Menurunkan biaya penggunaan listrik bertenaga surya saat tidak cerah
Green Tech

Menurunkan biaya penggunaan listrik bertenaga surya saat tidak cerah


Kenneth Sandhage, seorang profesor teknik material Purdue, sedang meneliti cara untuk mengurangi biaya menghasilkan listrik terbarukan dari panas matahari. Kredit: Foto Universitas Purdue / Rebecca McElhoe

Tenaga surya menyumbang sekitar 2% dari listrik AS, tetapi itu bisa menjadi lebih luas jika lebih murah untuk menghasilkan listrik ini dan membuatnya tersedia pada hari-hari berawan dan pada malam hari.

Untuk menurunkan biaya tersebut, para insinyur Universitas Purdue sedang mengembangkan cara untuk meningkatkan bagaimana fasilitas yang disebut pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi menghasilkan listrik. Pabrik-pabrik ini memberikan tenaga pada waktu-waktu tidak sibuk dengan menyimpan panas yang ditangkap dari sinar matahari yang difokuskan oleh ribuan cermin ke area kecil.

Perkembangan dalam penelitian ini merupakan langkah penting untuk menempatkan pembangkit listrik tenaga surya dalam persaingan biaya langsung dengan bahan bakar fosil, yang menghasilkan lebih dari 60% listrik di AS.

Sistem panel surya yang dipasang di pertanian dan di atap biasanya digunakan untuk menghasilkan listrik dari matahari dan sudah menyimpan energi untuk digunakan nanti menggunakan baterai, tetapi pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi dapat menawarkan penyimpanan energi skala besar dengan biaya lebih rendah.

“Karena menyimpan energi matahari sebagai panas sudah lebih murah daripada menyimpan energi melalui baterai, langkah selanjutnya adalah mengurangi biaya pembangkit listrik dari panas matahari,” kata Kenneth Sandhage, Profesor Teknik Material Purdue di Reilly.

Hanya ada 11 pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi di AS, tetapi biaya produksi listrik dengan menggunakan pembangkit ini telah turun lebih dari 50% sejak 2010. Peneliti Purdue sedang bekerja untuk mengurangi biaya tenaga surya terkonsentrasi lebih jauh untuk bersaing dengan bahan bakar fosil.

Mencari solusi dari air laut

Untuk membuatnya lebih murah bagi pembangkit listrik tenaga surya yang terkonsentrasi untuk menghasilkan listrik, turbin pembangkit ini perlu beroperasi pada suhu yang jauh lebih tinggi. Turbin saat ini beroperasi pada suhu puncak sekitar 1.022 derajat Fahrenheit.

Dengan mengoperasikan turbin pada 1.382 derajat Fahrenheit atau lebih tinggi, pembangkit listrik tenaga surya yang terkonsentrasi dapat mengubah energi panas menjadi listrik dengan lebih efisien. Hal ini juga membutuhkan penyimpanan panas matahari dengan biaya rendah pada suhu yang lebih tinggi sehingga pembangkit dapat menghasilkan listrik 24 jam sehari dan merespon dengan cepat terhadap lonjakan permintaan listrik.

Pembangkit listrik tenaga surya yang terkonsentrasi dapat menyimpan energi dari matahari dengan memanaskan garam cair, tetapi garam nitrat cair yang digunakan saat ini akan menurun pada 1.382 derajat Fahrenheit. Sandhage dan peneliti lain di lapangan telah beralih ke air laut untuk garam berbasis klorida yang dapat tetap cukup stabil pada suhu yang lebih tinggi.

Tetapi klorida cair yang diturunkan dari air laut, seperti garam yang mengandung magnesium klorida-kalium klorida yang telah diperiksa sejauh ini, terdegradasi dengan oksidasi di udara ambien pada suhu 1.382 derajat Fahrenheit.

Menurunkan biaya penggunaan listrik bertenaga surya saat tidak cerah

Dengan meningkatkan garam cair yang digunakan untuk penyimpanan panas berbiaya rendah pada suhu yang lebih tinggi, para peneliti dapat membantu pembangkit listrik tenaga surya yang terkonsentrasi untuk menghasilkan listrik dengan lebih efisien dan murah. Kredit: Foto Universitas Purdue / Rebecca McElhoe

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Bahan Hari Ini, Kelompok penelitian Sandhage memprediksikan dan mendemonstrasikan bahwa garam cair yang diturunkan dari air laut, komposisi kalsium klorida-natrium klorida, sangat tahan terhadap oksidasi di udara sekitar pada suhu 1.382 derajat Fahrenheit.

Kelompok riset Sandhage juga mengembangkan cara untuk membuat nikel tahan korosi sehingga lebih dapat mengandung garam cair seperti komposisi kalsium klorida-natrium klorida.

“Kami telah mengidentifikasi dan mendemonstrasikan garam yang stabil dan berlimpah, dan kami memiliki strategi penahanan untuk menahan garam dalam waktu lama guna menyimpan energi untuk digunakan saat matahari tidak bersinar,” kata Sandhage.

Naikkan panas, selangkah demi selangkah

Untuk terus menurunkan biaya pembangkitan listrik dari pembangkit listrik tenaga surya yang terkonsentrasi, langkah-langkah lain dalam proses pembangkitan listrik juga perlu menangani suhu yang lebih tinggi.

Salah satu langkah tersebut adalah perpindahan panas dari lelehan garam ke fluida kerja bertekanan tinggi melalui alat yang disebut heat exchanger. Setelah pemanasan, fluida kerja mengembang dan memutar turbin untuk menghasilkan listrik.

Penukar panas yang ringkas dan hemat biaya biasanya terbuat dari paduan baja tahan karat yang akan menjadi terlalu lunak untuk digunakan pada suhu 1.382 derajat Fahrenheit dengan fluida kerja bertekanan tinggi.

Pada 2018, Sandhage dan kolaboratornya menerbitkan makalah di Alam mengungkapkan bagaimana penukar panas yang terbuat dari bahan komposit logam-keramik akan mampu menahan suhu dan tekanan yang lebih tinggi yang diperlukan untuk menghasilkan listrik dengan lebih efisien. Peneliti Purdue menemukan penukar panas berbasis komposit ini menggunakan bahan yang telah berhasil diuji pada suhu lebih dari 4.000 derajat Fahrenheit di nozel roket berbahan bakar padat.

Garam cair dan penukar panas yang dapat menangani panas hanyalah dua bagian dari teka-teki. Peneliti lain di lapangan, misalnya, sedang melakukan perbaikan pada receiver — tabung logam yang membawa garam cair untuk dipanaskan oleh sinar matahari — dan cermin yang memusatkan sinar matahari.

“Jika Anda ingin menjalankan seluruh sistem lebih panas, Anda tidak dapat memiliki link yang lemah di mana pun dalam rantai tersebut,” kata Sandhage.

Dan dalam beberapa hal, suhu harus lebih rendah. Terlepas dari keunggulan komposisi kalsium klorida-natrium klorida, garam ini meleleh pada suhu yang lebih tinggi daripada garam nitrat cair yang digunakan saat ini. Kelompok penelitian Sandhage sedang mengerjakan penyesuaian komposisi garam klorida cair agar meleleh pada suhu yang lebih rendah sambil tetap stabil pada suhu tinggi.

“Pada akhirnya, perkembangan yang berkelanjutan akan memungkinkan penetrasi energi surya terbarukan dalam skala besar ke dalam jaringan listrik,” kata Sandhage. “Ini berarti pengurangan dramatis dalam emisi karbon dioksida buatan manusia dari produksi listrik.”


Proyek untuk meningkatkan efisiensi teknologi tenaga surya terkonsentrasi


Informasi lebih lanjut:
Adam S. Caldwell dkk. Klorida cair yang stabil di udara, berlimpah di bumi, dan penahanan tahan korosi untuk penyimpanan energi termal suhu tinggi yang kuat secara kimiawi untuk tenaga surya terkonsentrasi, Bahan Hari Ini (2021). DOI: 10.1016 / j.mattod.2021.02.015

Disediakan oleh Universitas Purdue

Kutipan: Menurunkan biaya penggunaan listrik bertenaga surya saat tidak cerah (2021, 29 April) diambil 29 April 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-04-lowering-solar-powered-electricity-sunny.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel