Agrivoltaik, Sistem Bersama PLTS dan Pertanian yang Menjanjikan

Di beberapa negara seperti Amerika Serikat, Jerman, Austria, Italia, Kroasia, Prancis, dan Belanda, saat ini tengah dikembangan apa yang disebut dengan agrivoltaik (agrivoltaic), sebuah akronim dari kata agriculture dan photovoltaic.
Inti dari sistem agrivoltaik atau disebut juga agrofotovoltaik yang digagas oleh Adolf Goetzberger dan Armin Zastrow pada era '80-an adalah penggunaan bersama area lahan untuk pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) berbasis fotovoltaik (PV) dan untuk lahan pertanian.
Koeksistensi antara tanaman PLTS memberi keuntungan dengan saling berbagi cahaya. Panel surya yang menghasilkan tenaga listrik memberi naungan pada tanaman dan juga tanah menciptakan semacam iklim mikro di atas area tumbuh.
Dengan pencahayaan yang berkurang beberapa tanaman dapat tumbuh dengan baik dan segar. Selain itu naungan panel surya kelembaban tanah terjaga karena penguapan yang terjadi tidak terlalu tinggi, sehingga membantu dalam penyiraman tanaman.
Hasil studi baru yang dipimpin The University of Arizona (UA) menunjukkan lokasi bersama (kolokasi) lahan pertanian dan susunan panel fotovoltaik surya dapat memiliki efek sinergis yang mendukung produksi jasa ekosistem seperti produksi tanaman, regulasi iklim lokal, konservasi air, dan produksi energi terbarukan.
"Membangun ketahanan dalam energi terbarukan dan produksi pangan merupakan tantangan mendasar di dunia yang berubah saat ini, terutama di daerah yang rentan terhadap panas dan kekeringan," kata Greg Barron-Gafford, seorang profesor di School of Geography and Development dan penulis utama di makalah yang diterbitkan di Nature Sustainability seperti dikutip majalah University of Arizona News beberapa waktu lalu.
Ia menambahkan, kolokasi antara pertanian dan PLTS, menawarkan solusi positif pada produksi pangan, penghematan air dan efisiensi produksi listrik. Beberapa penelitian lebih lanjut telah memantau semua aspek terkait sistem pangan, energi, dan air, dan pertanian pada lahan kering yang kurang air, namun memiliki sinar matahari melimpah.
"Banyak dari kita menginginkan lebih banyak energi terbarukan, tetapi di mana Anda meletakkan semua panel itu? Saat instalasi surya tumbuh, mereka cenderung berada di pinggiran kota, dan ini secara historis di mana kita menanam makanan kita " lanjut Barron-Gafford.

Tingkatkan Efisiensi
Dengan menggunakan panel surya fotovoltaik, tim menciptakan situs penelitian agrivoltaik pertama di Biosphere 2. Ditempat ini para peneliti mengukur semuanya mulai dari saat tanaman berkecambah hingga jumlah karbon yang dihasilkan, serta air yang dibutuhkan, hingga total produksi yang dihasilkan sepanjang musim tanam.
Penelitian menggunakan tanaman cabai chiltepin, cabai jalapeno, dan tomat ceri yang ditempatkan di bawah susunan PV untuk diukur. Dalam musim panas rata-rata tiga bulan, para peneliti terus memantau tingkat cahaya yang masuk, suhu udara dan kelembaban relatif menggunakan sensor di atas tanah dan ditanam.
Peneliti menggunakan area penanaman tradisional maupun sistem agrivoltaik menerima tingkat irigasi yang sama. Keduanya diuji menggunakan dua skenario irigasi, yaitu irigasi harian dan irigasi setiap hari kedua.
Para peneliti menemukan sistem agrivoltaik secara signifikan mempengaruhi tiga faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan reproduksi tanaman, yaitu suhu udara, sinar matahari langsung, dan permintaan air di atmosfer.
Keteduhan yang diberikan oleh panel fotovoltaik menghasilkan suhu siang hari yang lebih dingin dan suhu malam hari yang lebih hangat daripada sistem penanaman tradisional di langit terbuka. Ada juga defisit tekanan uap yang lebih rendah dalam sistem agrivoltaik, yang berarti ada lebih banyak uap air di udara.
"Kami menemukan bahwa banyak tanaman pangan kami tumbuh lebih baik di bawah naungan panel surya karena mereka terhindar dari sinar matahari langsung," kata Barron-Gafford. "Faktanya, total produksi buah chiltepin tiga kali lebih besar di bawah panel surya dalam sistem ini, dan produksi tomat dua kali lebih besar!" imbuh dia.
Tanaman jalapenos menghasilkan jumlah buah yang sama baik di sistem agrivoltaik dan sistem tradisional, tetapi melakukannya dengan kehilangan air transpirasional 65 persen lebih sedikit. "Pada saat yang sama, kami menemukan bahwa setiap irigasi dapat mendukung pertumbuhan tanaman selama berhari-hari, bukan hanya berjam-jam," papar dia.
Temuan ini juga menunjukkan, agrivoltaik dapat mengurangi penggunaan air tetapi tetap mempertahankan tingkat produksi pangan. Kelembaban tanahnya lebih tinggi 15 persen daripada sistem tradisional saat mengairi setiap hari.
Selain manfaat bagi tanaman, para peneliti juga menemukan bahwa sistem agrivoltaik meningkatkan efisiensi produksi energi. Panel surya secara inheren sensitif terhadap suhu saat terjadi paparan sinar. Dengan adanya tanaman di bawah panel fotovoltaik, para peneliti dapat mengurangi suhu panel.
Ahli agroekologi di UA Southwest Center dan rekan penulis makalah tersebut Gary Nabhan, mengatakan perubahan iklim sudah mengganggu produksi pangan dan kesehatan pekerja pertanian di Arizona.
"Barat daya AS melihat banyak serangan panas dan kematian terkait panas di antara buruh tani kita. (Penggunaan agrivoltaik) ini juga bisa berdampak positif secara langsung di sana," pungkas dia. hay/I-1