Apakah panel surya bekerja di malam hari?

Energi matahari adalah salah satu sumber energi yang paling ramah lingkungan dan relatif stabil di Bumi, tetapi memiliki kekurangan yang signifikan: energi matahari "berhenti bekerja" setelah matahari terbenam di malam hari, dan manusia tidak dapat lagi memanfaatkan energinya. Padahal, malam hari adalah saat puncak penggunaan energi - penerangan, pemanasan, pendinginan, dan banyak lagi.

Dalam artikel ini, kita akan mengeksplorasi mengapa panel surya tidak dapat bekerja di malam hari, bagaimana memanfaatkan sepenuhnya jendela siang hari yang terbatas dari tenaga surya untuk kebutuhan malam hari, dan apakah ada teknologi pembangkit listrik malam hari alternatif.

1. Panel surya tidak dapat bekerja di malam hari

Ketika sinar matahari mengenai panel surya, hal itu memicu fenomena yang dikenal sebagai efek fotovoltaik. Sinar matahari menggairahkan elektron dalam bahan semikonduktor, memberi mereka energi yang cukup untuk melompat dari pita valensi ke pita konduksi, menciptakan pasangan elektron-hole. Di bawah pengaruh medan listrik, elektron dan lubang ini dipisahkan, menghasilkan arus listrik.

Cahaya bulan, di sisi lain, sebenarnya adalah cahaya matahari yang dipantulkan dari permukaan bulan. Pada malam hari, meskipun ada cahaya bulan yang mengandung sebagian cahaya tampak dan ultraviolet, namun secara teoretis, cahaya ini dapat memicu efek fotovoltaik.

Yang menarik, intensitas penerangan cahaya bulan hanya sekitar 0.0002%–0.00003% intensitas sinar matahari - terlalu lemah. Bahkan jika panel surya menghasilkan sedikit arus di bawah sinar bulan, tegangannya biasanya jauh di bawah tegangan penyalaan inverter (perangkat inti yang mengubah DC ke AC di tata surya). Jika inverter bahkan tidak dapat menyala, tidak ada cara untuk menghasilkan listrik yang dapat digunakan.

2. Cara memaksimalkan pemanfaatan energi surya

Sesuaikan penggunaan dengan jam puncak pembangkitan

Sistem tenaga surya residensial biasanya menghasilkan daya paling besar antara pukul 11.00 dan 14.00. Menurut data dari Badan Energi Internasional (laporan IEA 2023), jika pemilik rumah mengalihkan aktivitas yang membutuhkan banyak energi (seperti binatu atau pemanas air) ke jam-jam ini, mereka dapat meningkatkan tingkat konsumsi sendiri dari 40% menjadi lebih dari 70%.

Penjadwalan alat pintar

Menggunakan peralatan pintar (seperti pemanas air yang dapat diprogram, pendingin ruangan) atau colokan pintar untuk beroperasi secara otomatis selama pembangkit listrik tenaga surya puncak dapat secara signifikan mengurangi penggunaan listrik jaringan. Menurut laporan NREL, kontrol rumah pintar dapat meningkatkan tingkat konsumsi mandiri sebesar 10%-20%.

Tentu saja, semua ini mengasumsikan kondisi rumah tangga yang mendukung-di samping itu, baterai yang cukup besar sangat penting.

Mengonfigurasi sistem penyimpanan

Jika tidak ada baterai, listrik yang dihasilkan oleh panel surya pada siang hari akan secara otomatis disalurkan ke jaringan listrik, dan Anda akan mendapatkan kompensasi. Namun, dengan baterai yang terpasang, listrik yang tersimpan dapat digunakan sebagai cadangan, sehingga Anda tidak perlu khawatir akan kekurangan daya atau tarif listrik yang tinggi di malam hari.

Studi dan kasus-kasus di dunia nyata menunjukkan bahwa 5-10 kWh sistem penyimpanan dipasangkan dengan sistem fotovoltaik 4-6 kWp dapat meningkatkan konsumsi tenaga surya dari 40%-60% hingga lebih dari 90%. Ini berarti kelebihan tenaga surya di siang hari secara efisien disimpan dan digunakan di malam hari, sehingga secara signifikan mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik.

Bagaimana cara menyesuaikan kapasitas baterai dengan kebutuhan rumah tangga?

Untuk rumah dengan konsumsi listrik tahunan 2.500-3.500 kWh: biasanya, sistem penyimpanan 5-10 kWh cocok.

Skenario musim panas: Dengan sinar matahari yang cukup dan output PV yang tinggi, baterai biasanya terisi penuh antara pukul 6-10 pagi dan secara bertahap melepaskan 30%-50% pada malam hari untuk memenuhi permintaan rumah tangga yang tinggi seperti memasak dan penerangan.

Skenario musim dingin: Meskipun pembangkitan PV lebih rendah, baterai masih dapat menyimpan sebagian energi siang hari untuk memenuhi sebagian kebutuhan malam hari dan mengurangi biaya listrik pada jam puncak.

3. Teknologi "pembangkit listrik malam hari" yang baru?

Pada tahun 2022, sebuah tim dari University of New South Wales menerbitkan penelitian inovatif yang menunjukkan bahwa bahkan setelah matahari terbenam, inframerah radiasi Bumi panas dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan listrik.

Inti dari teknologi ini adalah dioda termoradiatif-perangkat semikonduktor yang mirip dengan bahan yang digunakan dalam perangkat night vision.

Bagaimana cara kerjanya

Siang hari: Matahari memanaskan Bumi, dan tanah menyerap energi ini.
Malam hari: Bumi melepaskan panas ke ruang angkasa yang dingin melalui radiasi inframerah.
Konversi energi: Dioda termoradiasi mengubah radiasi inframerah ini menjadi listrik, memungkinkan pembangkitan listrik bahkan tanpa adanya sinar matahari.

Seperti yang dikatakan oleh Dr. Phoebe Pearce dari tim peneliti: "Sama seperti sel surya yang menghasilkan daya dengan menyerap sinar matahari dari matahari yang lebih panas, dioda termoradiasi menghasilkan daya dengan memancarkan cahaya inframerah ke lingkungan yang lebih dingin. Dalam kedua kasus tersebut, perbedaan suhu adalah kunci untuk menghasilkan daya."

Meskipun outputnya masih minimal sejauh ini, ini menandai langkah pertama yang signifikan dalam pembangkit listrik "surya malam hari" yang layak dan membuktikan bahwa pembangkit listrik berbasis dioda termoradiasi dapat dilakukan. Dengan penelitian lebih lanjut dan kemajuan teknologi, pembangkit listrik radiasi termal menjanjikan untuk aplikasi praktis di berbagai bidang.

Selain teknologi dioda termoradiatif, ada juga penelitian dan teknologi seperti pembangkit listrik tenaga pendingin radiatif malam hari dari Universitas Stanford dan pembangkit listrik termofotovoltaik malam hari, yang kemungkinan besar akan memasuki kehidupan sehari-hari kita dalam waktu dekat.

4. Pertumbuhan pesat penyimpanan PV +

Menurut laporan IEA pada bulan Juni 2025, investasi energi global diperkirakan akan mencapai $3,3 triliun. Dari jumlah tersebut, investasi dalam teknologi energi bersih (termasuk energi terbarukan, nuklir, dan penyimpanan) akan mencapai $2,2 triliun-dua kali lipat dari investasi dalam bahan bakar fosil.

Insentif dan dukungan kebijakan pemerintah

Pemerintah negara bagian Australia telah memperkenalkan beberapa program subsidi baterai untuk mendorong pengguna rumah tangga dan bisnis memasang sistem penyimpanan. Sebagai contoh, Queensland telah meluncurkan program "Penguat Baterai", yang menawarkan hingga AU$4.000 untuk subsidi baterai rumah tangga. Demikian pula, New South Wales, Victoria, dan Northern Territory juga telah meluncurkan program insentif terkait.

Pada tahun 2023, Uni Eropa mengadopsi revisi Arahan Energi Terbarukanmeningkatkan target energi terbarukan pada tahun 2030 dari 32% menjadi setidaknya 42,5%, dengan ambisi untuk mencapai 45%. Untuk mencapai tujuan ini, Uni Eropa meluncurkan rencana "REPowerEU", yang bertujuan untuk melipatgandakan kapasitas tenaga surya pada tahun 2025 dan mencapai 600 GW pada tahun 2030.

5. Kesimpulan: Listrik malam hari bergantung pada "penyimpanan siang hari"

Meskipun panel surya saat ini tidak dapat mengandalkan cahaya bulan atau cahaya bintang untuk menghasilkan listrik di malam hari dan tetap terikat oleh siklus matahari terbit dan terbenam, teknologi baterai penyimpanan dan penjadwalan cerdas dapat memperpanjang daya surya dari siang hari ke malam hari.

Teknologi pembangkit listrik malam hari (seperti dioda termoradiatif dan termofotovoltaik malam hari) masih dalam tahap eksperimental, tetapi seiring dengan kemajuan teknologi, kita mungkin akan melihat "surya malam hari" yang benar-benar layak di masa depan.