklim
    • Jika diterapkan biaya sosial karbon 300 €/tCO₂, akan bertambah 60 €/MWhth
    • Serangan AS-Israel ke Iran pada 2026 menaikkan harga gas ke 50–60 €/MWhth
  • Biaya modal (WACC) berbeda menurut wilayah, dan di Afrika serta wilayah lain bisa lebih tinggi

Kode dan data terbuka

Penggunaan lahan dan sumber daya

  • Jika populasi dunia 8 miliar orang mengonsumsi 10 MWh per orang per tahun, maka diperlukan total 80.000 TWh
  • Untuk memasok 90% dengan surya-baterai, pada 2050 dibutuhkan 69 TWp tenaga surya dan 72 TWh baterai
  • 70 TWp tenaga surya menempati 1.400.000 km² (sekitar 1% daratan Bumi), atau sekitar 3,7% lahan penggembalaan ternak
  • Di wilayah padat, kekurangan lahan membuat transmisi dari wilayah tetangga diperlukan
  • Kapasitas manufaktur tenaga surya sudah lebih dari 1 TWp per tahun, sebagian besar terkonsentrasi di China
  • Kapasitas produksi baterai lithium-ion diperkirakan mencapai 7 TWh/tahun pada 2030 (IEA, 2023)
  • Volume penambangan mineral energi terbarukan jauh lebih kecil dibanding bahan bakar fosil
  • Silikon melimpah, penggunaan perak turun 7 kali lipat antara 2005~2020, dan dapat digantikan oleh tembaga atau aluminium

  • Teknologi substitusi material baterai

    • Kobalt → lithium iron phosphate (LFP)
    • Grafit → sebagian digantikan silikon
    • Baterai sodium-ion menjanjikan untuk penyimpanan stasioner

Hasil tambahan

  • Kepadatan populasi dan biaya sistem

    • Sebagian besar populasi tinggal dalam ±45 derajat dari khatulistiwa, dan di wilayah ini biaya tetap rendah bahkan hanya dengan surya-baterai
    • Wilayah lintang tinggi di atas 45 derajat memperoleh pengurangan biaya besar bila angin ditambahkan

  • Skenario baterai murah 2050

    • Asumsi dasar adalah 83 €/kWh, tetapi dengan penerapan baterai sodium-ion dimungkinkan 29–52 €/kWh
    • Karena itu, biaya total sistem diperkirakan turun lebih jauh

  • Perubahan biaya jika angin dihilangkan

    • Pada 2030, biaya sistem naik jika angin dikeluarkan, terutama di wilayah utara dengan lintang tinggi

  • Peta per skenario dan biaya kumulatif

    • Disediakan peta untuk skenario surya saja, dan kombinasi surya+angin masing-masing untuk 2030 dan 2050
    • Termasuk perbandingan biaya kumulatif untuk skenario 90% surya-baterai dan 99% surya-angin-baterai (baterai murah) pada 2050
    • Ringkasan:
    • Berkat penurunan tajam biaya tenaga surya dan baterai, setelah 2030 sebagian besar populasi dunia dapat memperoleh listrik murah dan bersih dari kombinasi ini. Wilayah lintang tinggi memang memerlukan pelengkap dari angin dan hidro, tetapi secara keseluruhan telah terkonfirmasi adanya kemungkinan transisi menuju struktur swasembada listrik tanpa ketergantungan pada bahan bakar fosil.

Bacaan terkait

1 komentar

 
GN⁺ 16 hari lalu
Komentar Hacker News

  • Fakta menarik: saat ini sekitar 12 juta hektare lahan digunakan untuk memproduksi etanol jagung
    Etanol ini pada akhirnya dipakai untuk produksi bensin. Silakan tarik kesimpulan sendiri
    Artikel terkait

    • Video Technology Connections yang membahas topik ini benar-benar sangat bagus
      Jika seluruh lahan itu ditutupi panel surya, listrik yang dihasilkan bisa jauh melampaui kebutuhan energi Amerika Serikat saat ini
      Bersikeras pada sumber energi yang memerlukan penambangan sumber daya terus-menerus adalah tindakan bodoh. Dengan investasi sumber daya awal saja, kita bisa mendapatkan energi surya+baterei yang stabil selama puluhan tahun
      Begitu loop daur ulangnya selesai, penambangan sumber daya di masa depan juga bisa diminimalkan
      Sebelum berdebat, wajib tonton video ini
    • Saya bingung apa hubungan 1% area tanam jagung dengan tenaga surya
      Tenaga surya tidak perlu dipasang di atas lahan pertanian. Jagung selain untuk etanol juga menyediakan protein, lemak, dan serat untuk pakan ternak
      Pemerintah mementingkan ketahanan pangan, jadi mengubah surplus pangan menjadi etanol lebih efisien daripada menyimpannya
      Dalam keadaan darurat, produksi pangan tetap bisa dilakukan tanpa harus mencopot panel surya. Jadi ini mencampuradukkan persoalan tenaga surya dan etanol
    • Secara pribadi, saya lebih ingin lahan itu dipakai untuk produksi pangan, dan orang-orang memasang surya atap
    • Lucu juga kita sudah membuat sistem bahan bakar netral karbon, tapi kenapa cuma dipakai sebagai campuran 15%
      Kalau kita merancang mesin etanol murni, mobil bahkan bisa berjalan dengan alkohol yang dibuat dari sampah halaman
    • Sepemahaman saya, etanol dicampurkan ke bensin karena lobi petani jagung dan kebijakan subsidi, bukan karena itu unsur wajib dalam produksi bahan bakar

  • Saya rasa artikelnya salah. Terutama karena hampir tidak membahas energi pemanas
    Saya tinggal di rumah dengan baterai 30kWh dan tenaga surya 24kW. Lampu tetap menyala, tapi pemanas tidak bisa dipakai
    Sistem surya+baterei menuntut trade-off besar berupa kualitas hidup dan penyesuaian jam aktivitas

    • Masih banyak orang membangun rumah seolah energi itu murah dan melimpah
      Rumah yang terinsulasi dengan baik hampir tidak membutuhkan pemanasan atau pendinginan. Jika Anda menghabiskan 50 ribu dolar untuk insulasi, itu bertahan seumur hidup, tetapi jika uang yang sama dipakai untuk peralatan pemanas, biaya pemeliharaannya bisa 10 kali lebih besar
      Rumah modern di iklim sedang bisa tanpa pemanas sentral. Saat hari dingin, pemanas 500W per ruangan sudah cukup
    • Menyebut surya 24kW sebagai “untuk lampu” itu meremehkan
      Rumah saya hanya memakai 60kWh per bulan, jadi produksi 3 jam dari sistem Anda cukup untuk satu bulan
      Bahkan di wilayah yang turun sampai minus 25 derajat, heat pump COP di atas 2 membuat biaya pemanasan hanya sekitar 118 euro per bulan
      Di musim panas, pengisian EV juga bisa gratis. Klaim penurunan kualitas hidup itu berlebihan
    • Saya tinggal di wilayah utara, tapi kalau insulasi dan jendela bagus, net zero dengan surya+baterei tetap bisa dicapai
      Walau disetel ke 66°F pada siang hari dan 60°F pada malam hari, pagi-pagi rumah masih hangat
    • 30kWh itu kapasitas kecil. Dalam 10 tahun, kebanyakan rumah tangga akan punya baterei EV 200kWh
      Harga baterei masih bisa turun 10 kali lipat, dan pada akhirnya struktur biaya dengan margin nol yang akan menang
      Rumah liburan kami berjalan sepanjang tahun dengan baterai 15kWh, dan pada hari dingin dibantu tungku kayu kecil
    • Hanya karena seseorang memasang tenaga surya sendiri bukan berarti ia paham pengoperasian jaringan listrik
      Menilai seluruh jaringan listrik dari contoh swasembada satu rumah itu tidak tepat

  • Saya membuat campervan off-grid dan memasang sistem surya+baterei litium
    Teknologinya berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Masalahnya bukan teknologinya, melainkan mindset pelanggan yang melebih-lebihkan penggunaan nyata mereka
    Jika cara pandang ini diperluas ke tingkat negara, saya rasa masalah yang sama akan muncul

    • Saya membuat camper eSprinter dengan baterai ekspansi 600kWh
      Pengisiannya sepenuhnya dari tenaga surya, dan camper ini juga berfungsi sebagai stasiun pengisian EV tetangga
      Dengan pengisi daya paralel buatan sendiri, saya mencapai umur pakai baterei LFP 20 ribu siklus
    • Masalah seperti ini tidak berlaku untuk jaringan listrik nasional. Karena ada skala pasar dan perencanaan berbasis data
    • Saya sedang mempertimbangkan sel lithium-titanate untuk penggunaan rumah. Dibanding berat, keamanan lebih penting
      Lithium-titanate battery wiki
    • Jaringan listrik nasional memang sudah dirancang berdasarkan data permintaan dan cuaca. Masalahnya adalah laju pertumbuhan, bukan kekurangan data
    • Saya pernah melihat video seorang YouTuber yang mengganti semua perangkat di RV menjadi arus searah (DC) untuk mengurangi rugi konversi
      Kita butuh solusi DC untuk rumah

  • Menurut saya, perbaikan terbesar adalah pelonggaran regulasi pemasangan surya atap
    Persetujuan dan pemasangan seharusnya bisa selesai dalam seminggu, dengan biaya setengah dari sekarang
    Saat ini regulasi dan kerumitan membuat keekonomiannya hilang

    • Kita perlu mengadopsi panel plug-in seperti di Jerman. Siapa pun bisa memasangnya dalam satu jam
      Tetapi dalam jangka panjang, pembangkit surya skala besar lebih efisien
    • Di AS juga sedang didorong RUU legalisasi ‘balcony solar’
      Ini sistem kecil seperti di Eropa yang tinggal dicolok ke stopkontak, sehingga bisa dipasang tanpa proses perizinan
      Masalahnya, orang memasang sistem yang terlalu besar dan membebani jaringan listrik
      Artikel terkait
    • 100% setuju. Kalau DIY memungkinkan, biayanya turun jadi sepersepuluh
      Tapi bahkan untuk sistem kecil pun proses perizinannya terlalu rumit

  • Ekonomi dunia masih bertumpu pada minyak dan gas
    Beralih ke energi alternatif bukan sekadar masalah teknologi, tetapi berarti menata ulang hubungan geopolitik

  • Saya mendukung energi terbarukan, tetapi menurut saya strategi energi campuran adalah yang terbaik
    Sekitar 90~95% dari terbarukan, sisanya dalam jangka pendek dilengkapi gas, dan dalam jangka panjang oleh energi nuklir
    Konektivitas jaringan listrik utara-selatan dan timur-barat bisa mengimbangi variasi musiman dan perbedaan waktu
    Selain itu, manajemen permintaan yang fleksibel dan penyesuaian harga otomatis bisa menyelesaikan masalah ‘beban dasar’
    10% terakhir memang mahal, tetapi pembangkit gas yang ada sudah cukup untuk menanganinya

  • Kalau ada perusahaan yang benar-benar menjalankan target ini, saya ingin bekerja bersama mereka
    Saya telah bekerja sama dengan berbagai perusahaan surya, baterei, dan EV besar untuk mengembangkan perangkat lunak analitik bagi transisi energi bersih
    Saya ingin berkontribusi pada tahap berikutnya, yaitu menghapus bahan bakar fosil
    matthewgerring.com

    • Saya sudah mengirim email. Kami sedang membangun smart grid dan kompleks perumahan berbasis 100% tenaga surya di Eropa dan Ukraina
      Saya harap kita bisa bekerja sama untuk ekspansi ke pasar AS

  • Tahun lalu, total listrik seumur hidup dari panel surya yang diproduksi China setara dengan konsumsi minyak tahunan dunia
    Jika produksi baterai terus diperluas, saya rasa dalam 10 tahun sebagian besar minyak, gas, dan batu bara bisa digantikan

  • Alasan para skeptis sulit percaya adalah karena artikel ini tidak membahas argumen tandingan
    Panel memang murah, tetapi biaya pemasangan dan perawatannya masih tinggi. Ada juga risiko seperti sambaran petir
    Pada level negara, lahan, modal, dan tenaga terampil masih kurang, dan tidak semua negara punya penyinaran matahari yang cukup
    Pada akhirnya mungkin hanya sekitar 10~20 negara yang bisa beralih ke energi terbarukan dalam 10 tahun

    • Namun jika wilayah tanpa infrastruktur listrik yang dibahas, mereka bisa langsung memulai dari basis energi terbarukan

  • Menyuplai 90% listrik tidak otomatis berarti ‘menggerakkan dunia’
    Kita membutuhkan teknologi penyimpanan jangka panjang berbiaya rendah, yang berperan melengkapi baterai

    • Artikel itu juga menyebut bahwa 5~10% terakhir bisa diatasi dengan bahan bakar fosil, penyimpanan jangka panjang, dan e-biofuel
    • Tujuannya bukan menghapus semua sumber karbon, melainkan memperlambat laju perubahan agar kita bisa beradaptasi
      Mencapai 90% saja sudah sangat berarti