Tenaga surya terapung di reservoir

Reservoir adalah sebuah permukaan yang besar, datar, terbuka, dan bersinar matahari, biasanya sudah terhubung ke jalanan, jaringan listrik dan, di bendungan pembangkit tenaga air, jalur listrik. Fotovoltaik terapung (FPV) menempatkan panel surya biasa pada apung plastik yang diikat ke dasar atau bank. Perusahaan ini telah tumbuh dari segelintir perusahaan yang berskala kilowatt antara tahun 2007 dan 2013 menjadi pabrik dengan kapasitas ratusan megawatt.

Ringkasan yang jujur: ** tenaga surya terapung bekerja, komersial dan hanya membutuhkan biaya sedikit lebih banyak dibandingkan tenaga surya di darat; hal ini menang di mana tanah langka atau berharga dan dimana reservoir dan koneksi jaringan sudah ada. Manfaat tambahan yang diharapkan, panel yang lebih dingin dan penghematan air, adalah nyata namun lebih kecil dan tidak diukur dengan baik daripada yang ditunjukkan dalam brosur, dan badai dan ekologi merupakan risiko terbuka. **

Apa itu

Pabrik surya terapung memiliki empat bagian: panel dan inverter (sama seperti di darat), floats (biasanya ponton polietilen kepadatan tinggi yang memegang panel pada kemiringan rendah), walkways untuk pemeliharaan, dan moorings: tali, rantai dan anker atau ikatan pantai yang menjaga pulau di tempat sebagai tingkat air naik dan turun dan angin mendorongnya. Kabel berjalan sepanjang apung ke inverter di bank atau pada platform terapung.

Sebagian besar pabrik berdiri di atas air buatan: pembangkit listrik tenaga air dan reservoir air minum, kolam irigasi, tambang yang tergenang air dan lubang pertambangan, laguna air limbah. Nearshore dan lepas pantai terapung surya di laut adalah yang lebih baru, jauh lebih sulit varian. The Laporan pasar Bank Dunia Hitung lebih dari 400.000 km² reservoir buatan manusia di seluruh dunia.

Bagaimana cara kerjanya

Panel yang sama, cahaya matahari yang sama. Panel terapung membuat listrik persis seperti yang dilakukannya di atap atau lapangan: dayanya kira-kira P = η × A × G, efisiensi kali luas kali cahaya matahari. Apa yang berubah adalah lingkungan.

Pendinginan. Panel kehilangan sekitar 0,4% dari output mereka untuk setiap derajat yang dipanaskan di atas 25 °C (lihat PV-thermal untuk fisika). Suhu panel diukur oleh keseimbangan: cahaya matahari memanaskan dan angin dan radiasi mendinginkannya. Insinyur menulis ini sebagai T_module = T_air + G / U, di mana U adalah koefisien kehilangan panas dalam watt per meter persegi per kelvin. Di atas air udara lebih dingin dan lebih lembab, dan dalam desain terbuka bagian belakang panel melihat permukaan air. Uji lapangan menemukan desain terapung terbaik yang meningkat U hingga 22 W / m²K dibandingkan dengan sistem referensi, membuat panel 3.2 ° C lebih dingin di Belanda dan 14.5 ° C lebih dingin (dibandingkan dengan sistem atap) di Singapura, dan memberikan hingga 3% dan 6% lebih banyak energi per tahun (Dörenkämper et al., 2021). Desain di mana apung menutupi air di bawah panel mendapatkan jauh lebih sedikit.

Evaporasi. Panel melindungi air dan memperlambat angin di atasnya, sehingga kurang menguap. Pada reservoir yang panas dan kering hal ini bisa berpengaruh sama seperti listrik: Jin dan rekan-rekannya memperkirakan 106 km³ per tahun dihemat dalam skenario 30%, berdasarkan model daripada pengukuran.

Power per hectare. Array terapung biasanya duduk pada kemiringan rendah dan diisi rapat, sehingga satu hektar air memiliki kapasitas kira-kira sama dengan satu hektar tanah, sekitar 1 MW, dan menghasilkan energi yang serupa. Cirata di Indonesia cocok 192 MWp pada sekitar 200 hektar (Jakarta Post, 2023).

Hybrid with hydropower. Pada reservoir tenaga air, tenaga surya dapat menggunakan koneksi jaringan yang sama dan membiarkan bendungan menahan air pada hari-hari cerah untuk melepaskan air pada malam hari: reservoir menjadi baterai untuk pembangkit listrik tenaga surya.

Batas-batasnya

Teoretis. Apung tidak mengubah cahaya matahari: panel terapung membuat, paling baik, beberapa persen lebih dari panel yang sama di darat. Potensi globalnya besar namun dibatasi oleh berapa banyak dari masing-masing reservoir yang dapat dimanfaatkan tanpa merusaknya. Studi Jin et al. menutupi setiap reservoir pada 30% dan 30 km².

Praktis.

• Angin, gelombang dan tingkat air. Pelabuhan harus menahan pulau panel melalui badai dan melalui tingkat air yang dapat bergeser oleh puluhan meter. Pada bulan April 2024, badai dengan angin sekitar 50 km / jam sangat merusak pabrik Indawadi 88 MW yang baru selesai, bagian dari taman surya terapung Omkareshwar di India (Times of India, 2024).
• Kost. Apung, anker dan koneksi kelas laut lebih mahal daripada bingkai tanah; premium benchmark AS sekitar 25% (Ramasamy and Margolis, 2021).
• Pemeliharaan. Semuanya bisa dicapai dengan perahu atau jalan kaki; kotoran burung, ganggang dan biofouling perlu dibersihkan; keamanan listrik dekat air memerlukan perawatan.
• Ekologi. Menutupi air mengurangi cahaya dan angin yang bercampur. Sebuah tinjauan sistematis menemukan kemungkinan efek pada suhu air, oksigen, ganggang dan ikan; para pemangku kepentingan menilai penurunan evaporasi sebagai peluang terbesar dan perubahan kimia air, termasuk deoksigenasi, sebagai ancaman terbesar. Hanya 15% dari operator yang disurvei telah menguji kualitas air sama sekali (Exley et al., 2021).
• Pengguna lain. Perusahaan air minum, nelayan, dan cagar alam semua memiliki hak untuk memerintah permukaan air laut.

Proyek nyata, diukur

Proyek	Apa itu	Apa yang diukur atau dilaporkan	Sumber
Situs uji coba PV terapung di Belanda dan Singapura	Beberapa desain terapung di samping tanah dan atap sistem referensi, dengan sensor suhu dan radiasi	Sistem terapung terbaik 3.2 °C (Belanda) dan 14.5 °C (Singapura) lebih dingin, beratnya oleh cahaya matahari; koefisien kehilangan panas hingga 22 W/m²K lebih tinggi; hingga 3% dan 6% lebih banyak hasil	Dörenkämper et al., 2021
Bendungan Tengeh, Singapura (2021)	60 MWp di reservoir air minum yang dikelola oleh badan air nasional	Dibuka Juli 2021 sebagai salah satu pabrik terapung daratan terbesar pada saat itu	Straits Times, 2021
Cirata, Jawa Barat, Indonesia (2023)	192 MWp, sekitar 340.000 panel, di reservoir tenaga air	Diperkirakan akan memasok sekitar 50.000 rumah tangga; dilaporkan biaya sekitar $100 juta (hasil yang diharapkan, belum diterbitkan secara independen)	Jakarta Post, 2023
Omkareshwar, Madhya Pradesh, India (2024)	Beberapa pabrik di backwaters bendungan, termasuk 88 MW di Indawadi	Badai pada bulan April 2024 menyebabkan “kerugian besar” untuk panel seminggu setelah pabrik Indawadi mulai beroperasi	Times of India, 2024
Pasar dunia	Dari sekitar 1,1 GW pada pertengahan tahun 2018 menjadi sekitar 13 GW pada tahun 2022, sebagian besar di Asia	Perkiraan industri	Bank Dunia, 2018; Bloomberg, 2023

Seperti yang dilaporkan oleh Bank Dunia, keuntungan kinerja “belum dikonfirmasi oleh instalasi yang lebih besar, di berbagai wilayah geografis, dan seiring waktu”. Operator besar jarang menerbitkan hasil panen yang diukur, kualitas air atau kerusakan akibat badai, yang merupakan celah terbesar dalam bukti.

Berapa harganya

Opsi	Biaya	Tahun dan sumber
PV terapung, 10 MW, Amerika Serikat	$1.29 per W installed against $1.03 di darat; biaya listrik sekitar $0.057 per kWh against $0.047 di darat (tanpa kredit pajak)	2021, NREL, Ramasamy dan Margolis
PV terapung, pabrik generik 50 MW	5,6 sen AS per kWh dibandingkan dengan 5,0 di darat pada tingkat diskon 7%; biaya modal $0.8 to $1,2 per W pada tahun 2018	2018, Bank Dunia, SERIS
Energi surya skala utilitas di darat, Amerika Serikat	$0.04 to $0.10 per kWh	Juni 2026, Lazard LCOE+ versi 19
Benchmark: rooftop solar on a building	sekitar $0.19 per kWh, pusat	model Fan Wall kita
Solar rooftop komersial dan komunitas, Amerika Serikat	$0.09 to $0.20 per kWh	Juni 2026, Lazard

Tabel ini menunjukkan bahwa: tenaga surya terapung membutuhkan biaya sekitar 10 hingga 20% lebih tinggi per kWh dibandingkan tenaga surya di darat, dan jauh lebih rendah daripada tenaga surya pada atap. Di negara-negara yang memiliki tanah yang mahal, terlindungi atau tidak tersedia dekat jaringan listrik, maka preminya akan lebih kecil. Studi NREL menemukan biaya yang paling sensitif terhadap harga float, beban angin dan salju, dan efisiensi modul.

Di mana ia bisa menang, dan di mana ia tidak dapat

Ia bisa menang:

• Negara dan pulau yang padat di mana tanahnya langka: Singapura, Jepang, Korea Selatan, Belanda, banyak di Asia Selatan dan Tenggara.
• Reservoir tenaga air, dimana sambungan jaringan listrik ada dan air bisa ditahan kembali sementara matahari bersinar.
• Batubara yang terbawa banjir, tambang dan kolam industri yang tidak memiliki manfaat lain.
• Daerah panas dan kering di mana air yang hilang akibat evaporasi mahal dan keuntungan pendinginan terbesar.
• Utility air yang dapat memasok daya pembangkitan dan pengobatan mereka sendiri dari reservoir mereka sendiri.

Ia tidak bisa menang:

• Dimana tanahnya murah dan banyak. Pertanian surya di daratan kering biasanya akan lebih murah dan sederhana.
• Di danau yang kaya akan hewan liar atau digunakan untuk rekreasi, kecuali bukti ekologis mengatakan liputan kecil tidak berbahaya.
• Di air yang mengalir deras. tanpa perahu yang mahal, dan lepas pantai tanpa lompatan dalam teknik.
• Sebagai sumber air baru yang besar. Penghematan dari evaporasi adalah nyata namun dimodelkan; hal ini membantu, tapi tidak menciptakan sungai baru.

Apa yang terbukti, masuk akal dan spekulatif

Dibuktikan: bahwa pembangkit listrik terapung dengan kapasitas ratusan megawatt dapat dibangun dan dioperasikan; bahwa biayanya sedikit lebih tinggi daripada tenaga surya di darat; bahwa pendingin air menambah beberapa persen hasil panen dalam desain terbuka; bahwa badai dapat merusak pembangkit listrik yang tidak terpasang dengan baik.

Plausible: bahwa menutup sebagian kecil dari reservoir dapat mengurangi evaporasi secara substansial, seperti yang dimodelkan; bahwa operasi tenaga surya dan hidroelektrik yang dikombinasikan menambah nilai dengan menggunakan reservoir sebagai penyimpanan; bahwa pelindung dapat mengurangi kembangnya ganggang berbahaya di beberapa reservoir.

Spekulasi: bahwa potensi global dalam ribuan terawatt-jam adalah praktis setelah ekologi, penggunaan air dan grid dihitung; perilaku jangka panjang (25 tahun) apung dan perahu di sinar matahari dan air; bahwa laut terbuka terapung surya dapat dibuat terjangkau.

Pertanyaan penelitian terbuka

• Apa yang akan dilakukan penutupan 10, 30 atau 50% terhadap oksigen, lapisan suhu, ganggang dan ikan di berbagai jenis danau, diukur selama bertahun-tahun?
• Berapa banyak evaporasi yang dihemat dalam praktiknya, diukur dengan neraca air daripada model?
• Berapa lamakah apung bertahan di bawah sinar ultraviolet, dan apakah mereka melepaskan mikroplastik atau bahan kimia ke air minum?
• Desain perahu yang bertahan dari badai ekstrem dan gejolak tinggi air dengan biaya yang masuk akal?
• Bagaimana cara terbaik untuk menjalankan tenaga surya dan air bersama-sama sehingga keduanya menghasilkan lebih banyak?

Apa yang diperlukan untuk membuat prototipe

Untuk ide apung baru (apung yang lebih baik, penahan, metode pendingin atau desain ekologi), model kerja adalah sebuah array kecil di air nyata, diukur di sebelah referensi berbasis darat.

Fase	Bekerja	Apa yang dibuktikan	Biaya kasar	Waktu
0. studi desain	Muatan dari angin, gelombang dan permukaan air, desain apung dan perahu, model termal sederhana	Desain bertahan dari badai situs di kertas	$10k to $30k	2 sampai 3 bulan
1. Uji rakit	5 sampai 20 kW di kolam atau reservoir di samping array tanah yang sama, suhu modul, output, angin dan data air, satu tahun	Hasil panen yang diukur, suhu, kerusakan awal	$40k to $120k	12 bulan
2. Ekologi dan ketahanan	Sampel kualitas air di bawah dan jauh dari rakit, penuaan apung dan beban berlabuh melalui musim badai	Dampak lingkungan dan kelangsungan hidup	$50k to $150k	1 sampai 2 tahun (tumpang tindih)
3. Pabrik uji coba	0,5 sampai 2 MW dengan pemilik reservoir, izin, sambungan jaringan	Desain yang layak dibeli	tergantung pada ukuran	1 sampai 2 tahun

Fase 0 hingga 2 membutuhkan biaya sekitar $100,000 to $300,000. Ini adalah perkiraan kami, bukan kutipan.

Siapa yang kita butuhkan

• Arsitek angkatan laut atau insinyur lepas pantai untuk apung, perahu dan beban badai.
• insinyur sistem PV untuk desain listrik dan keselamatan dekat air.
• Limnologist (ekologi air tawar) untuk merancang kualitas air dan pemantauan hewan liar.
• Hidrologi untuk mengukur evaporasi dan keseimbangan air.
• Pemilik reservoir atau utilitas air bersedia menjadi tuan rumah rakit uji.
• Polimer spesialis untuk menguji float penuaan dan leaching.

Kau punya ide yang lebih baik?

Mungkin kau punya apung yang lebih murah, penahan yang lebih pintar, desain yang mendinginkan panel dengan baik atau yang melindungi kehidupan danau. Beberapa anggota dari Local Solar System Foundation mungkin memiliki kontak yang bisa mendengarkan ide energi yang kuat. Untuk disampaikan, sebuah ide memerlukan model yang bekerja dan nyata yang menghasilkan tenaga, diukur dengan alat, bukan diklaim. Ide-ide kertas juga disambut: jika fisika dan angkanya kuat, kami bisa menerbitkannya di sini di situs web. Menarik modal tanpa model yang bekerja sangat sulit, dan kita tidak bisa menjanjikan pendanaan, keuntungan atau pengenalan.

Untuk tenaga surya terapung, pengukuran termurah yang dianggap sebagai model kerja adalah sebuah rakit kecil panel di kolam dekat set yang sama di darat, keduanya diukur, dengan suhu modul tercatat setidaknya satu musim panas. Itu menunjukkan apakah keuntungan pendinginan nyata untuk desain Anda. Kirimkannya melalui formula kontribusi, dan bandingkan dengan ide-ide lain di idea radar. Halaman terkait: agrivoltaics berbagi lahan pertanian daripada air, dan hidroelektrik kecil dan dalam pipa mengambil energi dari air yang sudah mengalir.

Sumber

1. (Inggris) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2023). Produksi energi dan penghematan air dari fotovoltaik surya terapung di reservoir global. Nature Sustainability 6, 865-874.
2. (Inggris) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2021). Efek pendingin dari PV terapung di dua zona iklim yang berbeda: perbandingan data uji lapangan dari Belanda dan Singapura. Solar Energy 214, 239-247.
3. (Inggris) Ramasamy, V. and Margolis, R. (2021). Penentuan biaya sistem fotovoltaik terapung: Q1 2021 instalasi pada badan air buatan. NREL/TP-7A40-80695.
4. World Bank Group, ESMAP and SERIS (2018). Where sun meets water: floating solar market report, executive summary (dalam bahasa Inggris)..
5. (Inggris) Exley, G., Hernandez, R.R., Page, T. et al. (2021). Penilaian berbasis bukti ilmiah dan stakeholder: respons ekosistem terhadap fotovoltaik surya terapung dan implikasinya untuk keberlanjutan. Renewable and Sustainable Energy Reviews 152, 111639.
6. Ember (2025). Tinjauan Listrik Global 2025: sumber rendah karbon 40,9% (12.609 TWh) dari listrik dunia pada tahun 2024, yang berarti total sekitar 30.800 TWh.
7. Chong, C. (2021). Singapura’s first large-scale solar floating farm opens at Tengeh Reservoir. The Straits Times, 14 Juli 2021.
8. AFP (2023). Jokowi resmikan peternakan surya terapung terbesar di Asia Tenggara. The Jakarta Post, 9 November 2023.
9. Times of India (2024). Badai merusak pembangkit listrik tenaga surya terapung terbesar di dunia di Madhya Pradesh, 12 April 2024.
10. Bloomberg (2023). Panel surya terapung mengubah situs industri lama menjadi tambang emas energi hijau, 3 Agustus 2023.
11. Lazard (Juni 2026). Levelized Cost of Energy+, versi 19.
12. Local Solar System Foundation (2026). The Fan Wall: open model, benchmark surya atap.