Agrivoltaik Menggabungkan Pertanian “Nyata” dengan Ladang Surya

Lahan Pertanian Surya?

Solar dengan cepat menjadi sumber energi utama. Pasar energi surya telah tumbuh secara masif selama beberapa tahun terakhir dan masih diperkirakan akan tumbuh sebesar 15,4% CAGR di AS hingga 2030.

Sumber: Grand View Research

Adopsi surya di Barat sebenarnya terbayang kecil dibandingkan pertumbuhan surya global, dengan China memimpin, karena bertanggung jawab atas lebih banyak jalur proyek tenaga surya daripada seluruh dunia gabungan.

China terus meningkatkan kapasitas energi terbarukannya tahun demi tahun, memasang lebih banyak tenaga surya antara 2023 dan 2024 daripada tiga tahun sebelumnya digabungkan, dan lebih banyak daripada total kapasitas global yang dipasang pada 2023.

Hal ini menempatkan raksasa Asia tersebut pada jalur untuk mencapai kapasitas terpasang angin dan surya sebesar 1.200 GW pada akhir tahun, enam tahun lebih cepat dari target pemerintah.

Sumber: Energy Wind Down Media

Hal ini membuat publikasi penting seperti The Economist secara harfiah menyebutnya sebagai era baru. Kami menelusuri teknologi baru apa yang akan mewujudkannya dalam “The Solar Age – A Bright Future To Mankind”.

Sumber: The Economist

Kemajuan dalam manufaktur semikonduktor dan skala ekonomi yang semakin besar dalam produksi panel surya telah menyebabkan penurunan biaya fotovoltaik secara stabil, yang kini 30 kali lebih murah sejak 1990. Akibatnya, teknologi fotovoltaik kini mendominasi industri surya.

Sumber: EIA

Namun, energi surya mulai menghadapi masalah. Hal ini karena surya relatif rendah dalam kepadatan energi bila dilihat dari penggunaan lahan.

Faktanya, ini adalah salah satu sumber energi paling tidak efisien terkait penggunaan lahan, dengan hanya angin, tenaga air, dan biomassa yang netral karbon memiliki skor lebih buruk.

Sumber: Wouter Beel Gravendeel

Hal ini menyebabkan situasi di mana lahan pertanian atau habitat alami tertutup panel surya untuk ladang surya skala utilitas. Jadi, meskipun ini mengurangi emisi karbon, ia datang dengan banyak efek samping yang tidak diinginkan, mulai dari perusakan habitat alami hingga risiko erosi, terutama di daerah pegunungan.

Contohnya, di provinsi Fujian, China, Anda dapat melihat seluruh bukit tertutup panel surya.

Sumber: The Atlantic

Kekurangan Lahan Subur

Ini menjadi masalah yang semakin besar, karena kita sudah kehilangan banyak lahan subur setiap tahun, sebanyak 100 juta hektar per tahun. Faktor terbesar dalam kehilangan ini bukan ladang surya melainkan erosi, desertifikasi, urbanisasi, praktik pertanian yang buruk, dll.

Namun, ini tidak berarti bahwa solusi untuk satu masalah (emisi karbon) harus menjadi masalah bagi isu besar lainnya (kehilangan lahan subur).

Beberapa solusi jelas, seperti memanfaatkan atap, terutama bangunan industri, tetapi juga rumah tinggal. Menggunakan lahan gurun dapat menjadi opsi lain, namun ekosistem tersebut juga rapuh, dan menghilangkan debu mengonsumsi banyak sumber daya air lokal yang langka.

Ini dapat menjadi bagian dari solusi, tetapi agar surya dapat menggantikan bahan bakar fosil sepenuhnya, ia harus terus tumbuh pada tingkat dua digit selama beberapa dekade. Dan penggunaan lahan akan menjadi isu.

Jadi, solusi terbaik adalah mencampur produksi pertanian dan energi, menggunakan metode yang disebut agrivoltaik (pertanian + fotovoltaik).

Sumber: Dezeen

Bangunan Pertanian

Cara paling sederhana untuk mengintegrasikan tenaga surya ke pertanian adalah pertama-tama memanfaatkan permukaan atap bangunan pertanian yang sangat luas. Dari gudang jerami hingga garasi dan lumbung, banyak bangunan pertanian memiliki atap tinggi, besar, dan seragam yang sempurna untuk memasang panel surya.

Sumber: X/Twitter

Walaupun mungkin tidak secara teknis agrivoltaik, ini adalah langkah pertama yang seharusnya sudah diambil kemarin.

Ini juga harus menjadi komponen kunci dalam mengalihkan pertanian dari bahan bakar fosil melalui beberapa inisiatif pelengkap yang memang diperlukan untuk bentuk agrivoltaik lainnya:

• Elektrifikasi traktor dan mesin pertanian.
  • Hal ini sangat bergantung pada baterai yang lebih baik, karena traktor yang terlalu berat atau tidak cukup otonom akan membuat opsi ini tidak ekonomis.
  • Ini juga dapat dilakukan melalui adopsi robot pertanian yang meningkat, topik yang kami bahas dalam “Investors Should Take Note: Robotics Is Taking Over Farming”.
• Penyimpanan energi murah untuk menyimpan daya yang dibutuhkan pada hari tanpa matahari atau musim dingin.
  • Ini khususnya dapat dicapai dengan baterai termal, yang dapat menyimpan tenaga surya dan menjaga fasilitas pertanian seperti tempat penampungan hewan indoor tetap hangat di musim dingin.
• Jaringan listrik yang lebih terdesentralisasi dan kuat, agar produksi di ladang terpencil dapat terhubung ke jaringan.
• Pembiayaan yang memadai, karena pertanian sudah merupakan bisnis dengan margin rendah dan belanja modal tinggi, kebanyakan petani akan enggan berinvestasi bila suku bunga terlalu tinggi.
  • Penetapan harga karbon mungkin juga berperan, dengan memungkinkan petani mengurangi emisi mereka menggunakan panel surya.

Daya Pertanian

Masalah utama mencampur pertanian dan pembangkit tenaga surya adalah bahwa secara teori, keduanya bersaing untuk sumber daya yang sama: sinar matahari.

Sinar matahari pada dasarnya adalah sumber energi bagi tanaman yang dibudidayakan, baik itu tanaman pangan maupun rumput di padang. Dalam arti tertentu, pertanian sudah memanen energi surya, meskipun dalam bentuk biomassa yang dapat dimakan bukan listrik.

Jadi pada pandangan pertama, hal ini tampak seperti mimpi yang tidak realistis. Namun ketika ditelusuri lebih dalam, ternyata lebih kompleks daripada sekadar tanaman yang kehilangan sinar matahari karena panel surya.

Fotoinhibisi

Meskipun merupakan penyederhanaan yang nyaman, fotosintesis tanaman dapat dijelaskan secara sederhana seperti

“Cahaya masuk, air, & CO₂ → gula keluar”, padahal prosesnya sebenarnya sangat kompleks.

Sebuah fenomena yang sering terjadi dalam kondisi lapangan terbuka disebut fotoinhibisi.

Ini terjadi ketika sinar matahari terlalu intens untuk diserap tanaman, menyebabkan produksi molekul radikal oksidan yang merusak. Hal ini merusak kemampuan fotosintesis tanaman dan mengurangi hasil panen.

Sumber: Frontiers In Plant Science

Ini berarti pada kebanyakan hari musim panas, terutama di lintang selatan, sinar matahari terlalu kuat dan merusak tanaman. Itu juga berarti sebagian besar energi sinar matahari “terbuang” dan tidak ditangkap oleh tanaman.

Dalam konteks ini, panel surya yang ditempatkan dengan jarak yang tepat dapat memberikan bayangan yang menguntungkan, terutama selama jam puncak sinar matahari.

Mengurangi Penggunaan Air

Bayangan tambahan juga harus membatasi panas di permukaan tanah, karena panas ekstrem dapat merusak hasil panen. Dan hal ini dapat secara keseluruhan mengurangi kebutuhan irigasi.

Dalam beberapa kasus, panel surya bahkan dapat menjadi sumber irigasi. Hal ini disebabkan oleh kecenderungan panel mengembunkan air dari embun pagi dan “menurunkannya” di bawah panel.

Efek ini bisa menjadi lebih kuat bila kita menggunakan hidro-gel penyerap air di bawah panel fotovoltaik. Ini hanya memanfaatkan panas buang dari panel, bukan cahaya yang digunakan untuk menghasilkan listrik.

Selama malam, material mengumpulkan molekul air. Tetapi pada siang hari, ketika matahari memanaskan panel surya, molekul air menguap dan juga membawa energi panas berlebih bersamanya.

Industry Tap

Mendinginkan Panel Surya

Panel surya dapat membantu melindungi tanaman dari cahaya berlebih dan membantu mereka mendingin serta membutuhkan lebih sedikit air.

Namun, tanaman di lapangan juga dapat meningkatkan efisiensi panel surya. Hal ini karena panel surya juga dapat mengalami penurunan kinerja akibat sinar matahari yang berlebihan. Suhu optimal untuk panel surya sekitar 25°C (77°F). Setiap derajat Celsius di atasnya, efisiensi panel biasanya turun antara 0,3% hingga 0,5%.

Hal ini sering menjadi masalah bagi ladang surya di daerah gurun panas, di mana suhu >40‑45°C dapat secara serius merusak ekonomi proyek.

Dengan menguapkan air secara terus‑menerus dan menciptakan penutup tanah yang lembab, tanaman mendinginkan meter pertama udara di atas tanah. Ini dapat mendinginkan panel surya dan meningkatkan hasil beberapa persen, terutama pada hari musim panas terpanas.

Mengintegrasikan Peternakan & Tenaga Surya

Di daerah non‑gurun, masalah umum yang dihadapi operator ladang surya adalah kebutuhan untuk mengendalikan pertumbuhan rumput, atau agar rumput tidak menutupi panel surya.

Hal ini biasanya dikelola dengan mempekerjakan orang untuk mengoperasikan pemotong rumput. Ironisnya, lebih sering daripada tidak, pemotong ini berbahan bakar bensin.

Alternatifnya adalah mengintegrasikan ladang surya dengan hewan ternak seperti domba, angsa, atau sapi. Alih‑alih memotong rumput dengan bahan bakar, rumput dimakan dan secara organik diubah menjadi susu, wol, daging, dan kulit.

Ini memerlukan sedikit desain khusus, karena operator harus memastikan hewan tidak mengunyah kabel atau merusak panel. Namun secara keseluruhan, hewan dapat menjangkau rumput di setiap sudut sambil menghasilkan pendapatan dari lahan, alih‑alih membayar gaji teknisi pemeliharaan.

Sebagai bonus tambahan, panel juga akan memberikan perlindungan bagi hewan dari sinar matahari dan hujan.

Sumber: Rated Power

Dukungan untuk Tanaman Merambat

Salah satu desain yang baru mulai dieksplorasi adalah menggunakan rangka panel surya sebagai struktur penopang bagi tanaman seperti anggur dan tanaman merambat lainnya.

Hal ini dapat mengurangi tenaga kerja yang diperlukan untuk membangun kebun anggur, karena rangka panel surya memiliki fungsi ganda dan sangat kuat. Ini juga akan memberikan manfaat bayangan yang sama, mengurangi kebutuhan irigasi, dll.

Sumber: Vinetur

Saat ini, “vitivoltaik” (vitikultur + fotovoltaik) masih merupakan ide yang relatif eksperimental, terutama karena dapat memengaruhi rasa anggur yang dihasilkan. Dan dalam pembuatan anggur, diperlukan bertahun‑tahun untuk menilai manfaat dan keterbatasannya secara penuh.

Namun, ada banyak uji coba yang sedang berlangsung dengan hasil awal yang menjanjikan, misalnya di Jerman, Prancis, Italia, dan Spanyol.

Panel Bifasial Vertikal

Agrivoltaik dapat memperoleh manfaat dari inovasi dalam teknologi surya. Salah satunya adalah panel bifasial.

Panel ini dirancang untuk menghasilkan listrik dari cahaya yang datang dari depan maupun belakang panel. Hal ini secara keseluruhan dapat meningkatkan hasil energi mereka.

Ini juga dapat memungkinkan jenis instalasi baru, misalnya menempatkan panel secara vertikal, pada sumbu Timur‑Barat.

Instalasi semacam ini dapat memiliki banyak keunggulan:

• Di banyak iklim, matahari siang “meny saturasi” kemampuan panel menyerap cahaya, sehingga mengurangi manfaat menghadap ke selatan penuh.
• Sirkulasi udara yang lebih baik menurunkan suhu panel, mengurangi kehilangan hasil akibat panas berlebih.
• Panel dapat menyerap cahaya yang dipantulkan, misalnya dari ladang bersalju.
• Salju lebih kecil kemungkinannya menutupi panel.
• Sumbu Timur‑Barat memaksimalkan produksi pada pagi dan sore hari ketika permintaan energi paling tinggi dan produksi surya “kurang”.

Sumber: Wikipedia

Ketika dicampur ke dalam agrivoltaik, panel bifasial yang dipasang secara vertikal dapat jauh lebih mudah diintegrasikan ke barisan tanaman tradisional, tanpa mengganggu pengerjaan tanah, penyiangan, dan budidaya yang dilakukan oleh traktor besar.

Surya Terapung

Surya terapung telah dibahas sebagai alternatif untuk ladang surya darat, karena badan air besar seperti kolam dan danau umumnya kurang bernilai dan produktif dibandingkan lahan pertanian.

Di sini juga, panel surya dapat dicampur dengan produksi pangan atau, lebih spesifik, akuakultur.

Sumber: Global Sea Food Alliance

Dalam kebanyakan sistem akuakultur, ikan diberi pakan yang diproduksi di tempat lain, sehingga produksi alga di dalam air (dari sinar matahari) tidak terlalu penting atau bahkan menjadi beban bersih.

Hal ini juga dapat memberikan ladang ikan dengan aliran pendapatan kedua.

Tidak Ada yang Sempurna

Meskipun memiliki banyak keunggulan, instalasi agrivoltaik akan harus menghadapi beberapa isu yang kemungkinan sulit diatasi.

Kompleksitas

Karena mereka menggabungkan 2 sistem yang relatif kompleks, desain agrivoltaik lebih sulit dibuat dan diimplementasikan:

• Harus menemukan kompromi yang tepat antara sinar matahari yang dibutuhkan tanaman dan kepadatan panel surya yang paling padat.
• Harus menyediakan ruang untuk sirkulasi peralatan pertanian yang sering besar dan berat.
• Petani perlu dididik tentang potensi teknologi, dan dibantu dalam proses mengubah lahan menjadi teknik agrivoltaik.

Kehilangan Produktivitas

Meskipun terdapat banyak sinergi potensial, kemungkinan agrivoltaik akan menyebabkan penurunan hasil pertanian dan penurunan hasil fotovoltaik per meter persegi.

Hasil total mungkin lebih besar dibandingkan jika permukaan yang sama dibagi antara satu penggunaan saja.

Tetapi tetap saja, hal ini dapat menimbulkan masalah seperti meningkatnya biaya koneksi panel ke permukaan yang lebih luas atau membatasi efisiensi penyemprotan pestisida dan pupuk.

Kompleksitas tambahan juga dapat menyebabkan tugas yang lebih rumit, yang dapat menambah jam kerja ekstra dan mengurangi efisiensi ekonomi keseluruhan program.

Kesimpulan

Agrivoltaik merupakan arah yang kemungkinan akan diambil oleh ladang surya besar, terutama di wilayah dengan lahan subur yang perlu dipertahankan untuk produksi pangan.

Namun, hal ini akan memakan waktu, karena para ahli perlu mengoptimalkan desain, melatih pemasang surya, meyakinkan petani, menyediakan pembiayaan, dll.

Skenario paling mungkin adalah adopsi oleh inovator awal sementara barisan panjang panel bifasial vertikal yang ditinggikan terintegrasi dengan upaya minimal ke pertanian tradisional.

Dalam jangka panjang, ini mungkin menjadi pemandangan yang jauh lebih umum, terutama bila dikombinasikan dengan armada robot kecil.

Mereka akan menggunakan listrik dari panel ini untuk menanam & memantau tanaman, mengendalikan gulma dengan laser, memetik buah, dll.

Sumber: Advanced.farm

Berinvestasi dalam Agrivoltaik

Agrivoltaik masih, untuk saat ini, merupakan bidang yang relatif baru, dengan kebanyakan profesional surya baru mulai beradaptasi dengan potensinya.

Jadi untuk saat ini, ladang surya sebagian besar bersaing dengan pertanian untuk lahan. Namun di masa depan, lebih dari 500 juta petani di dunia mungkin akan menyediakan tidak hanya pangan bagi populasi global, tetapi juga energi.

Anda dapat berinvestasi di perusahaan surya melalui banyak broker, dan Anda dapat menemukan rekomendasi kami di securities.io untuk broker terbaik di AS, Kanada, Australia, Inggris, serta banyak negara lainnya.

Jika Anda tidak tertarik memilih perusahaan surya tertentu, Anda juga dapat melihat ETF seperti Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), atau Global X China Clean Energy ETF (2809.HK), yang akan memberikan eksposur yang lebih terdiversifikasi untuk memanfaatkan industri surya dan energi bersih.

Anda juga dapat membaca artikel kami tentang “10 Saham Tenaga Surya Teratas untuk Diinvestasikan”.

Perusahaan Surya

1. Daqo New Energy Corp.

Perusahaan China ini adalah salah satu pemimpin dunia dalam produksi polisilikon, komponen utama untuk pembuatan panel surya. Hal ini juga menjadikan Daqo sebagai salah satu pilar pendiri dominasi China atas sektor manufaktur surya.

Perusahaan ini telah meningkatkan kapasitas produksinya dengan sangat cepat, lebih dari 8 kali lipat sejak 2019.

Sumber: Daqo

Posisi Daqo di tengah rantai pasokan panel surya memungkinkannya mendapatkan manfaat besar dari pertumbuhan sektor, dengan pendapatan naik dari $0,68 Miliar pada 2020 menjadi $4,6 Miliar pada 2022. Setelah lonjakan pada 2022, harga polisilikon menurun, menyebabkan harga saham jatuh dari puncaknya pada 2021.

Komunikasi dan situs web perusahaan sedikit kurang menarik, namun hal ini tidak luar biasa bagi perusahaan B2B industri, yang lebih fokus pada citra di dalam industri daripada publik luas atau investor asing.

Sahamnya diperdagangkan dengan valuasi yang sangat murah dibandingkan P/E atau arus kas. Hal ini sebagian karena kontroversi, dengan perusahaan terkait penggunaan tenaga kerja paksa di Xinjiang dan pembicaraan di Washington DC tentang sanksi tambahan terhadap perusahaan yang beroperasi di wilayah tersebut.

Investor harus menyadari bahwa saham Daqo membawa risiko geopolitik yang sangat nyata dan potensi keuangan yang besar karena valuasi yang rendah.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko adalah salah satu produsen panel surya terbesar di dunia, dan berbasis terutama di China. Untuk menghindari tarif, perusahaan ini mendiversifikasi basis produksinya, dengan pembuatan wafer silikon di Vietnam serta pembuatan sel surya di Malaysia dan AS.

Sumber: Jinko Solar

Bagaimanapun, perusahaan ini tidak terlalu tergantung pada pasar Barat, dengan China, Asia Pasifik (APAC), dan pasar berkembang menjadi mayoritas bisnisnya.

Sumber: Jinko Solar

Jinko telah mengirimkan 230 GW sel surya dalam sejarah perusahaan dan 20 GW pada Q1 2024, naik dari 14,5 GW hanya setahun lalu.

Ini menjadikan Jinko nomor 1 dalam industri fotovoltaik.

Sel surya paling canggih Jinko, tipe N, mencapai efisiensi energi luar biasa 25,8%. Ia juga menawarkan panel bifasial.

Pada 2023, tipe N menyumbang mayoritas penjualan Jinko, mewakili 80 % dari total pengiriman, dengan kapasitas tambahan dari fasilitas produksi 56 GW yang diperkirakan mencapai kecepatan penuh pada akhir 2024 untuk mencapai 90 % pengiriman pada akhir tahun.

Total kapasitas produksi diperkirakan mencapai 120‑130 GW, atau hampir setengah dari total produksi kumulatif perusahaan sepanjang sejarahnya.

Untuk menyeimbangkan profil produknya, Jinko Solar juga meluncurkan NeoGreen, panel surya tipe N pertama yang diproduksi sepenuhnya dengan energi terbarukan (alih-alih batu bara yang umum digunakan di China).

Pertumbuhan kapasitas produksi Jinko yang ultra‑agresif mencerminkan keyakinan perusahaan pada teknologi tipe N dan ambisinya untuk merebut pasar ekspor Asia, Afrika, dan Amerika Selatan. Dan prospek keseluruhan tenaga surya untuk mengambil alih sistem energi dunia.