Cerobong Tenaga Surya: Solusi Energi yang Layak Atau Banyak Udara Panas?

Kami menganggap kekuatan yang kami hasilkan berasal dari berbagai sumber yang berbeda. Minyak, gas, batu bara, nuklir, angin… sangat bervariasi! Namun mereka semua pada dasarnya bertujuan untuk menggerakkan gas melalui turbin untuk memutar generator dan menghasilkan jus. Bahkan beberapa pembangkit listrik tenaga surya bekerja dengan cara ini, menggunakan energi matahari untuk memanaskan air menjadi uap untuk memutar beberapa bilah dan menjaga lampu tetap menyala.

Menara tenaga surya juga bekerja berdasarkan prinsip-prinsip dasar ini, tetapi dalam konfigurasi yang agak unik. Manusia belum pernah membangun banyak cerobong asap besar sejak awal Era Industri, dan jika teknologi ini masuk akal, maka kita bisa melakukannya lagi. Mari kita cari tahu cara kerjanya dan apakah itu sepadan dengan semua keributannya, atau apakah itu hanya sekedar basa-basi.

Kau memutarku ke atas, sayang, ke atas

Konsep menara tenaga surya relatif mudah dipahami. Idenya adalah untuk menciptakan struktur tipe rumah kaca besar yang mengelilingi cerobong vertikal tinggi. Saat energi matahari melewati kaca rumah kaca, ia memanaskan udara di dalamnya serta lantai dan isi lainnya. Karena rumah kaca, pada umumnya, tidak sepenuhnya terbuka terhadap atmosfer, panas tidak dapat langsung hilang melalui konveksi, sehingga udara di dalamnya cenderung menjadi lebih panas dibandingkan suhu lingkungan. Kecuali cerobong asap. Ketika udara di bawah rumah kaca semakin hangat, kepadatannya menjadi berkurang, dan karena gaya apung, ia ingin bergerak ke atas, dan satu-satunya jalan keluar adalah melalui cerobong asap. Dengan demikian, turbin dapat dipasang di dasar cerobong asap untuk menangkap energi dari udara saat bergerak naik dan keluar menara.

Selain pembangkit listrik sederhana, menara tenaga surya juga menawarkan potensi penyimpanan energi, seperti bendungan pembangkit listrik tenaga air. Matahari dapat digunakan untuk memanaskan udara di bawah rumah kaca, namun udara tersebut tidak harus langsung melewati cerobong asap. Ini dapat disimpan untuk beberapa waktu sebelum melewati turbin dan naik ke tumpukan. Beberapa konsep mengusulkan untuk lebih meningkatkan kemampuan penyimpanan dengan menambahkan tangki air besar sebagai penyerap panas di bawah rumah kaca. Namun, seperti semua penyimpanan termal, penyimpanan ini mempunyai batas waktu, karena udara di rumah kaca mulai kehilangan energi ketika matahari terbenam dan suhu sekitar turun.

Rekayasa sederhana memberi tahu kita bahwa potensi keluaran daya terutama bergantung pada seberapa banyak udara hangat yang Anda miliki untuk memutar turbin, dan seberapa banyak Anda dapat menggerakkannya. Dengan demikian, area pengumpul rumah kaca yang lebih besar akan memiliki potensi listrik yang lebih besar. Begitu juga dengan cerobong asap yang lebih tinggi, yang akan menciptakan perbedaan tekanan yang lebih besar antara udara panas di permukaan tanah dan udara sekitar yang lebih dingin di bagian atas. Seperti yang Anda bayangkan, tidak ada sejumlah besar energi yang tersimpan di udara seperti sebelumnya dihangatkan sedikit oleh matahari. Jadi, untuk mendapatkan hasil yang signifikan, Anda memerlukan kolektor yang besar dan cerobong asap yang besar. Jika Anda bertanya-tanya tentang skalanya, Anda sebaiknya mempertimbangkan cerobong asap yang tingginya ratusan meter, dan rumah kaca diukur dalam kilometer persegi.

Sebagai panduan, satu proyek yang diusulkan di Australia Barat berjanji akan menghasilkan listrik sebesar 200 MW. Pengorbanannya? Proyek ini melibatkan menara setinggi 1 km dan kolektor berdiameter 10 km, yang akan dibangun dengan biaya $1.67 miliar. Tim teknik di balik gagasan tersebut, Schlaich Bergermann dan Partner, mencatat bahwa menara tenaga surya yang bergerak ke atas benar-benar hanya masuk akal pada skala yang sangat besar. Instalasi yang lebih kecil tidak memiliki biaya yang bersaing dengan panel surya fotovoltaik, tetapi instalasi yang lebih besar dapat bersaing. Fasilitas yang besar menghasilkan listrik yang cukup untuk mengimbangi biaya konstruksi yang besar, dan biaya pemeliharaan yang berkelanjutan tidak mahal, karena hanya melibatkan menjaga turbin dan generator tetap beroperasi. Misalnya, tidak ada panel kotor yang perlu dibersihkan.

Secara umum, menara tenaga surya yang bergerak ke atas sebagian besar masih bersifat konseptual, dengan hanya sedikit proyek nyata yang dibangun. Contoh terbaik dari menara arus ke atas surya yang sebenarnya adalah upaya skala kecil yang dibangun di Manzanares, sebuah lokasi di selatan Madrid, Spanyol pada tahun 1982. Dibangun dengan output 50 kW, dan dimaksudkan untuk beroperasi hanya selama 3 tahun. Pada akhirnya menara ini beroperasi selama 7 tahun, sebelum runtuh pada tahun 1989 karena angin badai dan kabel-kabel yang berkarat yang menahan menara setinggi 194 meter itu. Cerobong asap tersebut dipasangkan dengan kolektor berdiameter 244 meter, menggunakan kombinasi kaca dan membran plastik untuk membuat rumah kaca.

Baru-baru ini, proyek percontohan lain telah bereksperimen dengan teknologi ini. Para peneliti di Botswana bereksperimen dengan bangunan skala kecil yang tingginya hanya 22 meter dengan kolektor kecil berdiameter 15 meter. Sejak saat itu, negara ini beralih ke konsep fotovoltaik dan tenaga surya terkonsentrasi.

Upaya Tiongkok sedikit lebih maju, namun tidak banyak. Di Jinshawan, proyek senilai $200 juta mencakup pembangunan menara surya di lahan gurun kembali 2010. Ini menggabungkan pembangkitan tenaga surya ke atas dengan pintu masuk udara khusus yang memungkinkannya menangkap tenaga dari angin yang ada juga. Rencana besarnya adalah pembangunan diperluas dalam beberapa tahap hingga akhirnya menghasilkan 27.5 megawatt, namun hal tersebut tidak pernah tercapai. Tenaganya hanya mencapai 200 kilowatt, dan diganggu oleh pecahnya panel kaca di pengumpul rumah kaca. Awalnya seharusnya memiliki cerobong asap setinggi 200 meter, tetapi karena adanya bandara terdekat, cerobong asap tersebut hanya dapat dibangun setinggi 50 meter. Hal ini sangat membatasi perbedaan tekanan yang tersedia untuk membantu menghasilkan tenaga dari udara panas. Proyek berlanjut selama beberapa tahun, namun hanya memberikan sedikit kesan.

Menara tenaga surya ke atas tentu saja merupakan konsep yang menarik. Mereka mengandalkan fisika sederhana dan mudah dimengerti. Namun, untuk menghasilkan listrik yang berarti, mereka memerlukan lahan yang luas dan menara yang sangat tinggi. Hal-hal tersebut menimbulkan sejumlah besar tantangan, banyak di antaranya hanya terkait dengan konstruksi dan tata guna lahan, dan masih banyak lagi hal-hal yang belum diketahui.

Sebagai perbandingan, sekarang kita telah mempelajari cara menempelkan panel surya di setiap permukaan datar yang ada, dan mampu menghasilkan listrik sejumlah besar listrik melalui rute itu. Heck, mereka seimbang menempelkannya di atas air sekarang. Hanya sedikit pemerintah atau dunia usaha yang mau menerima proyek pembangkit listrik yang melibatkan konstruksi dalam skala besar ketika ada rute yang lebih mudah untuk ditempuh. Tampaknya teknologi telah melewati titik di mana cerobong asap tenaga surya mungkin bisa digunakan, tapi siapa yang tahu! Mungkin suatu hari nanti, seseorang yang memiliki banyak uang dan memiliki selera terhadap megaproyek mungkin akan mewujudkannya lagi.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://hackaday.com/2024/01/15/solar-chimneys-viable-energy-solution-or-a-lot-of-hot-air/