Oleh : Maris Sania Shafarra Erwanti/EQ

Editor : Bill Sean Saragih/EQ

Layouter : Mary Jane/EQ

Mengapa kita masih  di ambang pintu renewable energy? 

Hampir 50% dari seluruh emisi gas rumah kaca  disumbang oleh sektor energi, terlebih melalui produksi listrik, manufaktur, bahan kimia, transportasi, dan pelayaran serta penerbangan. Listrik dan panas sebesar 31%, transportasi 15%, kehutanan 6%, dan manufaktur 12%. Berdasarkan Gambar 1. pie chart di bawah , semua jenis produksi energi menyumbang sebesar 72% dari seluruh emisi. Angka-angka ini menyoroti peran penting sektor energi khususnya listrik terhadap emisi gas rumah kaca global, sehingga transisi ke sumber EBT merupakan strategi utama untuk mengurangi emisi dan mitigasi perubahan iklim. 

Meski terdengar sulit diwujudkan dan perlu banyak tenaga yang dikerahkan, energi terbarukan telah mendominasi setidaknya satu per tiga atau 30% dari listrik global (Victoria Seabrook, 2024). Rencana untuk melakukan pemulihan hijau pascapandemi COVID-19 kenyataannya sama sekali tidak terjadi. Industri, manufaktur, dan aktivitas ekonomi lainnya mulai melakukan produksi kembali telah menyumbang peningkatan sebesar 4% terhadap energi secara global yang di mana masih didominasi oleh bahan bakar fosil. Kini sumber listrik dunia masih mengandalkan fosil dan batubara karena sistem produksi bahan bakar fosil sudah sederhana dan mudah diakses, terlebih ada kenyamanan tersendiri bagi produsen karena kepastian suplai. Berbeda dengan energi bersih yang masih memerlukan riset dan pengembangan selama bertahun-tahun dan instalasi yang rumit. Hal ini tentu sangat mengkhawatirkan mengingat rencana transisi global yang masih belum terwujud secara sempurna hingga 2024.

Bagaimana fenomena ini ditemukan? 

Duck Curve pertama kali ditemukan dan diciptakan oleh CAISO (California Independent System Operator), salah satu badan sistem operasi independen tahun 2012. Fenomena Duck Curve memang memiliki istilah unik dalam sektor energi terbarukan karena bentuk grafiknya yang menyerupai siluet bebek. Pada mulanya kurva ini merupakan proyeksi dari periode harian di California selama musim semi ketika keadaan langit masih cerah, tetapi bersuhu dingin sehingga permintaan listrik yang biasa digunakan untuk AC tidak lagi dibutuhkan termasuk pemanas ruangan karena hari masih cenderung masih cerah (Scott Madden, 2016). 

Dalam dinamikanya di kacamata ekonomi, duck curve telah menjadi tantangan bagi utilitas pembangkit listrik. Dengan berkurangnya permintaan akan listrik dari utilitas pembangkit listrik tenaga surya, maka ini berarti pendapatan dari penjualan energi juga berkurang. Apabila melihat Duck Curve di atas, telah terjadi over-supply melebihi permintaan saat peak hour. Overgeneration juga berdampak buruk pada kestabilan ekonomi dan jaringan listrik karena kelebihan supply energi berpotensi merusak generator yang terhubung ke jaringan listrik. Jika energi yang dihasilkan panel surya tidak dapat disimpan atau disalurkan ke industri dan rumah tangga, maka akan terjadi pemborosan. 

Sebagai contoh, pada kenyataannya konsumsi energi di U.S belumlah 100% dari total produksi energi listrik yang dihasilkan dari berbagai sumber daya. Terlihat bahwa terdapat 68% energi yang tidak digunakan (Gambar 7.), sedangkan sebanyak 15-20% energi surya yang seharusnya dapat disalurkan ke pasar harus terpaksa terbuang karena kurangnya kemampuan grid untuk mengelola jenis listrik yang bervariasi seperti matahari dan angin dan minimnya storage energi. Efek dari oversupply ini juga berdampak pada harga jual energi. Ketidakmampuan harga jual energi untuk mengimbangi investasi yang tinggi telah mengakibatkan lambatnya investasi dan sentimen negatif para investor (OECD). Harga listrik yang berasal dari EBT telah menurun signifikan beberapa tahun terakhir seiring peningkatan efisiensi teknologi (Ibeth Nurbaiti, 2022), tetapi energi yang tidak mampu memenuhi kebutuhan pasar sepanjang hari akan menghambat produksi dan menurunkan produktivitas industri secara makro. Itulah mengapa listrik dari energi solar belum mampu memasok sektor industri. 

Apakah kita masih terbelenggu oleh kenyamanan energi fosil? 

Sering kali kita mendengar tentang potensi luar biasa dari energi terbarukan. Namun, dalam praktiknya, transisi ke energi terbarukan bukanlah sebuah tugas yang mudah, terutama jika tantangan yang dimaksud ialah masalah biaya. Sebab, setidaknya dibutuhkan sekitar 19% dari GDP tahunan sebuah negara berkembang untuk mendukung proyek transisi energi setiap tahunnya. Investasi ini mencakup berbagai aspek, mulai dari pembangunan infrastruktur, penelitian, dan pengembangan teknologi operasi, serta pelatihan tenaga kerja. 

Akan tetapi, dalam pembahasan kali ini faktor biaya bukanlah satu-satunya penyebab utama dari fenomena yang kita sebut Duck Curve. Fenomena ketika produksi energi terbarukan, seperti energi surya mencapai puncaknya pada siang hari dan menurun tajam saat matahari terbenam, sementara di sisi lain demand energi justru meningkat. Kini, pemerintah negara-negara berkembang sedang mengusahakan bagaimana mengimplementasikan rencana strategis untuk mewujudkan transisi yang adil dari batu bara ke renewable energy seperti energi surya.

Gambar 4. Levelized Cost of Electricity by Technology  | Sumber : IEA (2020)

Dilihat dari data pada Gambar 2., sejatinya matahari, angin, dan panas bumi merupakan sumber listrik yang lebih murah dibandingkan  batu bara. Listrik yang berasal dari batu bara lebih mahal secara harga daripada matahari/surya. Mengapa demikian? Harga global listrik dari batubara turun dari $111 menjadi $109 atau hanya turun sekitar 2%. Di lain sisi, energi solar dan angin masing-masing turun sebesar 89% dan 70%. Namun perlu diingat sebagai perusahaan listrik, bahwa memproduksi listrik yang murah bukanlah satu-satunya hal yang perlu dipertimbangkan, tetapi juga pasokan yang konsisten dan mampu memenuhi permintaan siang dan malam. Saat ini, jaringan listrik yang kita ketahui mendistribusikan listrik secara real-time yang berarti listrik diproduksi secara konsisten untuk memenuhi kebutuhan konsumen (IEEE, n.d.)

Ketersediaan dan kestabilan pasokan menjadi tugas penting bagi perusahaan pembangkit seperti PLTS di Indonesia. Batu bara masih menjadi sumber energi utama untuk pembangkit listrik karena ketersediaannya yang melimpah meski harganya sedikit lebih mahal dibandingkan energi surya. Energi yang berbasis batu bara dapat lebih diandalkan karena bersifat stabil dan tidak terbatas oleh cuaca (Debbie Firestone et al., 2021). Berbeda dengan batu bara, energi terbarukan seperti matahari dan angin mengalami masalah intermitensi, di mana terkadang energi surya menghasilkan terlalu banyak listrik dan terkadang jumlah yang dihasilkan tidak cukup. Produksi keduanya masih bergantung pada cuaca, sedangkan permintaan naik saat matahari sedang tidak bersinar atau angin tidak bertiup. Masalah inilah yang kemudian dikenal dengan fenomena Duck Curve.

Gambar 5. Negara dengan Penggunaan EBT Tertinggi | Sumber : Wisevoter

Saat ini instalasi energi terbarukan telah meningkat di seluruh dunia terutama negara berkembang. Grafik di atas (Gambar 3.) memproyeksikan 10 negara tertinggi yang menggunakan energi terbarukan dari beberapa bauran, seperti solar, wind, etc. Energi terbarukan ini membantu negara-negara berkembang mencapai kemandirian energi dan menciptakan lapangan kerja baru. Sumber energi terbarukan yang kini sedang populer salah satunya adalah fotovoltaik (PV) atau sering kali disebut panel surya. Fotovoltaik ini memproduksi lebih banyak energi daripada yang dapat digunakan oleh pasar. Duck Curve memproyeksikan adanya ketidakseimbangan waktu antara peak demand dan produksi energi. Peak demand kerap terjadi setelah matahari terbenam, ketika tenaga surya tidak lagi diproduksi, sedangkan supply energi surya membanjiri kapasitas fotovoltaik saat matahari bersinar. 

Kurva permintaan listrik harian di atas (Gambar 4.) merupakan representasi grafis dari permintaan pasar termasuk rumah tangga dan industri secara rata-rata dalam satu hari. Warna-warna di atas merepresentasikan jenis-jenis energi, seperti solar, nuklir, angin, dll. Pada malam hari kisaran pukul 19.00, permintaan listrik mengalami kenaikan lagi dikarenakan ada peningkatan penggunaan penerangan dan peralatan elektronik di rumah tangga. Berbeda dengan kurva supply-nya, penawaran listrik yang berasal dari energi nuklir (paling bawah) cenderung stabil sejak dini hari sampai petang. 

Akan tetapi apabila dilihat dari grafik di atas (Gambar 5), produsen pembangkit energi surya hanya bisa menyuplai pasar mulai pukul 07.00 pagi sampai pukul 18.00 malam. Adopsi energi surya yang tinggi menciptakan tantangan bagi produsen listrik energi surya untuk menyeimbangkan penawaran dan permintaan. 

Lalu apa solusinya? 

Kebanyakan dari kita mungkin akan terlintas ide untuk menyimpan energinya di baterai. Rumah tangga yang menghasilkan listrik sendiri dari panel surya biasanya akan menyimpan energinya di baterai lithium-ion. Namun, strategi ini tidak bisa diterapkan pada utilitas pembangkit listrik skala besar karena resistensi internal yang kurang baik pada baterai. Strategi ini juga menambah biaya instalasi panel surya yang lebih banyak. Telah banyak penelitian menyarankan dua strategi untuk mengatasi fenomena ini. Strategi yang pertama ialah Fatten The Duck yang berarti memberi bebek lebih banyak makanan atau energi selama siang hari ketika makanan atau energi surya sedang melimpah melalui teknologi energy storages. Energi yang berlebih selama siang hari dapat terserap oleh utilitas dan kemudian disimpan menggunakan metode hidrogen. Exceed energy yang dihasilkan akan digunakan untuk elektrolisis dan memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Ketika malam hari atau mencapai peak demand, hidrogen yang tersimpan dalam tangki akan dikonversi kembali menjadi listrik menggunakan sel bahan bakar. Meskipun referensi spesifik mengenai penggunaan metode hydrogen strategi ini kurang, tetapi konsep umumnya melibatkan perubahan praktik atau siklus operasional. Arab Saudi menjadi salah negara yang sedang dan telah mengembangkan penyimpanan energi surya menggunakan metode hidrogen. Proyek ini dijalankan di barat laut Arab Saudi dengan fasilitas pembangkit listrik tenaga suryanya yang memiliki kapasitas 4 gigawatt. 

Strategi yang selanjutnya dikenal dengan istilah Flatten The Duck. Secara sederhana strategi ini berfokus untuk meratakan bagian ekor dan kepala pada kurva bebek dengan mengurangi lonjakan demand dan meningkatkan demand saat bagian perutnya sedang rendah (siang hari). Untuk mengelola demand ini, perlu adanya dorongan untuk konsumen agar menggunakan listrik lebih banyak saat siang hari–mendorong produktivitas sektor industri. Pemaksimalan penggunaan panel surya juga dapat dilakukan, seperti yang telah terjadi di Amerika Serikat, khususnya negara bagian California. Mereka memaksimalkan penggunaan panel surya dengan mengarahkan panel surya ke arah barat saat matahari mulai tenggelam dengan tujuan membantu mengurangi lonjakan permintaan yang terlalu tinggi di sore hari. Selain, itu, mereka juga memasang lebih banyak teknologi pembangkit yang mampu dikendalikan dan menyesuaikan demand (Bastardo, 2023). 

Dampak ekonomi dari dinamika transisi energi listrik konvensional ke energi terbarukan ini cukup signifikan. Duck curve menjadi sebuah tantangan bagi industri konvensional maupun energi, sebab adanya tuntutan untuk menggunakan/menciptakan energi bersih, sehingga mengurangi akumulasi waktu operasional. Hal ini menyebabkan penurunan pendapatan yang kemudian dalam jangka panjang akan menjadi membuat pembangkit listrik tidak lagi ekonomis untuk dipertahankan. Namun, strategi, investasi yang memadai, dan penemuan teknologi sejatinya mampu mendorong visi transisi energi ini secara penuh. 

Melihat dari Sudut Lain

Dalam kacamata ekonomi, sekilas fenomena Duck Curve memang terlihat kompleks, yang berarti menerima fakta bahwa transisi energi membutuhkan cost yang tidak sedikit meskipun listrik yang berasal dari energi surya, angin, dan panas bumi telah mengalami penurunan harga ketimbang listrik yang berasal dari batubara atau fosil. Kita perlu menerima fakta bahwa duck curve bukanlah sebuah masalah, melainkan gejala yang sedang terjadi dalam sistem energi kita. Ini menjadi tanda bahwa kita telah bergerak menuju ke arah yang benar, yakni energi bersih dan sustain. Namun, perlu diingat bahwa perjalanan untuk mewujudkan 20230 zero emission masih sangat panjang. Salah satu solusi untuk menghadapi gejala ini adalah menciptakan penyimpanan energi yang efisien dan terjangkau selain baterai lithium-ion karena harganya yang terlalu mahal dan sulit diadopsi negara-negara berkembang. Meski penuh tantangan, transisi energi merupakan langkah penting yang harus diambil demi masa depan yang berkelanjutan,. Melalui analisis fenomena duck curve, kita dapat mendapat gambaran tentang apa yang dibutuhkan untuk mencapai tujuan tersebut. Meski sulit, tetapi bukan berarti mustahil dilakukan. Bagaimana menurutmu? Apa insight yang kamu dapat setelah mengetahui fenomena ini dari sudut pandang lain? 

References 

Bastardo, S. (2023). Flattening the Duck Curve – Ryan Jewik, Schuyler Huang, Jaden Johnson, Michael Cheng, Kevin Huang. Grand Challenges Initiative. https://blogs.chapman.edu/gci/2023/05/09/flattening-the-duck-curve/ 

Desjardins, J. (2018, May 25). This chart shows just how much energy the US is wasting. World Economic Forum. https://www.weforum.org/agenda/2018/05/visualizing-u-s-energy-consumption-in-one-chart/ 

Duck Chart. (2020). ENERGY TODAY. https://energytoday.energysociety.org/duck-chart.html

Electricity demand. (2023). Our World in Data. https://ourworldindata.org/grapher/electricity-demand?tab=chart&time=earliest..2022&country=~IDN ‌GEI Communications Manager. (2022). GEI Insight: Economics of Solar Energy – Duck Curves – Global Environmental Institute. Geichina.org. http://www.geichina.org/en/gei-insight-economics-of-solar-energy-duck-curves/ 

GEI Communications Manager. (2022). GEI Insight: Economics of Solar Energy – Duck Curves – Global Environmental Institute. Geichina.org. http://www.geichina.org/en/gei-insight-economics-of-solar-energy-duck-curves/ 

Ibeth Nurbaiti, & Ibeth Nurbaiti. (2022, September 15). Perpres 112/2022, Ini Perincian Harga Beli Listrik EBT oleh PLN. @Bisnisindonesia; bisnisindonesia.id. https://bisnisindonesia.id/article/perpres-1122022-ini-perincian-harga-beli-listrik-ebt-oleh-pln

IEEE. (n.d.). Real Time Distribution Analysis for Electric Utilities. https://www.smartgrid.gov/  

Kamalakannan N. (2019, July 10). The Impact of Duck Curve in the Renewable Energy Industry. Beroeinc.com; Beroe Inc. https://www.beroeinc.com/article/impact-duck-curve-renewable-energy-industry/

Pabrik Hidrogen Hijau Terbesar Di Dunia: Melihat Lebih Dekat Proyek Arab Saudi. – PlatoAi ESG. (2024, April). Plato Data Intelligence. https://platoesg.com/id/kawat-plato/pabrik-hidrogen-hijau-terbesar-di-dunia-melihat-lebih-dekat-proyek-Arab-Saudi/ 

Pembiayaan, T., Investasi, D., & Bersih, E. (n.d.). C E F I M. Retrieved May 3, 2024, from https://www2.oecd.org/environment/cc/policy-highlights-clean-energy-finance-and-investment–policy-review-of-indonesia-Bahasa.pdf

Power Data. (2021). Ieso.ca. https://www.ieso.ca/power-data 

The Duck Curve Becomes Extreme in California – Enerdynamics. (2021). Enerdynamics.com. https://www.enerdynamics.com/Energy-Currents_Blog/The-Duck-Curve-Becomes-Extreme-in-California.aspx