Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Sistem Direct Steam Generation (DSG) pada pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi (Concentrated Solar Power/CSP) menjadi solusi andal untuk menghasilkan energi terbarukan. Namun, penyimpanan energi termal (TES) yang konvensional masih menghadapi keterbatasan, khususnya dalam hal batas suhu dan tekanan. Sistem ini biasanya menghasilkan uap jenuh atau sedikit superheated pada tekanan rendah selama proses pengosongan, yang mengurangi efisiensi turbin saat beban parsial. Untuk mengatasi masalah ini, penelitian ini menganalisis integrasi penyimpanan panas sensibel menggunakan beton, yang dapat menghasilkan uap superheated pada suhu dan tekanan lebih tinggi, sehingga meningkatkan performa termal dan ekonomi.
Pada pembangkit Khi Solar One dengan kapasitas 50 MW di Afrika Selatan, dua opsi TES dibandingkan: konfigurasi TES uap konvensional (eksisting) dan TES terintegrasi beton-uap (opsi diperluas). Hasil analisis menunjukkan bahwa integrasi lima blok beton berukuran 10 meter, dengan penampang persegi dan 3600 tabung tersebar merata di setiap blok, mampu menambah kapasitas penyimpanan energi sebesar 177 MWh. Peningkatan ini disebabkan oleh optimalisasi pemanfaatan daya termal yang tersedia dari penerima surya, yang sebelumnya tidak dimanfaatkan secara penuh pada konfigurasi konvensional.
Secara signifikan, opsi TES yang diperluas memberikan peningkatan produksi listrik sebesar 58% lebih banyak selama mode pengosongan TES, disertai dengan peningkatan efisiensi termal sebesar 13%. Keunggulan ini sangat krusial dalam meningkatkan keandalan dan kapasitas pembangkit tenaga surya dalam menyediakan listrik, terutama saat matahari tidak bersinar. Opsi ini mampu menghasilkan output yang lebih stabil dan berkelanjutan, menjadikannya lebih layak secara teknis dan ekonomis dibandingkan dengan opsi konvensional.
Investasi tambahan sebesar $4,2 juta untuk mengimplementasikan TES terintegrasi beton-uap menghasilkan penurunan biaya penyimpanan sebesar 29% dan penurunan biaya listrik sebesar 6% dibandingkan dengan TES konvensional. Ini merupakan perbaikan signifikan dalam konteks pengurangan biaya listrik yang dihitung sepanjang umur sistem (Levelised Cost of Electricity/LCOE), yang merupakan indikator penting dalam proyek energi terbarukan.
Lebih lanjut, dengan opsi TES diperluas ini, Net Present Value (NPV) dari pembangkit Khi Solar One diproyeksikan naik sebesar 73%, dari $41 juta menjadi $71 juta, dengan asumsi harga listrik rata-rata 280 $/MWh. Ini menunjukkan bahwa integrasi TES beton-uap bukan hanya meningkatkan efisiensi teknis, tetapi juga secara langsung meningkatkan keuntungan finansial jangka panjang dari proyek ini.
Penerapan teknologi TES yang diperluas ini membuka jalan baru dalam memaksimalkan performa pembangkit listrik tenaga surya DSG, terutama di wilayah dengan intensitas sinar matahari tinggi seperti Afrika Selatan. Peningkatan efisiensi dan profitabilitas ini menjadi solusi tepat dalam menjawab tantangan keandalan penyimpanan energi yang sering dihadapi pembangkit tenaga surya.
Secara keseluruhan, penelitian ini menyoroti pentingnya inovasi dalam penyimpanan energi termal sebagai elemen kunci dalam pengembangan sistem tenaga surya yang lebih andal dan ekonomis. Integrasi beton dalam TES, dengan hasil signifikan pada performa termal dan ekonomi, dapat menjadi game changer dalam transisi energi bersih di masa depan, tidak hanya di Afrika Selatan, tetapi juga secara global.
