Potensi Pasir Kuarsa Indonesia untuk Sel Panel Surya
Tags: ITB4People, Community Services, SDGs15
Kesadaran dan kebutuhan akan energi baru-terbarukan mengalami peningkatan yang cukup pesat akhir-akhir ini. Isu lingkungan yang telah banyak diangkat dan dibahas di dunia internasional mengenai pemanasan global, dan upaya untuk mengurangi jejak karbon dalam berbagai lini kehidupan menjadi penggerak utama bagi masyarakat dunia untuk beralih dari sumber energi berbasis fosil kepada sumber energi yang lebih bersih dan ramah lingkungan. Indonesia sebagai negara yang beriklim tropis dengan persentase lama penyinaran matahari yang cukup tinggi, memiliki potensi energi surya sampai dengan 4,80 kWh/m2/harinya. Target bauran Energi Baru Terbarukan (EBT) Nasional pada tahun 2025 adalah sebesar 17%, yang terdiri dari komposisi bahan bakar nabati sebesar 5%, panas bumi sebesar 5%, biomasa, nuklir, air, surya, dan angin sebesar 5%, serta batubara yang dicairkan sebesar 2% (ESDM, 2008).
Sel Panel Surya
Sel surya merupakan alat yang mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik. Sel ini bekerja dengan memanfatkan efek photovoltaic (PV), yaitu sebuah fenomena yang ditemukan pada tahun 1839 oleh Edmond Becquerel, suatu material yang terdiri dari dua lapisan semikonduktor yang digabungkan dapat menghasilkan arus listrik ketika terkena cahaya. Saat terkena sinar matahari, lapisan material semikonduktor berupa silikon akan menyerap foton dan membuat elektron “melompat” dari satu lapisan ke lapisan yang lain sehingga menghasilkan muatan listrik (Boxwell, 2016). Bahan baku utama pembuatan panel surya adalah silikon (Si), yang dapat ditemukan di alam dalam bentuk senyawa berupa silikat (Si + O + unsur lain) dan pasir kuarsa (SiO2). Mengutip data Kementerian ESDM tahun 2021, Indonesia memiliki potensi sumber daya pasir kuarsa yang cukup besar sampai dengan 25 Milyar ton dengan jumlah cadangan mencapai 330 juta ton. Sumberdaya dan cadangan pasir kuarsa Indonesia tersebut tersebar di 23 provinsi di Indonesia dari Aceh sampai dengan Papua Barat.
Tim dosen ITB yang diketuai oleh Dr. Eng. Syafrizal, yang beranggotakan Dr. mont. Andy Yahya Al Hakim dan Arie Naftali Hawu Hede, Ph.D.melalui program dari Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat Institut Teknologi Bandung (LPPM ITB), berkolaborasi dengan Dinas ESDM Provinsi Bangka Belitung, Universitas Palangkaraya, SMAN 1 Pangkalpinang, PT Sumber Energi Sukses Makmur, PT Mitra Persada Resources, serta PT Timah Tbk. untuk melaksanakan kegiatan Pengabdian Kepada Masyarakat yang mengangkat tema “Karakterisasi Endapan Pasir Kuarsa dan Kemungkinan Pemanfaatannya sebagai Bahan Baku Sel Surya”. Kegiatan ini bertujuan untuk dapat memberikan wawasan kepada para mitra dan Pemerintah Daerah mengenai karakterisasi endapan pasir kuarsa di Indonesia, khususnya di Provinsi Bangka Belitung dan Kalimantan Tengah serta potensinya sebagai bahan baku sel panel surya.Hasil dari kegiatan ini diharapkan dapat menjadi dasar dan bahan pertimbangan bagi para mitra dan Pemerintah Daerah untuk dapat mengembangkan potensi dari pasir kuarsa sebagai bahan baku dalam industri sel panel surya di Indonesia.
Bahan Baku Sel Panel Surya
Industri sel panel surya membutuhkan bahan baku kuarsa dengan tingkat kemurnian tinggi (high purity quartz). Kandungan dari unsur jejak pada pasir kuarsa menjadi parameter kualitas paling penting yang mempengaruhi kemurnian kuarsa sebagai bahan baku sel panel surya. Kuarsa dianggap memiliki kemurnian tinggi apabila mengandung kurang dari dari 50 ppm unsur pengotor yang terdiri dari unsur jejak seperti B, Li, Al, Ge, Ti, Fe, Mn, Ca, K, Na dan P (Vatalis, 2014). Spesifikasi pasir kuarsa sebagai bahan baku panel surya berdasarkan Galalar Silica Sands Project yang digagas oleh Diatreme Resources pada tahun 2020 antara lain memiliki kandungan SiO2 ≥ 99,7%, besi oksida ≤ 85 ppm, titanium dioksida ≤ 140 ppm, dan alumunium oksida ≤ 500 ppm.
Kegiatan pengambilan sampel pasir kuarsa di Provinsi Bangka Belitung dilaksanakan pada akhir Maret 2022. Pengambilan sampel dilakukan pada beberapa lokasi antara lain Perlang, Danau Pading, Sungailiat, Pemali, dan Mapur yang terletak di Kabupaten Bangka dan Bangka Tengah. Total terdapat 17 sampel pasir kuarsa yang diambil di Provinsi Bangka Belitung dalam kajian ini. Kegiatan pengambilan sampel pada Provinsi Kalimantan Tengah dilaksanakan pada akhir Juni 2022. Total terdapat 19 sampel pasir kuarsa yang diambil dari sekitar Kota Palangkaraya, Kabupaten Gunung Mas, Kabupaten Kapuas, dan Kabupaten Pulang Pisau.
Sampel pasir kuarsa yang telah diambil, selanjutnya dipreparasi dan dianalisis dengan menggunakan metode grain counting, scanning electron microscope (SEM), X-ray Fluorescence (XRF), dan Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) untuk mengetahui komposisi, karakteristik, serta kemurnian dari pasir kuarsa pada masing-masing lokasi kajian. Berdasarkan hasil analisis grain counting yang dilakukan, dapat diidentifikasi keterdapatan dari berbagai jenis mineral pada sampel pasir kuarsa tersebut antara lain kuarsa, kasiterit, limonit, hematit, magnetit, biotit, dan feldspar.
Berdasarkan hasil analisis yang dilakukan, sampel pasir kuarsa di daerah Bangka memiliki kandungan SiO2 berkisar antara 69,8% – 95,6%, besi oksida sebesar 11.000 – 18.000 ppm, titanium oksida sebesar 130 – 420 ppm, dan alumunium oksida sebesar 2.650 – 17.210 ppm. Pasir kuarsa di daerah Kalimantan Tengah memiliki kandungan SiO2 yang relatif lebih tinggi berkisar antara 97,9% - 99,1%, dengan kandungan besi oksida sebesar 6.000 – 8.800 ppm, titanium oksida sebesar 168 – 3.600 ppm, dan alumunium oksida sebesar 900 – 3.200 ppm. Dari hasil tersebut, pasir kuarsa dari Bangka dan Kalimantan Tengah sudah memiliki kadar silika dioksida yang cukup tinggi, namun pasir kuarsa dari Bangka dan Kalimantan Tengah masih memiliki pengotor dengan jumlah yang signifikan apabila dibandingkan dengan spesifikasi maksimum pengotor dari bahan baku panel surya yang ada. Terkait dengan hal ini diperlukan proses pengolahan dan pemurnian lebih lanjut terhadap pasir kuarsa tersebut untuk memperoleh produk yang dapat memenuhi spesifikasi bahan baku sel panel surya yang telah dipersyaratkan.
Hasil dari kajian ini, telah dipaparkan secara hybrid pada Forum Temu Profesi Tahunan Perhimpunan Ahli Pertambangan Indonesia di Kendari.Selain itu, hasil kegiatan ini juga disosialisasikan kepada siswa-siswi SMAN 1 Pangkalpinang melalui Program Merdeka Belajar Kampus Merdeka (MBKM). Dalam kegiatan sosialisasi yang diselenggarakan, mahasiswa Program Studi Teknik Pertambangan ITB mengenalkan siswa-siswi SMAN 1 Pangkalpinang mengenai dunia pertambangan. Materi yang disampaikan dalam kegiatan ini cukup beragam mencakup praktik penambangan yang baik dan berkelanjutan, potensi endapan bahan galian di Provinsi Bangka Belitung meliputi timah, logam tanah jarang, dan pasir kuarsa, sampai dengan pengenalan kampus dan informasi tentang beasiswa. Kegiatan sosialisasi tersebut berjalan dengan meriah dan penuh semangat, dikarenakan materi yang disampaikan juga sejalan dengan kegiatan project SMAN 1 Pangkalpinang mengenai Gaya Hidup Berkelanjutan. Melalui kegiatan ini, diharapkan siswa-siswi SMAN 1 Pangkalpinang sebagai putra-putri daerah dapat menyadari potensi bahan galian dan industri pertambangan di Provinsi Bangka Belitung yang harus dikelola dengan baik dan optimal guna mewujudkan pembangunan yang berkelanjutan di Provinsi Bangka Belitung. Selain itu melalui kegiatan ini mahasiswa juga dapat belajar untuk menyampaikan ilmu yang telah dipelajarinya dalam bangku perkuliahan dan memperoleh pengalaman terjun dan bersosialisasi dengan masyarakat.
Dr. Eng, Syafrizal, sebagai ketua tim kegiatan menyampaikan bahwa selain menjalankan program utama terkait karakterisasi pasir kuarsa sebagai bahan baku sel panel surya, dalam kegiatan ini juga dilaksanakan pengaplikasian pesawat nirkabel (drone) dalam pemanfaatannya untuk pemetaan dan inventarisasi awal endapan bahan galian. Hasil kegiatan pengabdian masyarakat ini disambut baik oleh semua mitra yang terlibat, dan kedepannya kajian ini dapat dilanjutkan untuk mengembangkan proses pengolahan dan pemurnian pasir kuarsa Indonesia agar dapat dimanfaatkan dalam industri sel panel surya.
PLTS di Indonesia
Penggunaan pembangkit listrik tenaga surya (PLTS) di Indonesia sebagai salah satu sumber energi yang bersih dan ramah lingkungan juga telah banyak di terapkan, sesuai dengan target bauran energi baru terbarukan (EBT) yang direncanakan mencapai 23% dari keseluruhan bauran energi nasional pada tahun 2025. Berikut beberapa PLTS yang telah dibangun di Indonesia:
Kebijakan PLTS Atap
Melalui Peraturan Menteri ESDM No. 26 Tahun 2021, pemerintah telah mengatur kebijakan terkait dengan instalasi/pemasangan PLTS Atap bagi masyarakat. Dengan adanya kebijakan ini, masyarakat diberikan kesempatan dan pelayanan untuk melakukan pemasangan sistem PLTS Atap yang terhubung pada sistem tenaga listrik pemegang izin usaha penyediaan tenaga listrik untuk kepentingan umum. Penggunaan sistem PLTS Atap bertujuan untuk menghemat tagihan listrik pelanggan, mendapatkan listrik dari sumber energi terbarukan, serta berkontribusi dalam menurunkan emisi gas rumah kaca.Dalam pemasangannya diperlukan Sertifikat Laik Operasi (SLO) sebagai bukti pengakuan formal bahwa instalasi tenaga listrik (PLTS Atap) telah berfungsi dan sesuai dengan persyaratan yang ditentukan dan dinyatakan laik dioperasikan. Mekanisme perhitungan tagihan listrik pelanggan PLTS Atap disesuaikan dengan Meter kWh Ekspor-Impor, yang merupakan alat yang dapat mendeteksi dan mengukur energi dan besaran listrik ekspor, impor, dan netto dari Pelanggan PLTS Atap.
Kebijakan ini merupakan salah satu langkah yang ditempuh oleh pemerintah dalam proses transisi energi Indonesia. Transisi energi merupakan proses pergantian sumber energi dari energi berbasis fosil menjadi energi yang lebih bersih dan minim emisi. Presiden Joko Widodo menyampaikan bahwa Indonesia ditargetkan untuk mencapai net zero emission pada tahun 2060. Berbagai kebijakan dan program percepatan pengembangan Energi Baru Terbarukan terus digalakkan untuk mencapai target tersebut.
