Energi matahari adalah teknologi ramah lingkungan, pasokan energi yang besar dan salah satu sumber energi terbarukan dan hijau yang paling signifikan. Ini memainkan peran penting dalam mencapai solusi energi pembangunan berkelanjutan. Oleh karena itu, energi matahari dalam jumlah besar yang dapat diperoleh setiap hari menjadikannya sumber daya yang sangat menarik untuk menghasilkan listrik. Kedua teknologi tersebut, aplikasi tenaga surya terkonsentrasi atau fotovoltaik surya, selalu dalam pengembangan berkelanjutan untuk memenuhi kebutuhan energi kita. Oleh karena itu, kapasitas terpasang yang besar dari aplikasi energi surya di seluruh dunia, dalam konteks yang sama, mendukung sektor energi dan memenuhi pasar tenaga kerja untuk mendapatkan pengembangan yang memadai. Makalah ini menyoroti aplikasi energi surya dan peran mereka dalam pembangunan berkelanjutan dan mempertimbangkan potensi lapangan kerja energi terbarukan secara keseluruhan. Dengan demikian, ini memberikan wawasan dan analisis tentang keberlanjutan energi matahari, termasuk pembangunan lingkungan dan ekonomi. Selain itu, telah mengidentifikasi kontribusi aplikasi energi surya dalam pembangunan berkelanjutan dengan menyediakan kebutuhan energi, menciptakan lapangan kerja dan meningkatkan perlindungan lingkungan. Terakhir, perspektif teknologi energi surya disusun dalam penerapan sektor energi dan memberikan visi pengembangan masa depan dalam domain ini. Mengacu pada rekomendasi PBB, Konferensi Perubahan Iklim, COP26, diadakan di Glasgow , Inggris, pada tahun 2021. Mereka mencapai kesepakatan melalui perwakilan dari 197 negara, di mana mereka sepakat untuk bergerak menuju pengurangan ketergantungan pada batu bara dan fosil. -sumber bahan bakar Selanjutnya, konferensi tersebut menyatakan 'berbagai peluang bagi pemerintah untuk memprioritaskan kesehatan dan kesetaraan dalam gerakan iklim internasional dan agenda pembangunan berkelanjutan'. Juga, salah satu wasiatnya adalah perlunya 'menciptakan sistem energi yang melindungi dan meningkatkan iklim dan kesehatan' [ 1 , 2 ]. Kesepakatan Iklim Paris adalah kesepakatan dunia tentang perubahan iklim yang ditandatangani pada tahun 2015, yang membahas mitigasi perubahan iklim, adaptasi, dan keuangan. Akibatnya, perwakilan dari 196 negara sepakat untuk menurunkan emisi gas rumah kaca mereka [ 3 ]. Perjanjian Paris sangat penting bagi generasi sekarang dan mendatang untuk mencapai lingkungan yang lebih aman dan stabil. Intinya, Perjanjian Paris adalah tentang melindungi orang-orang dari lingkungan yang tidak pasti dan semakin berbahaya dan memastikan setiap orang dapat memiliki hak untuk hidup di lingkungan yang sehat dan bebas polutan tanpa dampak negatif dari perubahan iklim [3 , 4 ] .

Dalam beberapa dekade terakhir, telah terjadi peningkatan permintaan akan sumber daya energi yang lebih bersih. Berdasarkan hal tersebut, para pengambil keputusan di semua negara telah menyusun rencana yang bergantung pada sumber terbarukan melalui strategi jangka panjang. Dengan demikian, rencana tersebut mengurangi ketergantungan pada sumber energi tradisional dan mengganti sumber energi tradisional dengan teknologi energi alternatif. Akibatnya, masyarakat global mulai beralih ke arah pemanfaatan sumber energi berkelanjutan dan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil tradisional sebagai sumber energi [ 5 , 6 ].

Pada tahun 2015, PBB mengadopsi tujuan pembangunan berkelanjutan (SDGs) dan mengakuinya sebagai undang-undang internasional, yang menuntut upaya global untuk mengakhiri kemiskinan, menjaga lingkungan dan menjamin bahwa pada tahun 2030, umat manusia hidup dalam kemakmuran dan kedamaian. Konsekuensinya, kemajuan perlu diseimbangkan antara model keberlanjutan ekonomi, sosial dan lingkungan [ 7 ].

Banyak peraturan nasional dan internasional telah ditetapkan untuk mengendalikan emisi gas dan polutan yang berdampak pada lingkungan [ 8 ]. Namun, efek negatif dari peningkatan karbon di atmosfer telah berkembang dalam 10 tahun terakhir. Produksi dan penggunaan bahan bakar fosil memancarkan metana (CH ₄ ), karbon dioksida (CO ₂ ) dan karbon monoksida (CO), yang merupakan penyumbang emisi lingkungan paling signifikan di planet kita. Selain itu, batu bara dan minyak, termasuk bensin, batu bara, minyak dan metana, biasanya digunakan sebagai energi untuk transportasi atau pembangkit listrik. Karena itu, bakar bahan bakar fosil inis dianggap penghasil emisi terbesar saat digunakan untuk pembangkit listrik, transportasi, dll. Namun, sumber daya energi ini dianggap sebagai sumber energi yang habis dikonsumsi hingga tingkat yang tidak berkelanjutan [ 9–11 ].

Energi merupakan kebutuhan esensial bagi keberadaan dan pertumbuhan komunitas manusia. Akibatnya, kebutuhan akan energi semakin meningkat seiring dengan kemajuan peradaban manusia. Selain itu, dalam beberapa dekade terakhir, peningkatan pesat populasi dunia dan ketergantungannya pada perkembangan teknologi telah meningkatkan kebutuhan energi. Selanjutnya, sumber teknologi hijau berperan penting dalam menyediakan pasokan energi secara berkelanjutan, terutama dalam mitigasi perubahan iklim [ 5 , 6 , 8 ].

Saat ini, bahan bakar fosil tetap dominan dan akan terus menjadi sumber utama energi skala besar di masa mendatang; Namun, energi terbarukan harus memainkan peran penting di masa depan energi global. Sistem energi global sedang mengalami pergerakan menuju sumber energi yang lebih berkelanjutan [ 12 , 13 ].

Pembangkit listrik dengan sumber daya bahan bakar fosil telah mencapai puncaknya, sementara energi surya diperkirakan akan menjadi garda depan pembangkit energi dalam waktu dekat. Selain itu, diperkirakan pada tahun 2050, pembangkitan energi surya akan meningkat menjadi 48% karena pertumbuhan ekonomi dan industri [ 13 , 14 ].

Dalam beberapa tahun terakhir, semakin jelas bahwa dunia harus mengurangi emisi gas rumah kaca pada tahun 2050, idealnya menuju net zero, jika kita ingin memenuhi tujuan Perjanjian Paris untuk mengurangi kenaikan suhu global [ 3 , 4 ] . Emisi nol bersih melengkapi skenario penilaian pembangunan berkelanjutan pada tahun 2050. Menurut skenario pembangunan berkelanjutan yang disepakati, banyak negara industri harus mencapai emisi nol bersih pada tahun 2050. Namun, emisi nol bersih 2050 membawa Pemodelan Badan (IEA) tentang strategi apa yang akan diperlukan selama 10 tahun ke depan untuk mencapai emisi karbon nol bersih di seluruh dunia pada tahun 2050 [ 15–17 ].

Statistik global emisi gas rumah kaca telah diidentifikasi; pada tahun 2019, terjadi penurunan emisi CO ₂ sebesar 1% dari industri listrik; angka tersebut turun sebesar 7% pada tahun 2020 karena krisis COVID-19, sehingga mengindikasikan penurunan pembangkit energi berbahan bakar batubara yang terdesak oleh penurunan kebutuhan energi, pertumbuhan energi terbarukan dan pergeseran dari bahan bakar fosil. Akibatnya, pada tahun 2020, industri energi diharapkan menghasilkan ~13 Gt CO ₂ , mewakili ~40% dari total emisi sektor energi dunia terkait dengan CO ₂ . Pembangkit listrik tahunan mundur ke tingkat sebelum krisis pada tahun 2021, meskipun karena 'campuran bahan bakar' yang berubah, CO ₂emisi di sektor listrik akan tumbuh sedikit sebelum tetap stabil hingga tahun 2030 [ 15 ].

Oleh karena itu, berdasarkan informasi yang disebutkan di atas, keunggulan teknologi energi surya adalah sumber energi terbarukan dan bersih yang berlimpah, biaya lebih murah, perawatan lebih sedikit, dan ramah lingkungan. Arti penting dari makalah ini adalah untuk menyoroti aplikasi energi surya untuk memastikan pembangunan berkelanjutan; oleh karena itu, sangat penting bagi para peneliti, insinyur, dan pelanggan. Tujuan utama artikel ini adalah untuk meningkatkan kesadaran masyarakat dan menyebarluaskan budaya penggunaan energi matahari dalam kehidupan sehari-hari, karena ini adalah yang terbaik. Ruang lingkup makalah ini adalah sebagai berikut. Bagian 1 merupakan ringkasan pendahuluan. Bagian 2 menyajikan ringkasan kapasitas terpasang dan penerapan energi matahari di seluruh dunia. Bagian 3 menyajikan peran energi matahari dalam pembangunan berkelanjutan dan pemanfaatan energi terbarukan. Bagian 4 mewakili perspektif energi matahari. Akhirnya, Bagian 5 menguraikan kesimpulan dan rekomendasi untuk pekerjaan di masa depan.

1 Kapasitas terpasang dan penerapan energi matahari di seluruh dunia

1.1 Kapasitas terpasang energi matahari

Sejarah energi matahari dapat ditelusuri kembali ke abad ketujuh ketika cermin dengan tenaga surya digunakan. Pada tahun 1893, efek fotovoltaik (PV) ditemukan; setelah beberapa dekade, para ilmuwan mengembangkan teknologi ini untuk pembangkit listrik [ 18 ]. Berdasarkan itu, setelah bertahun-tahun penelitian dan pengembangan dari para ilmuwan di seluruh dunia, teknologi energi surya diklasifikasikan menjadi dua aplikasi utama: panas matahari dan PV surya. Sistem PV mengubah energi matahari menjadi listrik dengan memanfaatkan panel surya. Perangkat PV ini dengan cepat menjadi pilihan termurah untuk pembangkit listrik baru di banyak lokasi dunia karena penyebarannya di mana-mana. Misalnya, selama periode 2010 hingga 2018, biaya pembangkitan listrik oleh pembangkit listrik tenaga surya menurun sebesar 77%. Namun, kemajuan kapasitas terpasang panel surya meningkat 100 kali lipat antara tahun 2005 dan 2018. Oleh karena itu, panel surya telah muncul sebagai komponen kunci dalam sistem energi berkelanjutan rendah karbon yang diperlukan untuk menyediakan akses ke listrik yang terjangkau dan dapat diandalkan, membantu memenuhi iklim Paris. kesepakatan dan dalam mencapai target SDG 2030 [ 19 ].

Kapasitas terpasang energi matahari di seluruh dunia telah meningkat pesat untuk memenuhi kebutuhan energi. Kapasitas terpasang teknologi PV dari tahun 2010 ke 2020 meningkat dari 40.334 menjadi 709.674 MW, sedangkan kapasitas terpasang aplikasi Concentrate Solar Power (CSP) yang sebesar 1.266 MW pada tahun 2010, setelah 10 tahun meningkat menjadi 6.479 MW. Oleh karena itu, teknologi PV surya memiliki instalasi yang lebih banyak digunakan daripada aplikasi CSP. Jadi, PV surya yang berdiri sendiri dan pembangkit PV skala besar yang terhubung ke jaringan banyak digunakan di seluruh dunia dan digunakan dalam aplikasi luar angkasa. Gambar 1 mewakili instalasi energi matahari di seluruh dunia.

Gambar 1:

Buka di tab baruUnduh slide

Kapasitas instalasi energi matahari di seluruh dunia [ 20 ].

1.2 Penerapan energi matahari

Energi dapat diperoleh langsung dari Matahari—disebut energi surya. Secara global, telah terjadi pertumbuhan aplikasi energi matahari, karena dapat digunakan untuk menghasilkan listrik, desalinasi air dan menghasilkan panas, dll. Taksonomi aplikasi energi matahari adalah sebagai berikut: (i) PV dan (ii) CSP. Gambar 2 merinci taksonomi aplikasi energi surya.
Gambar 2:

Buka di tab baruUnduh slide

Taksonomi aplikasi energi surya.

Sel surya adalah perangkat yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik; bahan semikonduktor tipikal digunakan untuk membentuk perangkat sel surya PV. Karakteristik bahan-bahan ini didasarkan pada atom dengan empat elektron di orbit atau kulit terluarnya. Bahan semikonduktor berasal dari grup tabel periodik 'IV' atau campuran grup 'IV' dan 'II', yang terakhir dikenal sebagai semikonduktor 'II–VI' [ 21 ]. Selain itu, campuran tabel periodik unsur-unsur dari golongan 'III' dan 'V' dapat menghasilkan materi 'III–V' [ 22 ]. Perangkat PV, terkadang disebut sel surya, adalah perangkat elektronik yang mengubah sinar matahari menjadi tenaga listrik. PV juga merupakan salah satu teknologi energi terbarukan yang berkembang pesat saat ini. Oleh karena itu diharapkan untuk memainkan peran penting dalam campuran penghasil listrik dunia jangka panjang yang bergerak maju.

Sistem PV surya dapat digabungkan untuk memasok listrik pada tingkat komersial atau dipasang di kelompok yang lebih kecil untuk jaringan mini atau penggunaan individu. Memanfaatkan modul PV untuk menggerakkan mini-grid adalah cara yang bagus untuk menawarkan listrik kepada mereka yang tidak tinggal dekat dengan jalur transmisi listrik, terutama di negara-negara berkembang dengan sumber daya energi matahari yang melimpah. Dalam dekade terakhir, biaya produksi modul PV telah turun drastis, memberikan mereka tidak hanya aksesibilitas tetapi terkadang menjadikannya bentuk energi yang paling murah. Array PV memiliki masa pakai 30 tahun dan tersedia dalam berbagai corak berdasarkan jenis bahan yang digunakan dalam produksinya.

Metode paling umum untuk teknologi desalinasi PV surya yang digunakan untuk desalinasi laut atau air asin adalah elektrodialisis (ED). Oleh karena itu, modul PV surya terhubung langsung dengan proses desalinasi. Teknik ini menggunakan listrik arus searah untuk menghilangkan garam dari laut atau air asin.

Teknologi PV–thermal (PV–T) terdiri dari modul PV surya konvensional yang digabungkan dengan kolektor panas yang dipasang di sisi belakang modul PV untuk memanaskan air panas rumah tangga. Oleh karena itu, hal ini memungkinkan porsi yang lebih besar dari energi matahari yang datang pada kolektor untuk diubah menjadi energi listrik dan panas yang bermanfaat.

Bangunan tanpa energi adalah bangunan yang dirancang untuk emisi energi bersih nol dan tidak memancarkan karbon dioksida. Teknologi Building-integrated PV (BIPV) digabungkan dengan sumber energi surya dan perangkat dalam gedung yang dimanfaatkan untuk menyuplai kebutuhan energi. Dengan demikian, PV yang terintegrasi dengan bangunan memanfaatkan energi termal (BIPV/T) menggabungkan teknologi kreatif seperti pendinginan matahari [ 23 ].

Sistem pompa air PV biasanya digunakan untuk memompa air di daerah pedesaan, terpencil, dan gurun. Sistem terdiri dari modul PV untuk menyalakan pompa air ke lokasi kebutuhan air. Tingkat pemompaan air tergantung pada banyak faktor seperti kepala pemompaan, intensitas matahari, dll.

Sistem perlindungan katodik (CP) bertenaga PV dirancang untuk memasok sistem CP untuk mengontrol korosi permukaan logam. Teknik ini didasarkan pada arus mengesankan yang diperoleh dari sistem energi surya PV dan digunakan untuk mengubur jaringan pipa, tangki, struktur beton, dll.

Teknologi Concentrated PV (CPV) menggunakan konsentrator refraktif atau reflektif untuk meningkatkan sinar matahari ke sel PV [ 24 , 25 ]. Sel surya efisiensi tinggi biasanya digunakan, terdiri dari banyak lapisan bahan semikonduktor yang bertumpuk satu sama lain. Teknologi ini memiliki efisiensi >47%. Selain itu, alat tersebut menghasilkan listrik dan panasnya dapat digunakan untuk keperluan lain [ 26 , 27 ].

Untuk sistem CSP, sinar matahari dikonsentrasikan menggunakan cermin pada aplikasi ini. Sinar ini akan memanaskan cairan, menghasilkan uap yang digunakan untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan listrik. Pembangkit listrik skala besar menggunakan CSP untuk menghasilkan listrik. Bidang cermin biasanya mengarahkan sinar ke menara tipis tinggi di pembangkit listrik CSP. Dengan demikian, banyak heliostat datar besar (cermin) digunakan untuk melacak Matahari dan memusatkan cahayanya ke penerima dalam sistem menara daya, kadang-kadang dikenal sebagai penerima pusat. Cairan panas dapat langsung digunakan untuk menghasilkan uap atau disimpan untuk digunakan nanti. Manfaat besar lainnya dari pembangkit listrik CSP adalah dapat dibangun dengan garam cair untuk menyimpan panas dan menghasilkan listrik di luar siang hari.

Piringan cermin digunakan dalam sistem mesin piringan untuk memfokuskan dan memusatkan sinar matahari ke penerima. Rakitan piringan melacak pergerakan Matahari untuk menangkap energi matahari sebanyak mungkin. Mesinnya termasuk tabung tipis yang bekerja di luar silinder empat piston dan terbuka ke dalam silinder yang berisi gas hidrogen atau helium. Piston digerakkan oleh gas yang mengembang. Terakhir, piston menggerakkan generator listrik dengan memutar poros engkol.

Teknik pengolahan air lebih lanjut, menggunakan reverse osmosis, bergantung pada panas matahari dan menggunakan tenaga surya terkonsentrasi melalui teknik palung parabola. Desalinasi menggunakan teknologi CSP yang memanfaatkan integrasi hibrida dan penyimpanan termal memungkinkan operasi berkelanjutan dan merupakan solusi hemat biaya. Panas matahari dapat digunakan untuk keperluan rumah tangga seperti pengering. Di beberapa negara atau masyarakat, yang disebut dehidrasi makanan secara tradisional digunakan untuk mengawetkan beberapa bahan makanan seperti daging, buah-buahan dan sayuran.

2 Peran energi surya dalam pembangunan berkelanjutan

Pembangunan energi berkelanjutan didefinisikan sebagai pengembangan sektor energi dalam hal pembangkitan, pendistribusian, dan pemanfaatan energi yang didasarkan pada kaidah keberlanjutan [ 28 ]. Sistem energi akan berdampak signifikan terhadap lingkungan baik di negara maju maupun negara berkembang. Konsekuensinya, sistem energi berkelanjutan global harus mengoptimalkan efisiensi dan mengurangi emisi [ 29 ]. Skenario pembangunan berkelanjutan dibangun berdasarkan perspektif ekonomi. Ini juga memeriksa kegiatan apa yang akan diperlukan untuk memenuhi target akses energi dan udara bersih jangka panjang bersama. Rincian jangka pendek didasarkan pada strategi pemulihan berkelanjutan IEA, yang bertujuan untuk mempromosikan ekonomi dan lapangan kerja melalui pengembangan infrastruktur energi yang lebih bersih dan andal [ 15 ]. Selain itu, pembangunan berkelanjutan mencakup pemanfaatan aplikasi energi terbarukan, teknologi smart-grid, keamanan energi, dan penetapan harga energi, serta memiliki kebijakan energi yang baik [ 29 ].

Respons sisi permintaan dapat membantu memenuhi persyaratan fleksibilitas dalam sistem kelistrikan dengan menggerakkan permintaan dari waktu ke waktu. Akibatnya, integrasi teknologi terbarukan untuk membantu memfasilitasi permintaan puncak berkurang, stabilitas sistem terjaga, dan total biaya serta emisi CO2 _berkurang . Respons sisi permintaan saat ini digunakan sebagian besar di Eropa dan Amerika Utara, di mana respons ini terutama ditujukan untuk pelanggan listrik komersial dan industri yang sangat besar [ 15 ].

Standar internasional adalah komponen penting dari infrastruktur berkualitas tinggi. Membangun konvergensi legislatif, meningkatkan persaingan dan mendukung inovasi akan memungkinkan peserta untuk mengambil bagian dalam pasar global PV dunia [ 30]. Banyak negara tambahan mungkin mendapat manfaat dari lebih aktif terlibat dalam mengembangkan standar PV surya global. Negara-negara terkemuka dalam manufaktur dan penyebaran PV surya telah menganut standar global untuk sistem PV dan sangat berkontribusi terhadap pengembangan energi bersih. Bantuan tambahan dan pembangunan kapasitas untuk meningkatkan infrastruktur berkualitas di negara berkembang juga dapat membantu mendukung implementasi yang lebih luas dan kepatuhan terhadap standar PV surya internasional. Dengan demikian, dukungan dapat membuat persyaratan dan kerangka hukum menjadi konsisten dan memberikan dorongan tambahan untuk perdagangan produk PV surya yang aman dan berkualitas tinggi [ 19 ].

Penyebarluasan PV surya dan teknologi terbarukan lainnya yang dipimpin oleh perdagangan secara terus-menerus akan memperkuat infrastruktur nasional. Misalnya, alternatif energi matahari off-grid, seperti sistem yang berdiri sendiri dan mini-grid, dapat dengan mudah digunakan untuk membantu fasilitas kesehatan dalam meningkatkan tingkat layanan mereka dan memberi daya pada tempat pengujian portabel dan pendingin vaksinasi. Selain membantu dalam krisis medis langsung, adopsi PV surya yang dipimpin perdagangan dapat membantu meningkatkan ekonomi dari wabah COVID-19, tidak terkecuali dengan menyediakan pekerjaan di sektor energi terbarukan, yang diperkirakan mencapai >40 juta pada 2050 [ 19 ].

Kerangka pengembangan energi berkelanjutan, dengan penerapan energi matahari, merupakan salah satu cara untuk mencapai tujuan tersebut. Dengan tersedianya sumber daya energi surya yang besar untuk aplikasi energi PV dan CSP, kita dapat bergerak menuju keberlanjutan energi. Gambar 3 mengilustrasikan rencana keberlanjutan energi matahari.

Gambar 3:

Buka di tab baruUnduh slide

Kerangka aplikasi energi surya dalam keberlanjutan energi.

Pertimbangan lingkungan dari penerapan tersebut, termasuk aspek kondisi lingkungan, kondisi pengoperasian, dll., telah dinilai. Bersih, ramah lingkungan dan juga hemat energi. Selain itu, teknologi ini tidak memiliki komponen yang dapat dilepas, prosedur perawatan yang rendah, dan masa pakai yang lama.
Pembangunan ekonomi dan sosial dipertimbangkan dengan menawarkan kesempatan kerja kepada masyarakat dan memberikan pilihan energi yang lebih murah. Juga dapat meningkatkan pendapatan masyarakat; pada gilirannya, standar hidup akan ditingkatkan. Oleh karena itu, energi merupakan hal yang terpenting, dianggap sebagai unsur yang paling vital bagi kehidupan manusia, kemajuan masyarakat dan pembangunan ekonomi.
Seiring upaya yang dilakukan untuk meningkatkan transisi energi menuju sistem energi berkelanjutan, diantisipasi bahwa dekade berikutnya akan melihat ledakan energi surya dan semua teknologi energi bersih yang berkelanjutan. Sarjana di seluruh dunia menganggap penelitian dan inovasi menjadi pendorong penting untuk meningkatkan potensi teknologi aplikasi surya tersebut.

2.1 Pekerjaan dari energi terbarukan

Pasar tenaga kerja juga berkembang pesat dengan penerapan teknologi energi terbarukan. Penerapan teknologi energi terbarukan telah menciptakan >12 juta pekerjaan di seluruh dunia. Aplikasi solar PV hadir sebagai pionir, yang menciptakan >3 juta pekerjaan. Pada saat yang sama, sementara aplikasi panas matahari (pemanasan dan pendinginan matahari) menciptakan >819.000 pekerjaan, CSP mencapai >31.000 pekerjaan [ 20 ].

Menurut laporan tersebut, meskipun pasar teratas seperti Amerika Serikat, Uni Eropa dan China memiliki investasi tertinggi dalam pekerjaan energi terbarukan, negara-negara Asia lainnya telah muncul sebagai pemain dalam industri produsen panel PV surya [31 ] .
Pekerjaan energi surya telah menawarkan lebih banyak pekerjaan daripada sumber terbarukan lainnya. Misalnya, di negara-negara berkembang, terjadi pertumbuhan kesempatan kerja di aplikasi tenaga surya yang menggerakkan 'usaha mikro'. Oleh karena itu, sangat penting dalam menghilangkan kemiskinan, yang dianggap sebagai tujuan utama pembangunan energi berkelanjutan. Oleh karena itu, energi surya berperan penting dalam memenuhi target keberlanjutan untuk tanaman dan lingkungan yang lebih baik [ 31 , 32 ]. Gambar 4 mengilustrasikan distribusi tenaga kerja energi terbarukan dunia.
Gambar 4:

Buka di tab baruUnduh slide

Lapangan kerja energi terbarukan dunia [ 20 ].

Distribusi dunia pekerjaan PV disebarluaskan di seluruh benua sebagai berikut. Terdapat 70% pekerjaan dalam aplikasi PV yang tersedia di Asia, sementara 10% tersedia di Amerika Utara, 10% tersedia di Amerika Selatan, dan 10% tersedia di Eropa. Tabel 1 merinci 10 negara teratas yang memiliki pekerjaan relevan di Asia, Amerika Utara, Amerika Selatan, dan Eropa.

3 Perspektif energi matahari

Gambar 5:

Buka di tab baruUnduh slide

Peta iradiasi matahari global dunia [ 35 ].

Investasi energi surya dapat memenuhi target energi dan perlindungan lingkungan dengan mengurangi emisi karbon tanpa memberikan pengaruh yang merugikan bagi pembangunan negara [ 32 , 34 ]. Di negara-negara yang terletak di 'Sunbelt', terdapat potensi energi surya yang sangat besar, di mana terdapat penyinaran horizontal matahari global yang melimpah sepanjang tahun. Akibatnya, negara-negara ini, termasuk Timur Tengah, Australia, Afrika Utara, Cina, AS, dan Afrika Selatan, untuk beberapa nama, memiliki banyak potensi teknologi energi surya. Rata-rata intensitas matahari tahunan adalah >2800 kWh/m 2 dan rata-rata intensitas matahari harian adalah >7,5 kWh/m 2 . Gambar 5 mengilustrasikan area optimal untuk penyinaran matahari global. Distribusi radiasi matahari dan intensitasnya merupakan dua faktor penting yang mempengaruhi efisiensi teknologi solar PV dan kedua parameter ini bervariasi antar negara. Oleh karena itu, penting untuk disadari bahwa sebagian energi matahari terbuang sia-sia karena tidak dimanfaatkan. Di sisi lain, radiasi matahari berlimpah di beberapa negara, terutama di negara berkembang, yang membuatnya sangat berharga [ 36 , 37 ]. Di seluruh dunia, industri PV baru-baru ini mendapat manfaat dari globalisasi, yang memungkinkan peningkatan besar dalam skala ekonomi, sementara integrasi vertikal telah menciptakan rantai nilai yang kuat: karena produsen mendapatkan bahan dari pemasok yang semakin banyak, harga turun sementara kualitas dipertahankan. Selain itu, pasar perangkat surya PV yang tergabung di seluruh dunia tumbuh dengan cepat, menciptakan peluang yang memungkinkan perusahaan energi surya mendapatkan keuntungan dari bantuan pemerintah yang signifikan dengan penjaminan emisi, subsidi, lisensi perdagangan yang bermanfaat, dan pelatihan tenaga kerja yang kompeten, sementara persaingan yang meningkat telah memperkuat motivasi untuk melanjutkan. berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan, baik publik maupun swasta [ 19 , 33 ].

Wabah global COVID-19 telah memengaruhi 'rantai pasokan lintas batas' dan para investor yang bekerja di sektor energi terbarukan. Akibatnya, lebih beragam proses rantai pasokan PV surya mungkin diperlukan di masa depan untuk meningkatkan fleksibilitas jangka panjang versus guncangan eksogen [ 19 , 33 ].

Sangat penting untuk membangun infrastruktur berkualitas yang berfungsi dengan baik untuk memperluas distribusi teknologi PV surya di luar batas dan mempermudah perusahaan baru untuk memasuki rantai nilai PV surya. Selain itu, sistem infrastruktur berkualitas yang kuat merupakan instrumen penting untuk membantu perusahaan lokal dalam memenuhi tuntutan pasar perdagangan. Selain itu, infrastruktur berkualitas tinggi dapat membantu mengurangi risiko yang terkait dengan rantai nilai proyek PV di seluruh dunia, seperti barang yang berkinerja buruk, tidak efisien, dan gagal, sehingga membatasi pengembangan, peningkatan, dan ekspor teknologi ini. Pemerintah di seluruh dunia, di berbagai tingkatan, menciptakan infrastruktur berkualitas, termasuk penggunaan metrologi yaitu ilmu pengukuran dan penerapannya, peraturan, prosedur pengujian, akreditasi, sertifikasi dan pemantauan pasar [33 , 38 ].

Perspektif ini didasarkan pada proses kemajuan dan pembelajaran teknologi yang berkelanjutan. Kecepatannya ditentukan oleh penerapannya, yang bervariasi tergantung pada skenario [ 39 , 40 ]. Tren biaya mendukung preferensi kebijakan untuk sumber energi rendah karbon, khususnya dalam skenario perubahan energi yang meningkat. Teknologi baru diperkenalkan dan diimplementasikan secepat sebelumnya dalam sejarah energi [ 15 , 33 ].

Stasiun CSP telah digunakan sejak awal 1980-an dan saat ini ditemukan di seluruh dunia. Pembangkit listrik CSP di AS saat ini menghasilkan >800 MW listrik setiap tahun, yang cukup untuk memberi daya pada ~500.000 rumah. Fluida pemindah panas CSP baru yang sedang dikembangkan dapat berfungsi pada ~1288 o C, yang lebih besar dari fluida yang ada, untuk meningkatkan efisiensi sistem CSP dan, sebagai hasilnya, menurunkan biaya energi yang dihasilkan dengan menggunakan teknologi ini. Dengan demikian, sebagai hasilnya, CSP dianggap memiliki masa depan yang cerah, dengan kemampuan untuk menawarkan energi terbarukan berskala besar yang dapat melengkapi dan segera menggantikan teknologi produksi listrik tradisional [ 41]. Proyek DESERTEC telah mengungkapkan kemungkinan CSP di wilayah Gurun Sahara. Ketika selesai, proyek investasi ini akan memiliki kapasitas pembangkitan energi terbesar di dunia melalui pabrik CSP, yang bertujuan untuk mengangkut energi dari Afrika Utara ke Eropa [ 42 , 43 ].

Biaya pembuatan bahan untuk perangkat PV baru-baru ini menurun, yang diperkirakan akan mengkompensasi kebutuhan dan meningkatkan permintaan listrik dunia [ 44 ]. Energi matahari merupakan sumber energi terbarukan, bersih dan ramah lingkungan. Oleh karena itu, teknik aplikasi PV surya harus dimanfaatkan secara luas. Meskipun teknologi PV selalu dalam pengembangan untuk berbagai keperluan, fakta bahwa sel surya PV mengubah energi radiasi dari Matahari langsung menjadi tenaga listrik berarti dapat diterapkan di ruang angkasa dan aplikasi terestrial [38 , 45 ] .

Dengan satu atau lain cara, seluruh sektor energi terbarukan memiliki keunggulan dibandingkan industri energi lainnya. Rencana pengembangan energi jangka panjang membutuhkan sumber energi yang tidak habis-habisnya, dapat diakses secara virtual, dan sederhana untuk dikumpulkan. Matahari terbit di atas cakrawala setiap hari di seluruh dunia dan meninggalkan ~108–1018 kWh energi; akibatnya, itu lebih dari yang dibutuhkan umat manusia untuk memenuhi keinginannya akan listrik [ 46 ].

Teknologi yang mengubah radiasi matahari menjadi listrik sudah terkenal dan memanfaatkan sel PV, yang sudah digunakan di seluruh dunia. Selain itu, berbagai teknologi PV surya tersedia saat ini, termasuk sel surya hibrida, sel surya anorganik, dan sel surya organik. Sejauh ini, perangkat PV surya yang terbuat dari silikon telah memimpin pasar tenaga surya; namun, PV ini memiliki kelemahan tertentu, seperti pengeluaran material, produksi yang memakan waktu, dll. Penting untuk disebutkan di sini tantangan operasional energi matahari karena tidak bekerja pada malam hari, memiliki output yang lebih sedikit dalam cuaca mendung dan tidak tidak bekerja dalam kondisi badai pasir. Penyimpanan baterai PV banyak digunakan untuk mengurangi tantangan untuk mendapatkan keandalan yang tinggi. Oleh karena itu, upaya telah dilakukan untuk menemukan bahan alternatif untuk mengatasi kendala tersebut. Saat ini, Energi matahari akan membantu menstabilkan harga energi dan memberikan banyak manfaat sosial, lingkungan dan ekonomi. Hal ini ditunjukkan dengan kontribusi energi surya untuk mencapai pembangunan berkelanjutan melalui pemenuhan kebutuhan energi, penciptaan lapangan kerja dan perlindungan lingkungan. Oleh karena itu, komponen kritis terpenting dari keberlanjutan jangka panjang harus diselidiki. Berdasarkan kondisi sumber daya bahan bakar fosil saat ini yang dianggap akan menghabiskan sumber energi, penemuan teknik inovatif untuk menyebarkan teknologi energi bersih menjadi penting dan diharapkan. Meskipun demikian, energi surya belum mencapai kematangan dalam pengembangannya, khususnya teknologi CSP. Juga, dengan perkembangan yang berkembang dalam sistem PV, telah terjadi peningkatan besar dalam permintaan untuk aplikasi teknologi PV di seluruh dunia. Pekerjaan lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengembangkan energi secara berkelanjutan dan mempertimbangkan sumber energi bersih lainnya. Selain itu, proses eksperimen dan validasi yang komprehensif untuk aplikasi semacam itu diperlukan untuk mengembangkan sumber energi yang lebih bersih untuk mendekarbonisasi planet kita.

sumber:

https://academic.oup.com/ce/article/6/3/476/6606003

[1]

World Health Organization

. 

COP26 Special Report on Climate Change and Health: The Health Argument for Climate Action.

 

Geneva

: 

World Health Organization

, 

2021

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

[2]

Hunter

 

DB

, 

Salzman

 

JE

, 

Zaelke

 

D

. 

Glasgow Climate Summit: COP26. UCLA School of Law, Public Law Research Paper No. 22-02.

 

2021

. doi: org/10.2139/ssrn.4005648 

30 March 2022

, date last accessed).

[3]

UNFCCC

. 

Paris Agreement-Status of Ratification, United Nations Framework Convention on Climate

, 

2016

. https://unfccc.int/process/the-paris-agreement/status-of-ratification (

25 January 2022

, date last accessed).

[4]

UNFCCC

. 

The Paris Agreement. Archived from the original on 19 March 2021

. Retrieved 18 September 

2021

. https://unfccc.int/process-and-meetings/the-paris-agreement/the-paris-agreement (

2 February 2022

, date last accessed).

[5]

Watts

 

RG.

 

Engineering Response to Climate Change.

 2nd edn. 

Boca Raton, FL

: 

CRC Press

, 

2013

.

Google Scholar

Crossref

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[6]

Sorensen

 

B.

 

Renewable Energy: Physics, Engineering, Environmental Impacts, Economics and Planning

. 4th edn. 

London

: 

Academic Press

, 

2010

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[7]

IEA, IRENA, WMO, WBG, WHO

. 

Tracking SDG7: The Energy Progress Report 2021.

 

Washington, DC

: 

The World Bank

, 

2021

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

[8]

Edenhofer

 

O

, 

Pichs-Madruga

 

R

, 

Sokona

 

Y

, et al.  

Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation: Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.

 

Cambridge

: 

Cambridge University Press

, 

2011

.

Google Scholar

Crossref

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[9]

Roaf

 

S

, 

Roaf

 

S

, 

Crichton

 

D

, et al.  

Adapting buildings and Cities for Climate Change: A 21st Century Survival Guide

. 2nd edn. 

Oxford

: 

Architectural Press

, 

2009

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[10]

Sims

 

RE

. 

Renewable energy: a response to climate change

. 

Solar Energy

, 

2004

, 

76

:

9

–

17

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[11]

Muneer

 

T.

 

Solar Radiation and Daylight Models.

 2nd edn, 

London

: 

Routledge

, 

2004

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[12]

Martin

 

J

. 

‘Green growth’: from a growing eco-industry to economic sustainability

. 

Energy Policy

, 

2012

, 

48

:

13

–

21

.

Google Scholar

WorldCat

 

[13]

IRENA.

 

A Roadmap to 2050: International Renewable Energy Agency: Global energy Transformation.

 

Abu Dhabi

: 

IRENA

, 

2018

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

[14]

Kost

 

C

, 

Mayer

 

JN

, 

Thomsen

 

J

, et al.  

Levelized Cost of Electricity Renewable Energy Technologies.

 

Freiburg

: 

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE),

 

2013

, 

144

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[15]

Cozzi

 

L

, 

Gould

 

T

, 

Bouckart

 

S

, et al.  

World Energy Outlook 2020.

 

Paris

: 

International Energy Agency

, 

2020

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[16]

Ku

 

AY

, 

de Souza

 

A

, 

McRobie

 

J

, et al.  

Zero-emission public transit could be a catalyst for decarbonization of the transportation and power sectors

. 

Clean Energy

, 

2021

, 

5

:

492

–

504

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[17]

Bouckaert

 

S

, 

Pales

 

AF

, 

McGlade

 

C

, et al.  

Net Zero by 2050: A Roadmap for the Global Energy Sector.

 

Paris

: 

International Energy Agency

, 

2021

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[18]

Fraas

 

LM

. 

History of solar cell development

. 

Low-cost Solar Electric Power.

 

2014

:

1

–

12

. doi: 10.1007/978-3-319-07530-31.

Google Scholar

Crossref

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[19]

Gahrens

 

S

, 

Alessandra

 

S

, 

Steinfatt

 

K.

 

Trading Into a Bright Energy Future. The Case for Open, High-Quality Solar Photovoltaic Markets

. 

Abu Dhabi

: 

IRENA

, 

2021

, 

1

–

44

. https://irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2021/Jul/IRENA_WTO_Trading_Energy_Future_2021.pdf (

21 April 2022

, date last accessed).

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[20]

IRENA

. 

Solar Energy—International Renewable Energy Agency

. 

2021

. www.irena.org/solar (

2 February 2022

, date last accessed).

[21]

Honsberg

 

C

, 

Bowden

 

S

. 

Sun Position Calculator

. 

2014

. http://pveducation org/pvcdrom/properties-of-sunlight/sun-position-calculator (

25 January 2022

, date last accessed).

[22]

Green

 

MA

, 

Hishikawa

 

Y

, 

Dunlop

 

ED

, et al.  

Solar cell efficiency tables (version 52)

. 

Progress in Photovoltaics

, 

2018

, 

26

:

427

–

436

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[23]

Kylili

 

A

, 

Fokaides

 

PA

. 

Investigation of building integrated photovoltaics potential in achieving the zero energy building target

. 

Indoor Built Environment

, 

2014

, 

23

:

92

–

106

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[24]

Maka

 

AO

, 

O’Donovan

 

TS

. 

A review of thermal load and performance characterisation of a high concentrating photovoltaic (HCPV) solar receiver assembly

. 

Solar Energy

, 

2020

, 

206

:

35

–

51

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[25]

Mohamed

 

ET

, 

Maka

 

AO

, 

Mehmood

 

M

, et al.  

Performance simulation of single and dual-junction GaInP/GaAs tandem solar cells using AMPS-1D

. 

Sustainable Energy Technologies Assessments

, 

2021

, 

44

:

101067

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[26]

Maka

 

AO

, 

O’Donovan

 

TS

. 

Dynamic performance analysis of solar concentrating photovoltaic receiver by coupling of weather data with the thermal-electrical model

. 

Thermal Science Engineering Progress

, 

2021

, 

24

:

100923

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[27]

Maka

 

AO

, 

O’Donovan

 

TS

. 

Transient thermal-electrical performance modelling of solar concentrating photovoltaic (CPV) receiver

. 

Solar Energy

, 

2020

, 

211

:

897

–

907

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[28]

Radovanovic

 

M

, 

Popov

 

S

, 

Dodic

 

S.

 

Sustainable Energy Management.

 

Cambridge, MA

: 

Academic Press

, 

2012

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[29]

Salvarli

 

MS

, 

Salvarli

 

H

. 

For sustainable development: future trends in renewable energy and enabling technologies

. In: Al Al Qubeissi M, El-kharouf A, Soyhan HS (eds). 

Qubeissi

 

M

, 

El-kharouf

 

A

, 

Soyhan

 

HS

 (eds). 

Renewable Energy-Resources, Challenges and Applications

. 

London

: 

IntechOpen

, 

2020

.

Google Scholar

Crossref

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[30]

Maka

 

AO

, 

Salem

 

S

, 

Mehmood

 

M

. 

Solar photovoltaic (PV) applications in Libya: challenges, potential, opportunities and future perspectives

. 

Cleaner Engineering Technology

, 

2021

, 

51

:

100267

.

Google Scholar

WorldCat

 

[31]

IRENA

. 

Renewable Energy and Jobs—Annual Review 2021, (REJ).

 

2021

. https://www.irena.org/publications/2021/Oct/Renewable-Energy-and-Jobs-Annual-Review-2021 (

2 January 2022

, date last accessed).

[32]

Obaideen

 

K

, 

AlMallahi

 

MN

, 

Alami

 

AH

, et al.  

On the contribution of solar energy to sustainable developments goals: case study on Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park

. 

International Journal of Thermofluids

, 

2021

, 

12

:

100123

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[33]

IRENA

. 

International Renewable Energy Agency, Renewable Energy and Jobs—Annual Review 2020.

 

Abu Dhabi

: 

IRENA

, 

2020

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

[34]

Strielkowski

 

W

, 

Civín

 

L

, 

Tarkhanova

 

E

, et al.  

Renewable energy in the sustainable development of electrical power sector: a review

. 

Energies

, 

2021

, 

14

:

8240

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[35]

Grid-Arendal

. 

Natural Resources—Solar Power (Potential).

 

2008

. https://www.grida.no/resources/7308 (

9 February 2022

, date last accessed).

[36]

Kannan

 

N

, 

Vakeesan

 

D

. 

Solar energy for future world: a review

. 

Renewable Sustainable Energy Reviews

, 

2016

, 

62

:

1092

–

1105

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[37]

Löf

 

GO

, 

Duffie

 

JA

, 

Smith

 

CO

. 

World distribution of solar radiation

. 

Solar Energy

, 

1966

, 

10

:

27

–

37

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[38]

Kabir

 

E

, 

Kumar

 

P

, 

Kumar

 

S

, et al.  

Solar energy: potential and future prospects

. 

Renewable Sustainable Energy Reviews

, 

2018

, 

82

:

894

–

900

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[39]

Johansson

 

TB

, 

Goldemberg

 

J.

 

Energy for Sustainable Development: A Policy Agenda.

 

New York

: 

United Nations Development Programme (UNDP)

, 

2002

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[40]

Lowe

 

R

, 

Drummond

 

P

. 

Solar, wind and logistic substitution in global energy supply to 2050—barriers and implications

. 

Renewable Sustainable Energy Reviews

, 

2022

, 

153

:

111720

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[41]

Asmelash

 

E

, 

Prakash

 

G.

 

Future of Solar Photovoltaic: Deployment, Investment, Technology, Grid Integration and Socio-economic Aspects

. 

Abu Dhabi

: 

IRENA

, 

2019

.

Google Scholar

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[42]

Griffiths

 

S

. 

Strategic considerations for deployment of solar photovoltaics in the Middle East and North Africa

. 

Energy Strategy Reviews

, 

2013

, 

2

:

125

–

131

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[43]

Hafner

 

M

, 

Tagliapietra

 

S

, 

El Andaloussi

 

EH

. 

Outlook for Electricity and Renewable Energy in Southern and Eastern Mediterranean Countries. WP4b, Energy and Climate Change Mitigations, MEDPROTechnical Report No. 16/October 2012

. www.medpro-foresight.eu (

25 January 2022

, date last accessed).

[44]

Martí

 

A

, 

Luque

 

A.

 

Next Generation Photovoltaics: High Efficiency Through Full Spectrum Utilization

. 1st edn. 

Boca Raton, FL

: 

CRC Press

, 

2003

.

Google Scholar

Crossref

Google Preview

WorldCat

COPAC

 

[45]

Dimroth

 

F

, 

Kurtz

 

S

. 

High-efficiency multijunction solar cells

. 

MRS Bulletin

, 

2007

, 

32

:

230

–

235

.

Google Scholar

Crossref

WorldCat

 

[46]

Kashmir

 

J

. 

Solar Energy for Sustainable Development

. 

2018

. https://www.dailyexcelsior.com/solar-energy-sustainable-development/ (

15 January 2022

, date last accessed).