Pembangkit listrik tenaga cerobong surya mungkin terdengar seperti teknologi dari masa depan, padahal konsepnya sudah diperkenalkan sejak beberapa dekade lalu dan mulai kembali dilirik sebagai solusi energi ramah lingkungan. Cerobong surya bekerja dengan cara yang sangat sederhana. Matahari memanaskan udara di sebuah area luas yang ditutupi kaca atau material transparan lain. Udara panas itu lalu bergerak naik melalui cerobong tinggi, menciptakan aliran udara kuat yang memutar turbin sehingga menghasilkan listrik tanpa bahan bakar dan tanpa menghasilkan emisi.
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa kinerja sistem ini tidak hanya bergantung pada intensitas sinar matahari atau desain cerobongnya. Tanah tempat sistem ini dibangun ternyata berperan besar dalam menentukan seberapa banyak listrik yang bisa dihasilkan. Studi yang dilakukan oleh Moafaq KS Al Ghezzi dan timnya dari Energy Sources Part A tahun 2025 memberikan pemahaman baru tentang pengaruh jenis tanah terhadap efektivitas pembangkit tersebut.
Baca juga artikel tentang: Pahlawan Hijau yang Tersamar: Mengapa Sayuran Brassica Bisa Jadi Kunci Kesehatan Dunia
Para peneliti memulai penelitiannya dengan pertanyaan sederhana. Jika matahari merupakan sumber panas utama bagi pembangkit ini, apakah karakter tanah yang memantulkan atau menyimpan panas turut memengaruhi performanya. Tanah mampu menyerap, menyimpan, atau memantulkan panas dengan sangat berbeda tergantung material penyusunnya. Tanah lembut seperti pasir mungkin cepat panas namun tidak mampu menyimpannya lama. Sementara tanah berbatu atau berbentuk kerikil memiliki struktur yang memungkinkan panas tersimpan lebih stabil.
Penelitian ini melibatkan dua pendekatan. Pendekatan pertama dilakukan melalui percobaan langsung yang mengukur bagaimana pembangkit mini dengan jenis tanah berbeda bereaksi di bawah paparan panas yang sama. Pendekatan kedua dilakukan melalui simulasi numerik yang memprediksi performa sistem dalam berbagai kondisi. Kedua metode digunakan untuk memastikan hasil yang diperoleh bukan kebetulan melainkan benar benar representasi perilaku fisik cerobong surya terhadap berbagai karakter tanah.
Hasilnya sangat menarik. Tanah kerikil memberikan kinerja terbaik bagi pembangkit cerobong surya. Tanah kerikil menghasilkan output daya tertinggi yaitu sekitar 160 milliwatt serta efisiensi mencapai 45 persen. Angka ini jauh di atas performa pembangkit di atas tanah pasir yang hanya menghasilkan sekitar 16 milliwatt dengan efisiensi 19 persen. Perbandingan ini hampir sepuluh kali lipat dalam output daya sehingga menunjukkan bahwa memilih jenis tanah yang tepat bisa membuat pembangkit bekerja jauh lebih optimal tanpa perlu memodifikasi teknologi lainnya.
Mengapa tanah kerikil bekerja jauh lebih baik. Kerikil memiliki massa termal lebih besar sehingga dapat menyimpan panas dalam jumlah besar dan melepaskannya secara perlahan. Ketika matahari bersinar, kerikil menyerap panas dan membantu meningkatkan suhu udara di bawah lapisan penangkap panas. Ketika matahari mulai redup, kerikil tetap panas dan terus memanaskan udara sehingga aliran udara tetap stabil. Aliran udara yang stabil berarti turbin bisa berputar lebih konsisten untuk menghasilkan listrik.
Kondisi ini sangat berbeda dengan tanah pasir. Pasir cepat menyerap panas namun juga sangat cepat melepaskannya. Udara di bawah penangkap panas menjadi tidak stabil. Aliran udara naik turun secara drastis dan turbin tidak bisa bekerja dengan efisiensi tinggi. Penelitian ini mengingatkan kita bahwa memilih tanah yang kurang tepat akan menyebabkan pembangkit tidak mampu memanfaatkan panas matahari sepenuhnya.
Tim peneliti juga melakukan analisis ekonomi untuk melihat apakah perbedaan performa ini sebanding dengan biaya penggunaan berbagai jenis tanah. Hasilnya cukup mengejutkan. Beton yang awalnya dianggap memiliki potensi besar ternyata menjadi jenis tanah paling mahal untuk digunakan. Biayanya dapat mencapai sekitar enam dolar per meter persegi. Sementara kerikil hanya membutuhkan biaya sekitar dua dolar per meter persegi. Bahkan pasir memiliki biaya hanya setengah dolar per meter persegi tetapi performanya sangat rendah. Jika pembangkit dibangun di wilayah luas, selisih biaya ini bisa sangat signifikan.
Analisis tersebut menunjukkan bahwa kerikil tidak hanya memberikan performa terbaik tetapi juga termasuk salah satu pilihan paling ekonomis. Dengan perpaduan antara performa tinggi dan biaya rendah, kerikil menjadi kandidat ideal untuk pengembangan pembangkit cerobong surya berskala besar terutama di daerah tropis yang kaya sinar matahari sepanjang tahun.
Penelitian ini memberikan gambaran penting bahwa energi terbarukan selalu membutuhkan kombinasi antara teknologi dan kondisi lingkungan. Cerobong surya yang secara teori sederhana tetap membutuhkan penyesuaian agar efisiensinya mencapai batas optimal. Penelitian lanjutan bergerak ke arah bagaimana memadukan kerikil dengan material lain agar penyimpanan panas bisa berlangsung lebih lama atau lebih efektif. Ada kemungkinan bahwa struktur berlapis dengan kombinasi kerikil dan material logam bisa meningkatkan performa pembangkit hingga dua kali lipat dibandingkan hasil penelitian awal.
Selain itu para peneliti juga melihat potensi penyesuaian desain cerobong dan area penangkap panas untuk memaksimalkan efek panas dari tanah tertentu. Hal ini membuka peluang bagi berbagai wilayah untuk memanfaatkan karakter tanah lokal sehingga biaya pembangunan dapat ditekan. Negara dengan tanah berpasir luas mungkin membutuhkan teknik rekayasa tertentu agar pembangkit tetap efisien tanpa harus mengganti seluruh permukaan tanah dengan kerikil.
Pembangkit cerobong surya memiliki keunggulan lain yang layak disorot. Teknologi ini tidak memerlukan panel elektronik rumit sehingga tidak rentan terhadap kerusakan. Perawatannya jauh lebih sederhana dibandingkan panel surya atau turbin angin. Selain itu cerobong surya tidak menghasilkan limbah berbahaya dan tidak memerlukan air untuk operasional sehingga cocok untuk daerah kering.
Penelitian ini juga memberikan inspirasi bagi upaya meningkatkan teknologi energi terbarukan lain yang juga bergantung pada penyimpanan panas. Pemahaman tentang bagaimana tanah dapat digunakan sebagai reservoir panas alami bisa diterapkan pada teknologi pemanas pasif, rumah hemat energi, dan desain alat pengering berbasis matahari.
Secara keseluruhan penelitian yang dilakukan Al Ghezzi dan rekan rekannya membuka perspektif baru dalam rekayasa energi surya. Keberhasilan meningkatkan kinerja pembangkit cerobong surya hingga hampir sepuluh kali lipat hanya dengan memilih tanah yang tepat menjadi bukti bahwa inovasi tidak selalu bergantung pada teknologi canggih. Terkadang jawaban berada tepat di bawah kaki kita.
Baca juga artikel tentang: Kenali 8 Tanda Tubuh Mengalami Overdosis Garam yang Bisa Mengancam Kesehatan
REFERENSI:
Al-Ghezi, Moafaq KS dkk. 2025. Influence study of different types of grounds on the solar chimney power plant performance. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects 47 (1), 6976-6995.
