Dengan rencana memasang 100 GW tenaga surya pada tahun 2030, India telah menempatkan energi surya sebagai pusat strategi mitigasi perubahan iklim.
Namun, perubahan iklim dan polusi yang tinggi akan mengurangi efektivitas fotovoltaik surya (SPV) di masa depan, menurut sebuah studi baru yang diterbitkan di Surat penelitian lingkungan.
Para peneliti di Pusat Ilmu Atmosfer di Institut Teknologi India (IIT) Delhi menggunakan data radiasi dari model iklim global yang tersedia dalam fase keenam Proyek Interperbandingan Model Berpasangan (CMIP6) untuk menganalisis dampak ganda perubahan iklim dan polusi udara terhadap kinerja SPV.
CMIP6 adalah kelompok model terkemuka yang menggunakan kumpulan data berbeda untuk memproyeksikan dampak perubahan iklim di masa depan berdasarkan berbagai skenario emisi.
Studi tersebut, yang menggunakan data dari tahun 1985 hingga 2014 sebagai dasar untuk memprediksi pergeseran dari tahun 2041 ke 2050, menyimpulkan bahwa efektivitas SPV mungkin menurun sebesar 3,3 persen pada pertengahan abad. Berdasarkan tingkat produksi energi surya saat ini, studi ini memperkirakan hilangnya listrik sebesar 600 hingga 840 gigawatt-jam (GWh) per tahun.
Pembangkitan listrik PV pada suatu lokasi tertentu ditentukan oleh nominal kapasitas PV terpasang dan potensi PV pada lokasi tersebut. Potensinya bergantung pada ketersediaan radiasi matahari dan faktor lain seperti suhu lingkungan, angin permukaan, dan kelembapan.
Karena kondisi lingkungan setempat memainkan peran penting dalam kinerja panel surya secara keseluruhan, dokumen tersebut membahas dua kemungkinan skenario masa depan. Skenario pertama melibatkan upaya moderat untuk mengurangi polusi udara dan mengatasi perubahan iklim. Yang kedua mencakup kondisi di mana terdapat pengendalian yang kuat terhadap polusi udara namun lebih sedikit tindakan untuk memerangi perubahan iklim.
Studi tersebut menyimpulkan bahwa kinerja SPV menurun lebih signifikan pada skenario pertama, yang melibatkan upaya moderat untuk pengendalian polusi udara dan mitigasi iklim, dibandingkan dengan skenario kedua dengan tindakan pengendalian polusi udara yang kuat.
“
Mengintegrasikan ketahanan iklim ke dalam infrastruktur tenaga surya akan menjamin keandalan jangka panjang, memaksimalkan pembangkit listrik tenaga surya, menarik investasi asing, mengurangi biaya, dan mendukung tujuan energi bersih dan berkelanjutan India.
Asutosh Acharya, Kepala Ilmuwan Iklim, Aurassure
“Udara bersih dan energi bersih harus berjalan beriringan: membatasi polusi udara dapat mengurangi kerugian PV yang disebabkan oleh radiasi, sementara tindakan iklim yang mendesak dapat mengurangi kerugian yang disebabkan oleh suhu, memastikan pemanfaatan potensi secara penuh dan mendorong pertumbuhan yang berketahanan iklim.” katanya. Sagnik Dey, salah satu penulis dan profesor di Pusat Ilmu Atmosfer, IIT Delhi.
India berencana mencapai kapasitas pembangkit listrik berbasis non-fosil sebesar 500 GW pada tahun 2030. Dari jumlah tersebut, 100 GW diharapkan berasal dari tenaga surya. Seiring dengan kemajuan India dalam ambisi energi suryanya, penting untuk mengatasi hilangnya efisiensi yang dapat menghambat potensi PV di masa depan.
Sumber daya surya melimpah namun semakin menurun
India menerima sekitar 300 hari sinar matahari per tahun dan tingkat radiasi matahari berkisar antara 1.700 dan 2.200 kilowatt-jam per meter persegi per tahun, menurut dokumen tersebut. Namun, akibat aerosol antropogenik, India terus mengalami penurunan radiasi matahari yang masuk, sebuah fenomena yang disebut atenuasi.
Artikel ini juga mengeksplorasi dampak kenaikan suhu pada panel surya, termasuk beberapa sel surya. Sel surya ini mengubah sinar matahari dan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan setempat.
Menurut para peneliti, rata-rata suhu sel maksimum harian di India berkisar antara 15 derajat Celcius dan 50 derajat Celcius antara tahun 1985 dan 2014, sedangkan panel surya biasanya beroperasi pada efisiensi maksimum ketika suhu sel tidak melebihi 45 derajat Celcius.
Dokumen tersebut menyatakan bahwa suhu sel diperkirakan akan melebihi 45 derajat Celcius selama kurang lebih 18 ± 5 hari dengan upaya moderat untuk mengendalikan polusi dan perubahan iklim dan selama 26 ± 3 hari dengan tindakan pengendalian polusi yang kuat namun skenario tindakan iklim yang lemah di masa depan.
Hal ini menunjukkan risiko kehilangan energi yang lebih tinggi akibat paparan panas pada kedua skenario. Para peneliti mengatakan bahwa peningkatan suhu sel, yang didorong oleh kenaikan suhu permukaan, menjadi kekhawatiran utama bagi potensi fotovoltaik di masa depan.
Studi ini menyoroti bahwa sebagian besar wilayah di India akan mengalami peningkatan aerosol, kecuali Gurun Thar di barat laut, di mana awan akan memainkan peran yang lebih besar meskipun tingkat debunya tinggi.
Selain aerosol, suhu yang lebih tinggi akan mengurangi efisiensi panel surya, sehingga menyebabkan penurunan kinerja yang signifikan, terutama dalam kondisi cuaca yang terbatas. “Transisi cepat ke energi terbarukan sangat penting untuk memitigasi polusi udara dan perubahan iklim,” studi tersebut mencatat.
Dampak geografis yang beragam
Studi ini menggunakan dua metrik untuk menganalisis potensi energi surya: jumlah total hari kaya tenaga surya per tahun dan jumlah hari kaya tenaga surya berturut-turut serta dampaknya terhadap jaringan listrik yang dibagi menjadi lima zona: utara, timur, barat, timur laut dan selatan.
Menurut dokumen tersebut, India memiliki sekitar 215 hari kaya sinar matahari dalam setahun ketika radiasi matahari yang masuk melebihi 208 watt per meter persegi, yang dianggap diperlukan untuk pembangkitan fotovoltaik. Jaringan listrik di selatan, barat dan utara menerima lebih banyak hari seperti itu dibandingkan di timur dan timur laut. Namun, pengendalian polusi udara yang lemah dapat mengurangi hal ini hingga 15 hari per tahun, sementara upaya menengah dapat membatasi pengurangan tersebut hingga sekitar delapan hari.
Metrik kedua, yaitu hari-hari kaya sinar matahari berturut-turut, melacak radiasi matahari yang tidak terputus. India memiliki sekitar 165 hari seperti itu dalam setahun, dengan wilayah utara memiliki jaringan paling banyak dan wilayah timur laut memiliki jaringan paling sedikit. Dengan pengendalian polusi udara yang lemah, hari-hari berturut-turut ini dapat dikurangi hingga 20 hari, dibandingkan dengan 15 hari dengan tindakan yang moderat. Tingkat polusi yang tinggi terkait dengan peningkatan aerosol menjadi penyebab utama penurunan radiasi matahari.
Makalah ini menyimpulkan bahwa jumlah hari yang kaya akan sinar matahari kemungkinan besar akan berkurang, dengan pengurangan maksimum terjadi di wilayah dengan radiasi tinggi seperti Jaringan Barat Laut dan Barat. Akibatnya, jaringan listrik di wilayah utara, barat, dan selatan (tempat sebagian besar pembangkit listrik tenaga surya berada) akan menghadapi tantangan besar dalam mempertahankan kinerja SPV akibat perubahan iklim.
Dampaknya terhadap jaringan listrik regional juga akan bergantung pada tindakan pengendalian polusi udara dan tindakan iklim di masa depan. Misalnya, jaringan wilayah timur laut diperkirakan akan mengalami peningkatan radiasi matahari dalam skenario mitigasi polusi udara yang kuat dan aksi iklim yang lemah.
Hal ini berpotensi meningkatkan jumlah hari kaya sinar matahari yang tersedia di wilayah tersebut. Para peneliti mengaitkan peningkatan ini dengan penurunan awan di wilayah tersebut. Jaringan listrik di wilayah Timur dan Timur Laut biasanya mengalami lebih sedikit hari-hari yang kaya akan tenaga surya.
“Jaringan listrik di bagian timur laut, dengan sekitar 125 hari yang kaya akan tenaga surya per tahun, memiliki potensi untuk pengembangan energi tenaga surya. Kerentanannya yang minimal terhadap hilangnya efisiensi PV yang disebabkan oleh suhu menjadikannya wilayah yang menjanjikan untuk taman surya yang sudah ada dan kota-kota surya yang direncanakan,” Sushovan Ghosh, pemimpin dan penulis makalah, yang pernah menjadi peneliti di IIT Delhi dan sekarang di Departemen Bumi Sains. , SuperCentro de Computación de Barcelona, Spanyol.
Terlepas dari faktor meteorologi mana yang memainkan peran lebih besar dalam keseluruhan proses, tren penurunan radiasi matahari diperkirakan akan terjadi di sebagian besar wilayah negara ini selama periode 2041-2050.
Makalah tersebut menyatakan bahwa dalam skenario pertama, dengan upaya moderat untuk mengendalikan polusi udara dan perubahan iklim, jaringan listrik bagian timur, khususnya Dataran Indo-Gangga bagian timur, diperkirakan akan mengalami penurunan potensi energi surya terbesar (-5,1 persen). ). , diikuti oleh jaringan listrik utara (-3,4 persen), timur laut (-3 persen) dan selatan (-2,3 persen).
Pada skenario kedua, dengan pengendalian polusi udara yang kuat namun tindakan iklim yang lemah, jaringan di bagian barat diperkirakan akan mengalami penurunan terbesar (-2,7 persen), diikuti oleh jaringan di bagian utara (-2,4 persen) dan di bagian timur (-2,4 persen). -2,2 persen). , dan penurunan terkecil di jaringan timur laut (-1,1%).
“Analisis kami mengungkapkan bahwa, pada pertengahan abad ini, kerugian radiasi yang disebabkan oleh aerosol setiap tahunnya akan melebihi kerugian yang disebabkan oleh suhu, kecuali di bagian wilayah timur laut dan pantai selatan dekat Kerala, hal ini menyoroti variabilitas spesifik wilayah tersebut dalam tantangan energi surya. energi,” kata Dilip Ganguly, salah satu penulis dan profesor di Pusat Ilmu Atmosfer, IIT Delhi.
Menurut para ahli, studi ini menyoroti betapa sulitnya menjamin masa depan yang berkelanjutan di tengah meningkatnya ancaman perubahan iklim dan polusi udara.
“Mengintegrasikan ketahanan iklim ke dalam infrastruktur tenaga surya akan memastikan keandalan jangka panjang, memaksimalkan pembangkit listrik tenaga surya, menarik investasi asing, mengurangi biaya, dan mendukung tujuan India untuk energi bersih dan berkelanjutan,” kata Asutosh Acharya, kepala ilmuwan iklim Aurassure . Perusahaan teknologi yang berspesialisasi dalam pemantauan data iklim hiperlokal dan analisis risiko fisik.
Cerita ini diterbitkan dengan izin dari Mongabay.com.
