Teknologi Agrivoltaik (2)

SISTEM Pengering Dual-Pass. Intervensi antara Ladang Tanaman dan Solar PV skala besar

Pertanian merupakan salah satu sektor ekonomi Malaysia yang menjadi penyumbang kepada pembangunan negara. Merujuk kepada perangkaan statistic 2019 (sumber dari https://www.dosm.gov.my) yang terdiri daripada prestasi ekonomi, pekerjaan, pengeluaran domestik dan perdagangan luar, sektor pertanian menyumbang sebanyak 7.3 peratus (RM99.5 bilion) kepada Keluaran Dalam Negara Kasar (KDNK) Malaysia pada tahun 2018. Kelapa sawit merupakan penyumbang utama KDNK pada skala 37.9 peratus diikuti oleh pertanian lain (25.1 peratus), ternakan (14.9 peratus), perikanan (12.5 peratus), perhutanan dan pembalakan (6.9 peratus) dan getah (2.8 peratus). Fakta ini disokong oleh trend peningkatan bagi suku tahunan 2020 seperti Gambar rajah 1.

Advertisement
Gambar rajah 1: Statistik KDNK Q3 bagi sektor Pertanian Malaysia 2020 

Isu berbangkit di negara-negara maju seperti di Australia, Amerika Syarikat, Kanada dan kebanyakan negara-negara Eropah adalah dari segi penggunaan tanah di antara ladang PV solar berskala besar dan ladang pertanian yang mana akan mencapai titik pertembungan untuk mendapatkan tanah pertanian perdana di kawasan pinggiran bandar (suburban area). Ladang Solar berskala besar (Large Scale Solar: LSS) yang bersaiz 1MWp (min) memerlukan kira-kira 4 ekar tanah rata sebagai kawasan binaan (Build-up area). Usaha-usaha penggunaan ruang bawah solar PV untuk pertanian juga telah dimulakan oleh beberapa operator ladang solar seperti yang dilaporkan dalam artikel dan rujukan terdahulu.

Merujuk kepada sumber laporan Suruhanjaya Tenaga (ST), gambar rajah 2 menunjukkan kapasiti Tenaga Diperbaharui (RE) yang disasarkan untuk dicapai pada tahun 2025 berdasarkan analisis awal oleh Suruhanjaya, Lembaga Pembangunan Tenaga Lestari (SEDA) dan Pembeli Tunggal (SB). Sehingga 2018, kapasiti RE mencapai 490MW yang dijana oleh projek ladang LSS; Projek Net Energy Metering (NEM) dan Feed-in Tariff (FiT). Menurut laporan tersebut, sistem tenaga global sedang distruktur semula sebagai tindak balas kepada perubahan iklim (climate change), pendigitalan (digitalization) dan tingkah laku pengguna yang berubah-ubah (changing consumer behaviour). Majlis Tenaga Dunia (World Energy Council: WEC) telah menganalisa perubahan ini melalui tiga (3) dimensi teras yang dipanggil The Energy Trilemma seperti gambar rajah 2. Pada Persidangan 21st Conference of Parties (COP21) pada tahun 2015, Malaysia telah berikrar untuk mengurangkan intensiti pelepasan karbon per KDNK sebanyak 35 peratus pada tahun 2030 (berbanding dengan tahap 2005) atau 45 peratus dengan sokongan dari negara-negara maju. Komitmen besar ini menjadikan Tenaga Diperbaharui (RE) suatu keutamaan dan polisi kerajaan telah mensasarkan penghasilan tenaga (energy mix) pada tahap 20 peratus RE menjelang tahun 2025. Pada tahun 2018, kapasiti penghasilan tenaga dikuasai oleh dua bahan bakar fosil: gas (48 peratus) dan arang batu (41 peratus), dengan hidro pada sumber ketiga 10 peratus. Sumbangan RE (tahun 2018) hanyalah pada tahap 1 peratus yang menunjukkan peningkatan yang lebih drastik akan dilaksana oleh pelbagai entiti di peringkat kerajaan dan swasta bagi mencapai sasaran di atas.

Gambar rajah 2: Janaan tenaga melalui projek LSS (atas) dan konsep Energy Trilemma bagi Semenanjung Malaysia (bawah). Sumber dari laporan Suruhanjaya Tenaga (ST) Energy Outlook 2019 

Beberapa projek LSS yang kini telahpun beroperasi sepenuhnya bagi janaan tenaga ke Grid TNB adalah seperti Gambar rajah 3 yang mana kapasiti janaan setiap projek adalah melebihi 40MWp. Jumlah keluasan tanah bagi setiap projek LSS (merujuk gambar rajah 3) adalah dianggarkan pada keluasan minima 160 ekar atau 65 hektar. Bagi memastikan wujudnya situasi ‘menang-menang’ bagi keperluan sektor pertanian dan sektor tenaga (RE) negara, suatu kaedah 40:20:40 adalah disyorkan yang mana 40 peratus akan merangkumi tanah pertanian, 20 peratus akan merangkumi tanah gunasama dan baki 40 peratus adalah tanah ladang solar PV.

Gambar rajah 3: Projek LSS di Malaysia yang telah beroperasi sepenuhnya. Sumber dari Google Maps.

Nilai 20 peratus tanah gunasama ini disyorkan untuk aplikasi dual-pass solar Photovoltaic (PV) dryer iaitu suatu teknologi terbaharu pengering dulang PV dwi-pemeringkatan yang bertujuan untuk mengeringkan hasil tuaian tanaman yang dikendalikan dalam sistem tertutup. Merujuk gambar rajah 4, keunikan dan keistimewaan sistem adalah konsep tenaga digabungkan untuk menggunakan tenaga haba yang disebarkan di bawah panel PV dengan tenaga panas yang dihasilkan oleh pemanas elektrik, di mana aliran haba dapat dikendalikan oleh pengawal suhu khusus. Secara teorinya tenaga matahari yang dituai akan dipecahkan kepada dua bahagian kegunaan iaitu penghasilan tenaga elektrik (sistem Solar PV) sekitar 20 peratus perubahan tenaga dan tenaga haba (dissipated heat underneath PV panel) sekitar 80 peratus perubahan tenaga. 

Gambar rajah 4: Konsep pengering dual-pass PV yang dibangunkan oleh penyelidik UPM bagi menuai sumber matahari secara optimum – fail paten PI 2016703907 (https://iponlineext.myipo.gov.my)

Melalui konsep ini yang dipaparkan seperti Gambar rajah 5, tenaga matahari dapat dituai secara optimum dan pembaziran tenaga (energy wastage) serta kesan pemanasan alam sekitar dapat dikurangkan dengan berkesan. Penggunaan tanah secara optimum ini akan memberikan kelebihan kepada operator ladang solar menggunapakai 60 peratus kawasan tanah untuk janaan tenaga elektrik. Konsep dual-pass ini secara teori dapat memberikan elemen penyejuk secara alami (Natural cooling mechanism) yang dapat meningkatkan efisyensi janaan tenaga elektrik (DC Generation) dan menambah jangka hayat sistem. Selain itu, ia juga memberikan kelebihan kepada peladang agri kemudahan pengeringan tanaman (crops drying facility) yang mana proses pengeringan merupakan beban elektrik yang paling besar dan menelan kos utiliti yang tinggi bagi sesebuah kilang pemprosesan di dalam industri pertanian makanan.

Gambar rajah 5: Contoh konsep gunasama tanah bagi aplikasi teknologi Pengering Dual-Pass

Merujuk kepada komitmen dan halatuju pihak kerajaan, momentum kapasiti RE disasarkan meningkat hingga 6,371MW untuk mencapai sasaran 20 peratus (RE mix) pada tahun 2025 dengan pertimbangan had penembusan janaan solar ke grid tanpa menjejaskan kestabilan dan keselamatan sistem agihan bekalan tenaga. Fakta ini menunjukkan keluasan tanah yang diperlukan akan mencecah sehingga 24,000 ekar yang pastinya akan mengurangkan potensi tanah untuk sektor pertanian negara.

IR. DR. MOHAMMAD EFFENDY YA’ACOB 
MIEM, P. Eng, Senior Member IEEE
Pensyarah Kanan
Jabatan Kejuruteraan Proses dan Makanan 
Fakulti Kejuruteraan UPM

Penyelidik Bersekutu
Centre for Advance Lightning, Power and Energy Research
Universiti Putra Malaysia

Bendahari Kehormat
Malaysian Society of Agricultural and Food Engineers (MSAE) – HARAKAHDAILY 16/11/2020