Untuk meningkatkan tenaga surya dan teknologi energi bersih lainnya, lihat lebih dari sekadar perangkat keras Berita MIT

Untuk terus menurunkan biaya tenaga surya dan teknologi energi bersih lainnya, para ilmuwan dan insinyur kemungkinan perlu fokus, setidaknya sebagian, pada peningkatan fitur teknologi yang tidak bergantung pada perangkat keras, menurut para peneliti MIT. Mereka menggambarkan temuan ini dan mekanisme di baliknya hari ini energi alam.

Sementara biaya pemasangan sistem tenaga surya telah turun lebih dari 99 persen sejak tahun 1980, analisis baru ini menunjukkan bahwa fitur “teknologi lunak”, seperti praktik perizinan yang diatur, teknik manajemen rantai pasokan, dan proses desain sistem sedang memasuki fase penerapan. . Pembangkit listrik tenaga surya, hanya menyumbang 10 hingga 15 persen dari total penurunan biaya. Peningkatan fitur perangkat keras merupakan bagian terbesar.

Tetapi karena teknologi lunak semakin mendominasi keseluruhan biaya pemasangan sistem tenaga surya, tren ini mengancam untuk memperlambat penghematan biaya di masa depan dan menghambat transisi global ke energi bersih, kata penulis senior studi Jessica Trancic, seorang profesor di MIT’s Data, Systems, and Society ( PDF).IDSS).

Rekan penulis Transic termasuk penulis utama Magdalena M. Goksin Kavlak, mantan mahasiswa pascasarjana IDSS dan peneliti postdoctoral yang sekarang menjadi rekan di Brattle Group; dan James McInerney, mantan peneliti postdoctoral IDSS dan peneliti senior di Harvard Kennedy School.

Tim menciptakan model kuantitatif untuk menganalisis evolusi biaya sistem energi surya, yang menangkap kontribusi fitur teknologi perangkat keras dan fitur teknologi lunak.

Kerangka kerja menunjukkan bahwa teknologi lunak tidak banyak berkembang dari waktu ke waktu – dan bahwa fitur teknologi lunak berkontribusi lebih sedikit pada total biaya yang lebih rendah daripada perkiraan sebelumnya.

Temuan mereka menunjukkan bahwa untuk membalikkan tren ini dan mempercepat penurunan biaya, para insinyur dapat mempertimbangkan membuat tata surya kurang bergantung pada teknologi lunak pada awalnya, atau mereka dapat mengatasi masalah secara langsung dengan meningkatkan penerapan yang tidak efisien.

“Pemahaman yang nyata tentang di mana letak efisiensi dan inefisiensi, dan bagaimana mengatasi inefisiensi tersebut, sangat penting dalam mendukung transisi energi bersih. Kami melakukan investasi besar-besaran dana publik dalam hal ini, dan teknologi lunak akan mutlak diperlukan untuk menghasilkan uang itu bermanfaat, ”kata Trancic. .

Clemon menambahkan, “Namun, kami belum memikirkan untuk merancang teknologi lunak secara sistematis seperti yang kami lakukan pada perangkat keras. Hal ini perlu diubah.”

Kebenaran pahit tentang biaya lunak

Para peneliti mencatat bahwa apa yang disebut “biaya lunak” untuk membangun pembangkit listrik tenaga surya – biaya merancang dan memasang pembangkit – telah menjadi bagian yang jauh lebih besar dari total biaya. Bahkan, pangsa biaya terjangkau sekarang biasanya berkisar antara 35 hingga 64 persen.

“Kami ingin melihat lebih dekat dari mana datangnya biaya lunak ini dan mengapa biaya tersebut tidak menurun dari waktu ke waktu secepat biaya perangkat keras,” kata Trancic.

Di masa lalu, para ilmuwan telah memodelkan perubahan biaya matahari dengan membagi total biaya menjadi komponen tambahan — komponen perangkat keras dan komponen non-perangkat keras — dan kemudian melacak bagaimana komponen tersebut berubah dari waktu ke waktu.

“Tetapi jika Anda benar-benar ingin memahami dari mana tingkat perubahan ini berasal, Anda perlu turun satu tingkat untuk melihat fitur teknologinya. Kemudian semuanya akan terurai secara berbeda,” kata Trancic.

Para peneliti mengembangkan pendekatan kuantitatif yang menggambarkan perubahan biaya energi matahari dari waktu ke waktu dengan memberikan kontribusi pada fitur teknologi individual, termasuk fitur perangkat keras dan fitur teknologi lunak.

Misalnya, kerangka kerja mereka akan mengukur pengurangan biaya pemasangan sistem – biaya kecil – karena praktik standar untuk penginstal bersertifikat – manfaat teknologi lunak. Ini juga akan menentukan bagaimana biaya lunak yang sama akan dipengaruhi oleh peningkatan efisiensi modul PV – keuntungan teknis dari perangkat tersebut.

Dengan pendekatan ini, para peneliti melihat bahwa peningkatan perangkat keras memiliki dampak terbesar dalam mengurangi biaya lunak dalam sistem tenaga surya. Misalnya, efisiensi modul fotovoltaik meningkat dua kali lipat antara tahun 1980 dan 2017, mengurangi total biaya sistem sebesar 17 persen. Tetapi sekitar 40 persen dari penurunan keseluruhan ini dapat dikaitkan dengan pengurangan biaya lunak yang terkait dengan peningkatan efisiensi unit.

Kerangka menunjukkan bahwa sementara fitur teknologi perangkat keras cenderung meningkatkan banyak komponen biaya, fitur teknologi lunak hanya mempengaruhi beberapa.

“Anda dapat melihat perbedaan struktural ini bahkan sebelum Anda mengumpulkan data tentang bagaimana teknologi akan berubah dari waktu ke waktu. Inilah sebabnya mengapa memetakan jaringan teknologi dari ketergantungan biaya adalah langkah pertama yang berguna untuk mengidentifikasi pendorong perubahan, untuk PV surya dan untuk teknologi lainnya seperti baiklah, ”catat Clemon.

Teknologi lunak statis

Para peneliti menggunakan model mereka untuk mempelajari beberapa negara, karena biaya lunak dapat sangat bervariasi di seluruh dunia. Misalnya, biaya solar lunak di Jerman sekitar 50 persen lebih rendah daripada di Amerika Serikat

Analisis tersebut menunjukkan bahwa fakta bahwa peningkatan teknologi perangkat keras sering dibagikan secara global telah menghasilkan pengurangan biaya yang signifikan selama beberapa dekade terakhir di berbagai lokasi. Inovasi teknologi lunak biasanya tidak dibagi lintas batas. Terlebih lagi, tim menemukan bahwa negara-negara yang berkinerja lebih baik pada teknologi lunak 20 tahun lalu masih lebih baik hari ini, sementara negara-negara yang berkinerja lebih buruk belum banyak mengalami peningkatan.

Perbedaan antar negara ini, kata Trancic, dapat didorong oleh peraturan dan proses perizinan, faktor budaya, atau dinamika pasar seperti bagaimana perusahaan berinteraksi satu sama lain.

Namun tidak semua variabel teknologi lunak adalah variabel yang mungkin ingin Anda ubah ke arah pengurangan biaya, seperti upah yang lebih rendah. Oleh karena itu, ada pertimbangan lain, selain sekadar mengurangi biaya teknologi, yang perlu kami pertimbangkan saat menginterpretasikan hasil ini,” katanya.

Analisis mereka menunjukkan dua strategi untuk mengurangi biaya lunak. Sebagai contoh, ilmuwan dapat berfokus pada pengembangan perangkat keras yang membuat biaya lunak lebih bergantung pada variabel teknologi perangkat keras dan kurang bergantung pada variabel teknologi lunak, seperti membuat peralatan yang lebih sederhana dan terstandarisasi yang dapat mengurangi waktu pemasangan di tempat.

Atau peneliti dapat menargetkan fitur teknologi lunak secara langsung tanpa mengubah perangkat kerasnya, mungkin dengan membuat alur kerja yang lebih efisien untuk instalasi sistem atau platform perizinan otomatis.

“Dalam praktiknya, para insinyur sering mengejar kedua pendekatan tersebut, tetapi memisahkan keduanya menjadi model formal memudahkan untuk menargetkan upaya inovasi dengan memanfaatkan hubungan khusus antara karakteristik teknologi dan biaya,” kata Clemon.

“Seringkali, ketika kita berpikir tentang pemrosesan informasi, kita mengabaikan proses yang masih terjadi dengan cara yang sangat berteknologi rendah melalui orang-orang yang berkomunikasi satu sama lain. Namun, penting untuk memikirkannya tentang teknologi dan desain perangkat lunak yang mewah,” dia mencatat.Transik.

Di masa depan, dia dan rekan-rekannya ingin menerapkan model kuantitatif mereka untuk mempelajari biaya lunak yang terkait dengan teknologi lain, seperti pengisian kendaraan listrik dan fisi nuklir. Mereka juga tertarik untuk lebih memahami batasan optimalisasi teknologi lunak, dan bagaimana seseorang dapat merancang teknologi lunak yang lebih baik dari awal.

Penelitian ini didanai oleh Kantor Teknologi Tenaga Surya Departemen Energi AS.