Apa bedanya PLTS Fotovoltaik dan Solar Thermal?

Fotovoltaik (PV) dan Solar Thermal merupakan dua teknologi tenaga surya populer yang digunakan untuk menghasilkan listrik dari matahari. Kedua teknologi tersebut menghasilkan listrik dengan prinsip yang sama.

Kedua sistem PLTS bekerja dengan menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi yang bisa digunakan. Ada perbedaan yang signifikan antara PLTS fotovoltaik dan solar thermal meskipun sering digunakan secara bergantian.

Cara Kerja PLTS Fotovoltaik

Teknologi fotovoltaik melibatkan penggunaan semikonduktor seperti monocrystalline, polycrystalline dan telluride kadmium untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik bagi rumah atau bisnis yang kita miliki secara langsung. Hal inilah yang menunjukkan bahwa fotovoltaik hanya beroperasi di siang hari. Apabila kita menginginkan pasokan listrik yang konstan, kita harus menggabungkan semikonduktor dengan mekanisme pembangkit energi lainnya. Dimana, energi fotovoltaik dibuat melalui proses yang dikenal sebagai efek fotovoltaik.

Dalam proses tersebut, foton yang merupakan partikel dasar sinar matahari diubah menjadi elektron. Semikonduktor termasuk bagian integral dari sel fotovoltaik yang membentuk struktur lebih besar dan dikenal sebagai panel surya. Panel surya merupakan komponen yang sering kita lihat di atas atap. Sederhananya, salah satu komponen pembentuk panel surya yaitu  semikonduktor seperti monocrystalline dan polycrystalline yang terbuat dari silikon.

Setiap sel fotovoltaik terdiri dari dua semikonduktor yang dibentuk menjadi lapisan tipis di dalam panel surya. Pada saat semikonduktor tersebut bersentuhan dengan sinar matahari, maka akan menyalakan aliran listrik. Jadi, saat matahari menyinari panel surya, foton yang ada di sinar matahari memicu semikonduktor untuk melepaskan elektron. Hal ini merupakan proses efek fotovoltaik yang sedang berjalan.

Reaksi ini menghasilkan aliran arus listrik yang bisa diubah menjadi tenaga listrik yang bisa digunakan. Sistem fotovoltaik bisa dihubungkan ke jaringan listrik konvensional seperti milik PLN. Dalam hal ini, inverter pusat atau inverter mikro harus digunakan untuk mengubah listrik DC yang dihasilkan oleh sel surya menjadi listrik AC untuk dipakai di jaringan listrik rumah kita supaya bisa memberi daya pada peralatan elektronik.

Cara Kerja PLTS Solar Thermal

PLTS solar thermal (panas matahari) memiliki prinsip kerja yang sangat berbeda dengan PLTS fotovoltaik. Dalam teknologi solar thermal, sinar matahari dikumpulkan dan diubah menjadi cairan bersuhu tinggi yang kemudian diubah menjadi tenaga listrik.

Panel yang dipasang di atap rumah kita berfungsi sebagai pengumpul sinar matahari. Panel datar atau tabung yang terpasang merupakan pengumpul suhu rendah hingga sedang. Sistem surya terkonsentrasi bentuknya seperti palung parabola, reflektor fresnel, menara surya dan piringan stirling yang merupakan pengumpul suhu tinggi. Setelah kolektor ini menangkap sinar matahari yang cukup, maka akan memanaskan cairan di dalam tabung.

Setelah itu tabung akan mengangkut cairan yang dipanaskan ke dalam silinder dan membuatnya siap untuk digunakan secara langsung sebagai sumber panas dalam sistem pemanas air tenaga surya. Biasanya, sinar matahari yang terkonsentrasi bisa memanaskan cairan dalam bentuk cairan atau gas. Cairan yang digunakan bisa berupa garam, air, udara, minyak dan helium.

Dalam sistem pemanas air tenaga surya, fluida yang dipanaskan menggerakkan berbagai jenis mesin seperti mesin stirling, turbin gas atau mesin uap. Mesin ini bisa memutar generator listrik dan menghasilkan daya 10 hingga 100 megawatt. Idealnya, pembangkit listrik tenaga surya terdiri dari dua bagian yaitu satu bagian mengumpulkan sinar matahari kemudian mengubahnya menjadi panas dan yang lain mengubah panas menjadi energi listrik.

Sistem panas matahari menghasilkan panas secara langsung, sehingga sistem ini bisa menyimpan energi ke berbagai media. Beberapa pembangkit mempunyai potensi untuk menghasilkan energi panas selama 24 jam dalam sehari. Jadi, sistem produksi tenaga ini sangat ideal untuk keperluan pemanas air di industri, sektor komersial dan perumahan. Salah satu PLTS yang mengadopsi sistem solar thermal yaitu PLTS yang dibangun oleh perusahaan Abengoa.

Perbedaan PLTS Fotovoltaik dan Solar Thermal

Perbedaan PLTS fotovoltaik dan solar thermal bisa dilihat dari ruang, penyimpanan, kapasitas, efisiensi energi, biaya dan pemeliharaan.

1. Kapasitas dan Ruang

Ada perbedaan dalam jumlah ruang yang diperlukan oleh kedua sistem. PLTS fotovoltaik bisa memakan sampai 10 meter persegi ruang atap rumah kita. Panel surya fotovoltaik tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Sebenarnya, jumlah sel yang membentuk panel menentukan ukuran panel secara keseluruhan. Sebuah panel surya fotovoltaik berkapasitas besar seringkali mempunyai 72 sel surya dan bisa mengubah 15% sampai 20% radiasi menjadi energi listrik. Karena peningkatan teknologi panel surya, kapasitas pembangkit energi sistem fotovoltaik surya telah meningkat secara signifikan. Sistem fotovoltaik modern sangat efisien sehingga bisa menghasilkan listrik lebih banyak dibandingkan yang kita butuhkan, terutama selama musim panas.

Dalam beberapa kondisi, sistem ini bisa memenuhi kebutuhan listrik kita dan menjadi sumber pendapatan. Apabila PLTS menghasilkan listrik tenaga surya lebih dari yang kita butuhkan, kita bisa mengirim kelebihan listrik ke jaringan PLN (grid). Sistem fotovoltaik surya akan memerlukan jumlah ruang untuk memasang panel surya. Walaupun begitu, ruang yang digunakan tidak akan memakan banyak tempat di dalam rumah kita. Kita hanya memerlukan ruang kecil untuk menyimpan beberapa kabel, inverter dan baterai. Di sisi lain, sistem panas matahari bisa menghabiskan tempat antara 3 dan 4 meter persegi di ruang atap kita. Walaupun mengambil sedikit ruang, PLTS solar thermal sangat efisien dalam konversi matahari. Sistem panas matahari bisa mengubah sampai 90% radiasi matahari menjadi listrik yang bisa digunakan. Apabila kita akan memanaskan air, kita harus memiliki ruangan di dalam rumah yang cukup untuk itu.

2. Efisiensi Energi dan Penyimpanan

Panel surya fotovoltaik menggunakan sinar matahari langsung sebagai pengganti panas matahari. Karena sistem ini secara langsung mengubah sinar matahari menjadi listrik, maka hanya efektif apabila ada sinar matahari. Sedangkan sistem fotovoltaik bisa bekerja pada hari berawan atau hujan, tetapi efisiensi pembangkit energinya akan berkurang 10 hingga 30%. Selain itu, sistem fotovoltaik tidak terlalu efektif dalam menyimpan energi.

Hal ini dikarenakan PLTS fotovoltaik menggunakan sinar matahari secara langsung daripada panas matahari. Kemudian menyimpan listrik dalam baterai dimana cara ini bukanlah hal yang mudah dan praktis, terutama jika melibatkan produksi listrik skala besar. Sedangkan untuk PLTS solar thermal (panas matahari) menggunakan teknologi Thermal Energy Storage (TES) untuk penyimpanan energi. Sebagian besar sistem ini dilengkapi dengan sistem penyimpanan air panas yang bisa menyimpan air panas untuk digunakan nanti.

Sistem panas matahari bisa menyimpan air panas di siang hari dan mengubahnya menjadi listrik saat ada sedikit atau tidak adanya sinar matahari. Oleh karena itu, sistem ini bisa efektif pada malam hari atau selama hari berawan. Teknologi panas matahari sudah menjadi salah satu solusi terbaik untuk mengatasi masalah ketidakteraturan daya. Terlebih lagi, sistem panas matahari bisa secara drastis meningkatkan kinerja keuangan dan kemampuan berbagi listrik tenaga surya. Hal ini dikarenakan sistem tersebut bisa menghasilkan energi berlebih untuk penggunaan di masa depan. Sederhananya, penyimpanan panas sistem solar thermal yang lebih mudah dan efisien menjadikannya pilihan praktis untuk produksi energi skala besar.

3. Biaya dan Pemeliharaan

Awal mulanya, PLTS fotovoltaik lebih mahal jika dibandingkan dengan panas matahari. Akan tetapi, insentif pemerintah dan produksi masal komponennya terus meningkat, sehingga biaya pemasangan fotovoltaik sudah turun lebih dari 50% selama dekade terakhir. Untuk sistem fotovoltaik surya yang terhubung ke jaringan PLN, kita mungkin harus membayar biaya tambahan. Oleh karena itu, pembelian dan pemasangan sistem fotovoltaik yang lengkap akan dikenakan biaya yang lebih banyak.

Sekarang ini, PLTS fotovoltaik lebih populer dan jadi pilihan investasi jangka panjang bagi pemilik rumah yang ingin menurunkan biaya tagihan listrik dan jejak karbon. PLTS fotovotaik memerlukan perawatan yang sangat sedikit. Kita hanya perlu membersihkan panel surya beberapa bulan sekali untuk memastikan kinerja yang optimal. Sedangkan sistem panas matahari (PLTS Solar Thermal), sekarang ini biayanya lebih mahal. Perbedaan biaya antara kedua teknologi tenaga surya tidak terlalu menjadi pertimbangan. Walau demikian, panel sistem thermal surya mengandung beberapa bagian yang bergerak dan cairan glikol yang memerlukan perawatan yang mahal.