Tenaga surya dan gerhana matahari adalah kombinasi yang buruk dan pada hari Senin ketika gerhana matahari total terjadi di seluruh wilayah, para peneliti di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional mulai mengukur seberapa buruk gerhana tersebut.
Dari Texas hingga Midwest hingga negara bagian Atlantik Tengah hingga New England, para insinyur NREL di Golden mencatat dampak langit yang menghitam pada jaringan listrik dalam interval lima menit.
Karena gerhana total berikutnya di AS baru akan terjadi dalam 20 tahun ke depan, tampaknya hal ini bukan masalah yang mendesak, namun Rui Yang, manajer di Pusat Rekayasa Sistem Tenaga NREL, mengatakan ada pelajaran yang lebih luas yang bisa dipetik dari hal ini. empat menit terjun ke dalam kegelapan.
“Gerhana matahari sangat dapat diprediksi, sehingga kita dapat mengamati perubahan dan pemulihan jaringan listrik,” kata Yang. “Hal ini dapat memberi kita gambaran tentang bagaimana kita dapat beroperasi dalam peristiwa serupa, seperti cuaca ekstrem atau kebakaran hutan.”
Hal ini juga akan memberikan wawasan kepada operator jaringan listrik mengenai cara terbaik mengelola sistem mereka dan sumber daya pembangkit mana yang paling efisien. “Kami ingin mengetahui jenis pembangkit listrik apa yang paling membantu,” kata Seong Lok Choi, insinyur utama di pusat sistem tenaga listrik.
Tenaga surya adalah sumber energi dengan pertumbuhan tercepat di AS dan diproyeksikan, bersama dengan penyimpanan baterai, akan mencapai 81% dari kapasitas pembangkit baru pada tahun 2024, menurut Administrasi Informasi Energi AS.
EIA memperkirakan bahwa gerhana total melewati sekitar 6,5 gigawatt, GW, fasilitas pembangkit listrik tenaga surya dari Texas hingga Maine dan gerhana parsial mencakup instalasi 84,8 GW lainnya.
NREL bekerja dengan operator jaringan regional terbesar di negara itu, termasuk California Independent System Operator, atau ISO, Midcontinent ISO, yang melayani Midwest, Southwest Power Pool, yang mencakup Oklahoma utara hingga North Dakota, Interkoneksi PJM, yang wilayahnya mencakup sebagian dari Pesisir Barat Tengah dan Timur serta ISO New York dan New England.
NREL mengumpulkan data mengenai permintaan listrik, keluaran tenaga surya, keluaran dari unit pembangkit lainnya – seperti angin, gas alam, biogas, tenaga air – serta data penyimpanan dan transmisi.
Yang pertama berada di jalur gerhana matahari adalah Texas dan jaringan Dewan Keandalan Listrik Texas, atau ERCOT, dan itu adalah ujian terbesar hari itu.
Texas membangun instalasi tenaga surya dengan kecepatan lebih cepat dibandingkan negara bagian lain mana pun di negara ini.
Sejak tahun 2021, Texas telah memasang lebih dari 15 GW kapasitas tenaga surya, menurut Solar Energy Industries Association, sebuah kelompok perdagangan. Jumlah tersebut setara dengan lima pembangkit listrik tenaga batu bara Comanche 3 di Colorado.
California masih memiliki kapasitas tenaga surya terpasang paling banyak yaitu 44 GW dibandingkan Texas yang sebesar 23 GW, namun dalam 10 tahun ke depan Texas akan menambah 100 GW tenaga surya lagi, melampaui negara bagian terdekat berikutnya dengan selisih 2 banding 1, menurut tenaga surya. proyeksi asosiasi. Colorado memiliki sekitar 4,1 GW tenaga surya.
Lantas, apa yang terjadi saat gerhana melanda Texas?
Antara pukul 12:15 hingga 13:25 waktu Tengah, pembangkitan tenaga surya di Texas anjlok dari 13,5 GW megawatt-jam menjadi 1,3 GW. Tenaga surya tidak turun ke titik nol karena selalu ada beberapa bagian Texas yang tidak berada dalam “totalitas” atau kegelapan total.
Awalnya, penurunan pasokan tenaga surya diisi oleh penyimpanan baterai — sekitar 2,5 GW. Texas memiliki kapasitas baterai 5,6 GW pada tahun 2023 dan diproyeksikan bertambah 6,4 GW lagi pada tahun 2024, menurut EIA.
Kemudian kapasitas berbahan bakar gas meningkat menjadi 27 GW dari 19 GW. Produksi tenaga nuklir dan batu bara sebagian besar masih stabil, yaitu di bawah 11 GW. Sisanya adalah tenaga angin, tenaga air, dan beberapa sumber yang lebih kecil.
Saluran transmisi terus berdengung saat listrik mengalir ke seluruh negara bagian untuk memenuhi kebutuhan daerah-daerah yang berada dalam kegelapan paling dalam. NREL tidak dapat mengukur beban pada saluran transmisi secara langsung tetapi mengikuti harga listrik yang bergerak. Karena adanya aliran listrik, hal ini menciptakan kemacetan di jaringan listrik yang memaksa harga naik.
Sebelum gerhana, tarifnya adalah $50 untuk memindahkan satu megawatt-jam listrik. Kemudian dalam hitungan menit, biayanya melonjak menjadi $870 per megawatt-jam sebelum turun menjadi $500.
Ketika gerhana matahari bergerak ke utara dan timur, jaringan listrik kembali beroperasi normal, dengan keluaran tenaga surya melonjak kembali ke rata-rata per jam sebesar 12,1 GW pada pukul 4 sore, menurut situs web ERCOT.
“Ini adalah kesempatan untuk melihat kondisi ekstrem,” kata Yang. “Kejadian ini memiliki probabilitas rendah namun berdampak besar dan kami ingin mengetahui bagaimana sistem tenaga listrik dapat bekerja pada kejadian tersebut.”