Tenaga surya terkonsentrasi

Tenaga surya terkonsentrasi (bahasa Inggris: Concentrated solar power) (juga disebut panas surya terkonsentrasi, dan CSP) menghasilkan tenaga surya dengan menggunakan cermin atau lensa untuk memusatkan banyak sinar matahari ke area kecil. Listrik dihasilkan ketika cahaya terkonsentrasi diubah menjadi panas (energi panas matahari) yang menggerakkan mesin kalor (biasanya turbin uap) yang terhubung ke generator tenaga listrik  atau menggerakkan reaksi termokimia (eksperimental Hingga  2013).
CSP memiliki total kapasitas terpasang dunia 5.500 MW pada 2018, naik dari 354 MW pada tahun 2005. Meskipun tidak ada kapasitas baru memasuki operasi komersial di Spanyol sejak 2013, Spanyol menyumbang hampir setengah dari kapasitas dunia, pada 2.300 MW, menjadikan negara ini pemimpin dunia pada akhir 2018. Amerika Serikat mengikuti dengan 1.740 MW. Ketertarikan juga menonjol di Afrika Utara dan Timur Tengah, serta India dan Cina. Pasar global telah didominasi oleh pembangkit palung parabola, yang menyumbang 90% pabrik CSP pada satu waktu. Proyek CSP terbesar di dunia adalah Fasilitas Tenaga Surya Ivanpah (392 MW) di Amerika Serikat (yang menggunakan teknologi menara tenaga surya), Pembangkit Listrik Tenaga Surya Noor / Ouarzazate (360 MW) di Maroko (yang menggunakan palung parabola) dan Dhursar (125 MW) di India (yang menggunakan reflektor Fresnel).
Dalam kebanyakan kasus, teknologi CSP saat ini tidak dapat bersaing dalam harga dengan panel surya fotovoltaik, yang telah mengalami pertumbuhan besar dalam beberapa tahun terakhir karena penurunan harga dan biaya operasi yang jauh lebih kecil. CSP umumnya membutuhkan sejumlah besar radiasi matahari langsung, dan pembangkit energinya turun secara dramatis dengan tutupan awan. Ini berbeda dengan fotovoltaik, yang dapat menghasilkan listrik juga dari pancaran difusi.
Namun, keuntungan CSP daripada konversi fotovoltaik adalah bahwa sebagai teknologi termal, pabrik CSP dapat menggabungkan penyimpanan energi termal, yang menyimpan energi baik dalam bentuk panas yang masuk akal, atau sebagai panas laten (misalnya menggunakan garam leleh) yang memungkinkan pembangkit ini untuk terus menghasilkan listrik kapan pun dibutuhkan, baik siang maupun malam hari. Ini membuat CSP menjadi sebuah sumber tenaga surya yang dapat dikirim saat dibutuhkan. Ini sangat berharga bagi tempat-tempat yang telah mengalami penetrasi PV yang tinggi, seperti California. Hal ini dikarenakan puncak kebutuhan energi saat malam hari meningkat, sedangkan output PV melemah saat matahari terbenam (sebuah fenomena yang disebut sebagai kurva bebek).
Pada 2017, CSP mewakili kurang dari 2% kapasitas terpasang pembangkit listrik tenaga surya di seluruh dunia. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, penurunan harga pabrik CSP membuat teknologi ini kompetitif dengan pembangkit listrik beban-dasar lainnya menggunakan fosil dan bahan bakar nuklir bahkan dalam kelembaban tinggi dan atmosfer berdebu di permukaan laut, seperti Uni Emirat Arab. Tarif CSP beban dasar di wilayah Atacama Chili yang sangat kering mencapai di bawah ¢ 5.0 / kWh pada lelang 2017.

Sejarah

Menurut legenda, Archimedes menggunakan "kaca yang membakar" untuk memusatkan sinar matahari pada armada Romawi yang menyerang dan mengusir mereka dari Sirakusa. Pada tahun 1973, seorang ilmuwan Yunani, Dr. Ioannis Sakkas, ingin tahu apakah Archimedes benar-benar dapat menghancurkan armada Romawi pada tahun 212 SM, membariskan hampir 60 pelaut Yunani, masing-masing memegang cermin berbentuk bujur sangkar untuk menangkap sinar matahari dan mengarahkannya pada siluet kayu lapis tertutup tar sejauh 49 m (160 ft). Kapal terbakar setelah beberapa menit; namun, sejarawan terus meragukan kisah Archimedes.
Pada tahun 1866, Auguste Mouchout menggunakan palung parabola untuk menghasilkan uap untuk mesin uap surya pertama. Paten pertama untuk pengumpul surya diperoleh oleh Alessandro Battaglia Italia di Genoa, Italia, pada tahun 1886. Selama tahun-tahun berikutnya, investor seperti John Ericsson dan Frank Shuman mengembangkan perangkat tenaga surya terkonsentrasi untuk irigasi, refrigasi, dan kereta api. Pada tahun 1913 Shuman menyelesaikan stasiun energi panas matahari parabola 55 HP di Maadi, Mesir untuk irigasi. Sistem tenaga surya pertama yang menggunakan piringan cermin dibangun oleh Dr. R.H. Goddard, yang sudah terkenal dengan penelitiannya tentang roket berbahan bakar cair dan menulis sebuah artikel pada tahun 1929. Ia menegaskan bahwa semua hambatan sebelumnya telah diatasi.
Profesor Giovanni Francia (1911–1980) merancang dan membangun pembangkit tenaga surya terkonsentrasi pertama, yang mulai beroperasi di Sant'Ilario, dekat Genoa, Italia pada tahun 1968. Pembangkit ini memiliki arsitektur pembangkit menara listrik terkini dengan penerima surya di pusat lapangan yang penuh dengan pengumpul surya. Pembangkit ini mampu menghasilkan 1 MW dengan uap super panas pada kondisi 100 bar dan 500 °C. Menara Solar One 10 MW dikembangkan di California Selatan pada tahun 1981. Solar One diubah menjadi Solar Two pada tahun 1995, menerapkan desain baru dengan campuran garam leleh (60% natrium nitrat, 40% kalium nitrat) sebagai fluida kerja dan sebagai media penyimpanan. Pendekatan garam cair terbukti efektif, dan Solar Two beroperasi dengan sukses sampai dinonaktifkan pada tahun 1999.  

Teknologi saat ini

Teknologi berkonsentrasi ada dalam empat jenis optik, yaitu palung parabola, piringan, reflektor Fresnel linear ringkas, dan menara tenaga surya. Palung parabola dan pemusat reflektor Fresnel linier diklasifikasikan sebagai jenis pengumpul fokus linier. Piringan dan menara tenaga surya sebagai jenis fokus titik. Pengumpul fokus linier mencapai konsentrasi sedang (faktor 50 kali matahari ke atas), dan kolektor fokus titik mencapai faktor konsentrasi tinggi (lebih dari 500 kali matahari). Meski sederhana, pengumpul surya ini cukup jauh dari konsentrasi maksimum teoretis. Sebagai contoh, konsentrasi termal dari palung parabola memberikan tenaga sekitar 1/3 dari tenaga maksimum teoritis. Mendekati tenaga maksimum teoritis dapat dicapai dengan menggunakan pengumpul yang lebih rumit berdasarkan optik nonpencitraan.
Berbagai jenis pengumpul menghasilkan temperatur puncak yang berbeda dan efisiensi termodinamika yang berbeda-beda, karena perbedaan cara dalam melacak matahari dan memfokuskan cahaya. Inovasi baru dalam teknologi CSP mengarahkan sistem ini untuk menjadi lebih hemat biaya.