Energi Terbarukan Dijelaskan: Bagaimana Tenaga Surya, Angin, Air, Panas Bumi dan Biomassa Bekerja

Lima sumber energi terbarukan utama

Administrasi Informasi Energi AS (EIA) mengidentifikasi lima sumber energi terbarukan utama yang digunakan untuk listrik dan panas: biomassa, panas bumi, tenaga air, surya dan angin. Masing-masing mengubah sumber daya alam yang berbeda — sinar matahari, udara bergerak, air mengalir, panas bumi atau bahan organik — menjadi energi yang dapat digunakan.

Energi surya

EIA menjelaskan tiga teknologi surya: sel fotovoltaik (PV) yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik, sistem termal surya yang memanaskan air atau udara untuk bangunan, dan kolektor surya terkonsentrasi yang memanaskan fluida yang digunakan untuk menghasilkan listrik.

Energi angin

Turbin angin mengubah udara bergerak menjadi listrik dan biasanya dikelompokkan ke dalam ladang angin. Menurut EIA, sebagian besar ladang angin AS saat ini beroperasi di wilayah Tengah negara, dengan ekspansi angin lepas pantai yang direncanakan.

Tenaga air

Tenaga air menghasilkan listrik dari air yang mengalir. EIA membedakan tenaga air konvensional, yang menggunakan bendungan atau aliran sungai untuk memutar turbin, dari tenaga air penyimpanan pompa, yang memindahkan air antara dua waduk pada ketinggian berbeda untuk menyimpan dan melepaskan energi.

Energi panas bumi

Energi panas bumi adalah panas dari dalam Bumi. Penjelasan panas bumi EIA mencantumkan tiga kegunaan: mandi di mata air panas, memanaskan bangunan, dan menghasilkan listrik.

Energi biomassa

Energi biomassa berasal dari bahan tanaman yang tidak terfosil. EIA mengelompokkannya ke dalam tiga kategori: biofuel seperti etanol dan biodiesel untuk transportasi, limbah padat perkotaan dan biogas yang dibakar untuk menghasilkan listrik, dan kayu — residu dari kehutanan dan pelet kayu yang digunakan untuk pemanasan dan memasak. EIA mencatat bahwa kayu adalah sumber energi terbarukan terbesar kedua di Amerika Serikat.

Kapasitas global versus campuran listrik AS

Kedua metrik di bawah tidak dapat dibandingkan secara langsung: angka global mengukur kapasitas terpasang (output maksimum yang dapat dihasilkan teknologi), sementara angka AS mengukur bagian aktual listrik yang dihasilkan pada 2023. Data kapasitas global untuk akhir 2024 berasal dari Agensi Energi Terbarukan Internasional (IRENA), seperti yang dilaporkan oleh Balkan Green Energy News; pangsa generasi AS berasal dari EIA.

Secara global, total kapasitas terbarukan mencapai 4,49 TW pada akhir 2024, meningkat 585 GW (+15,1%) dari 2023 — peningkatan tahunan terbesar dalam catatan, menurut data IRENA yang dikutip oleh Balkan Green Energy News. Tenaga surya dan angin bersama-sama menyumbang mayoritas besar pertumbuhan itu, sementara tenaga air, bioenergi dan panas bumi berkembang lebih lambat. Di Amerika Serikat, energi terbarukan secara keseluruhan memasok 21,4% dari pembangkitan listrik utility-scale pada 2023, di belakang bahan bakar fosil (60,0%) dan di depan nuklir (18,6%), menurut EIA; angin adalah kontributor terbarukan terbesar tunggal.

Laporan yang sama mencatat bahwa China menyumbang 63,8% dari semua kapasitas terbarukan yang ditambahkan secara global pada 2024, termasuk 70,5% dari tenaga angin baru dan 61,5% dari kapasitas fotovoltaik surya baru, dan bahwa negara itu sekarang memegang lebih dari setengah kapasitas surya global di 888 GW.

Cara memeriksa sumber terbarukan mana yang sesuai untuk lokasi

Berdasarkan cara setiap teknologi bekerja menurut EIA, ini adalah pemeriksaan dasar yang digunakan untuk menentukan apakah sumber terbarukan cocok untuk situs tertentu:

1. Periksa paparan sinar matahari: sistem PV surya dan termal surya bergantung pada konversi sinar matahari langsung menjadi listrik atau panas, jadi paparan matahari yang konsisten adalah persyaratan utama.
2. Menilai pola angin lokal: turbin angin membutuhkan angin yang cukup dan konsisten; di AS, sebagian besar ladang angin yang ada terkonsentrasi di wilayah Tengah, dengan situs lepas pantai sedang dikembangkan secara terpisah.
3. Cari air yang mengalir: tenaga air konvensional memerlukan bendungan atau aliran sungai yang cukup kuat untuk memutar turbin, sementara tenaga air penyimpanan pompa memerlukan dua waduk pada ketinggian berbeda.
4. Identifikasi panas panas bumi: EIA mencantumkan mata air panas, pemanasan bangunan dan pembangkitan listrik sebagai kegunaan utama panas panas bumi, jadi mata air panas lokal atau sumber daya panas bawah tanah menunjukkan potensi untuk kegunaan ini.
5. Amankan umpan biomassa: ketersediaan residu kayu, limbah padat perkotaan, sumber biogas, atau tanaman untuk biofuel menentukan apakah produksi energi biomassa praktis, karena masing-masing memerlukan pasokan bahan organik yang stabil.

Mengapa campuran itu penting

Tidak ada sumber terbarukan tunggal yang mendominasi kedua ukuran. Tenaga surya memimpin dalam kapasitas terpasang global, tenaga air adalah sumber terbarukan terbesar berdasarkan kapasitas setelah surya, dan angin memasok pangsa terbesar dari pembangkitan listrik terbarukan AS yang sebenarnya. Perbedaan mencerminkan bagaimana kapasitas (apa yang dapat dihasilkan pabrik secara teoritis) berbeda dari generasi (apa yang benar-benar dihasilkan).