Cara Tenaga Surya, Angin dan Air Bekerja — dan Mengapa Jaringan Sedang Dibangun Kembali di Sekitarnya

Listrik terbarukan dihasilkan dari sumber-sumber yang terisi ulang secara alami — sinar matahari, angin, air yang mengalir, panas bumi, dan bahan organik — daripada bahan bakar yang dibakar dan habis. Menurut Administrasi Informasi Energi AS (EIA), setiap teknologi mengubah kekuatan alam yang berbeda menjadi listrik melalui mekanisme yang unik, dan bersama-sama mereka sekarang membentuk ulang cara jaringan tenaga listrik direncanakan dan dioperasikan di seluruh dunia.

Bagaimana setiap teknologi mengubah alam menjadi listrik

Panel fotovoltaik surya (PV) menggunakan sel surya yang mengubah sinar matahari secara langsung menjadi listrik, seperti dijelaskan oleh EIA, sementara teknologi terpisah, pemanas termal surya, menggunakan kolektor untuk menyerap sinar matahari dan memanaskan air atau udara untuk pemanasan ruang dan air daripada menghasilkan listrik. Turbin angin, biasanya dikelompokkan menjadi ladang angin, menangkap energi kinetik udara yang bergerak dan mengubahnya menjadi listrik; di Amerika Serikat sebagian besar ladang angin beroperasi di wilayah pusat, dengan proyek lepas pantai dalam perencanaan.

Pembangkit listrik tenaga air menggunakan air yang mengalir atau jatuh dari bendungan dan sungai untuk memutar turbin yang terhubung ke generator, menurut EIA. Bentuk terkait, pembangkit listrik tenaga air penyimpanan pompa, memindahkan air antara dua waduk pada elevasi berbeda, secara efektif menyimpan energi dengan memompa air ke atas ketika listrik melimpah dan melepaskannya ke bawah untuk menghasilkan daya ketika diperlukan. Pembangkit panas bumi memanfaatkan panas dari interior Bumi, sementara fasilitas biomassa membakar sisa kayu, limbah padat perkotaan, atau biogas untuk menghasilkan daya.

Energi terbarukan tumbuh lebih cepat daripada sumber tenaga lainnya

Pembuatan listrik terbarukan global diproyeksikan meningkat dari 9.900 terawatt-jam (TWh) pada 2024 menjadi 16.200 TWh pada 2030, peningkatan 60%, menurut laporan Renewables 2025 IEA. Badan ini memproyeksikan bahwa energi terbarukan akan melampaui pembangkitan tenaga batu bara pada akhir 2025, atau paling lambat pertengahan 2026 tergantung pada produksi tenaga air, menjadikan energi terbarukan sebagai sumber listrik terbesar dunia. Pada 2030, energi terbarukan diperkirakan akan memasok sekitar 43% dari pembuatan listrik global, naik dari 32% pada 2024, dan memenuhi lebih dari 90% dari pertumbuhan permintaan listrik global selama periode itu.

Surya PV mendorong sebagian besar ekspansi ini, menyumbang lebih dari setengah dari peningkatan pembuatan terbarukan yang diproyeksikan hingga 2030, kata IEA. Angin berkontribusi sekitar 30% dari peningkatan, dengan angin darat diperkirakan menambah 732 gigawatt (GW) kapasitas baru dan angin lepas pantai 140 GW — lebih dari dua kali periode lima tahun sebelumnya. Tenaga air diproyeksikan menambah lebih dari 154 GW kapasitas baru, sementara kapasitas penyimpanan pompa tenaga air diperkirakan akan dua kali lipat menjadi 16,5 GW penambahan tahunan pada 2030.

Badan Energi Terbarukan Internasional (IRENA) melaporkan bahwa kapasitas tenaga terbarukan global mencapai 5,14 terawatt (TW) pada akhir 2025 setelah 692 GW penambahan selama tahun tersebut, menurut ringkasan data IRENA yang dipublikasikan oleh pv magazine USA. Surya menyumbang sekitar 511 GW dari pertumbuhan itu — kurang lebih 75% dari total penambahan terbarukan — dan energi terbarukan mencakup 49% dari semua kapasitas tenaga global yang terpasang dan 85,6% dari semua ekspansi kapasitas tenaga yang ditambahkan di seluruh dunia pada 2025.

Di Amerika Serikat, angin dan surya mencapai rekor baru

Angka nasional mencerminkan tren global. EIA melaporkan bahwa angin dan surya skala utilitas bersama-sama menghasilkan rekor 17% dari listrik AS pada 2025; termasuk surya atap skala kecil, pangsa gabungan mencapai 19% dari total pembuatan bersih. Tenaga angin menghasilkan 464.000 gigawatt-jam (GWh), 3% lebih banyak daripada pada 2024, sementara output surya skala utilitas melompat 34% menjadi 296.000 GWh dan surya skala kecil naik 11% menjadi 93.000 GWh. Dua dekade sebelumnya, pada 2005, angin dan surya skala utilitas memasok kurang dari 1% dari listrik AS, kata EIA.

Mengapa daya variabel memaksa jaringan untuk berubah

Tidak seperti pembangkit listrik yang membakar bahan bakar yang dapat beroperasi sesuai permintaan, output surya dan angin bergantung pada cuaca dan waktu dalam sehari — apa yang disebut IEA dan industri sebagai energi terbarukan variabel. Laporan Renewables 2025 IEA mengatakan bahwa seiring dengan ekspansi surya PV dan angin dengan cepat, pembatasan — ketika operator jaringan mengurangi output terbarukan karena batasan transmisi, persyaratan stabilitas, atau kelebihan pasokan mencegah sistem menyerap semua daya — terjadi lebih sering dan di lebih banyak tempat. Secara terpisah, Update Tengah Tahun Kelistrikan 2025 IEA mencatat lonjakan tajam dalam jam dengan harga listrik negatif, ketika pasokan melebihi permintaan: Jerman, Belanda, dan Spanyol mengalami harga negatif dalam 8–9% jam di semester pertama 2025, naik dari 4–5% pada 2024.

IEA menggambarkan ini sebagai 'kebutuhan mendesak untuk fleksibilitas yang lebih besar dalam pasokan dan permintaan,' menunjuk ke penyimpanan baterai, respons permintaan, dan aturan pasar yang diperbarui sebagai solusi. Mengatasi ketidaksesuaian antara pembuatan variabel dan permintaan yang stabil memerlukan apa yang disebut badan agensi sebagai strategi komprehensif yang melibatkan transmisi, fleksibilitas, dan perencanaan sistem terkoordinasi — daripada perbaikan tunggal.

'Transformasi jaringan' sebenarnya berarti apa

• Penyimpanan: baterai dan penyimpanan pompa tenaga air menyerap kelebihan output surya dan angin dan melepaskannya ketika pembuatan turun, yang IEA kutip sebagai pusat dalam mengelola variabilitas.
• Transmisi: saluran daya baru memindahkan listrik dari wilayah yang berangin atau cerah ke pusat populasi, bagian dari apa yang disebut IEA sebagai perencanaan sistem terkoordinasi.
• Permintaan fleksibel: mengalihkan penggunaan listrik agar sesuai dengan periode output terbarukan tinggi, salah satu alat yang direkomendasikan IEA bersama penyimpanan.
• Penambahan kapasitas penyimpanan pompa tenaga air diperkirakan akan dua kali lipat menjadi 16,5 GW per tahun pada 2030, menurut IEA, sebagian untuk mengatasi tantangan integrasi di Eropa.