Meskipun kami mengasosiasikan gagasan menangkap dan memanfaatkan energi dari matahari dengan panel surya, manusia telah mengeksploitasi sumber energi ini sejak saat itu ribuan tahun yang lalu untuk menerangi dan menghangatkan rumah Anda, ambil air panas dan masak. Adapun angin, pabrik saat ini adalah evolusi dari yang sudah digambarkan dalam Don Quixote Cervantes.
Kemajuan teknologi antara lain telah mengubah energi matahari dan angin menjadi sesuatu semakin efisien dan mudah digunakan, tapi jalan masih panjang sebelum kita bisa melupakan bahan bakar fosil secara permanen dan hanya penggunaan energi alternatif. Ratusan kelompok peneliti dan insinyur di seluruh dunia berupaya meningkatkan efisiensi energi ini, dan ini adalah beberapa ide inovatif mereka dalam beberapa tahun terakhir, yang menyoroti kemajuan penting dalam energi terbarukan seperti tenaga surya, angin, dan pembangkit listrik tenaga air.
1. Perovskit: Masa depan energi surya
Sel surya berbasis silikon saat ini memiliki beberapa keterbatasan. Silikon, meskipun tersedia di alam, menimbulkan komplikasi dalam bentuknya yang paling murni, sehingga menghasilkan panel yang kaku dan relatif berat dengan efisiensi yang sulit ditingkatkan. Di sinilah tempat perovskit.
Perovskit mewakili a kategori bahan yang luas yang menawarkan solusi yang mungkin terhadap keterbatasan ini. Terdiri dari molekul organik yang dibentuk oleh ikatan karbon dan hidrogen dengan logam seperti timbal, dan halogen seperti klorin, mereka membentuk struktur kristal yang ringan dan mudah beradaptasi.
Karena memang begitu murah untuk diproduksi dan menawarkan peningkatan besar dalam efisiensi energi, perovskit telah menghasilkan optimisme yang besar. Selain itu, bahan-bahan ini dapat diterapkan dalam format yang fleksibel dan ringan, yang memungkinkan pembuatan panel surya yang dapat beradaptasi dengan permukaan apa pun tanpa batasan bahan tradisional.
Namun, hal-hal tersebut menimbulkan dua masalah penting: kesulitan dalam produksi massal dan ketidakstabilan terhadap paparan lingkungan, yang membatasi daya tahan jangka panjangnya. Meskipun demikian, banyak tim peneliti yang bekerja tanpa kenal lelah untuk meningkatkan aspek-aspek ini, dan beberapa kemajuan eksperimental menunjukkan bahwa perovskit dapat bertahan lebih baik di kondisi luar ruangan.
2. Kemajuan dalam tinta fotovoltaik
Untuk mengatasi kesulitan produksi massal perovskit, tim dari Laboratorium Energi Terbarukan Nasional Amerika Serikat telah mengembangkan solusi yang menjanjikan dengan penciptaan a tinta fotovoltaik. Teknik ini memungkinkan perovskit diaplikasikan langsung ke permukaan yang berbeda, sehingga sangat menyederhanakan proses pembuatannya.
Berkat inovasi jenis ini, sel surya perovskit dapat diproduksi secara massal, sehingga mengurangi biaya dan meningkatkan skalabilitas. Pembuatan tinta ini dimulai dengan perovskit sederhana yang terdiri dari yodium, timbal dan metilammonium, dan beberapa pengujian telah dilakukan dengan menambahkan senyawa seperti klorin untuk memfasilitasi kristalisasi tanpa memerlukan suhu tinggi.
Teknologi ini menjanjikan revolusi dalam industri fotovoltaik, menjadikan panel surya lebih mudah diakses dan memungkinkan pemasangannya pada berbagai struktur, mulai dari atap hingga dinding atau bahkan jendela.
3. Rotor ganda pada turbin angin
Energi angin telah mengalami kemajuan yang signifikan dalam beberapa dekade terakhir, namun keterbatasan yang sering terjadi adalah ketidakefisienan turbin karena hilangnya energi di dasar generator. Menurut para peneliti Anupam Sharma y Hui Hu Menurut Iowa Energy Center, hal ini terjadi karena struktur bulat besar di dasar turbin mengganggu aliran angin, sehingga mengurangi efisiensi sekitar 8% hingga 40%, tergantung kondisi.
Solusi yang diusulkan oleh Sharma dan Hu adalah tambahkan rotor kedua lebih kecil di bagian belakang generator. Simulasi dan uji terowongan angin menunjukkan bahwa rotor tambahan dapat meningkatkan efisiensi sebesar 18%.
Hal ini mewakili kemajuan signifikan dalam teknologi pembangkit listrik tenaga angin, yang memungkinkan instalasi di masa depan menjadi lebih kompak dan efisien. Para peneliti terus menguji berbagai konfigurasi untuk menentukan penempatan terbaik rotor kedua dan bagaimana memaksimalkan pemanenan energi tanpa meningkatkan biaya produksi terlalu banyak.
4. Panel surya terapung
Perusahaan Prancis Ciel & Terre telah mengembangkan sejak 2011 sistem inovatif yang disebut PV Terapung Hydrelio, yang memungkinkan panel surya ditempatkan di perairan yang luas, seperti waduk dan danau. Teknologi ini menjanjikan untuk mengubah area yang biasanya belum dimanfaatkan menjadi sumber pembangkit energi yang signifikan.
Panel surya terapung jenis ini sangat ideal untuk wilayah dengan lahan terbatas atau industri yang membutuhkan air dalam jumlah besar, menjadikan permukaan ini berpotensi menjadi pembangkit listrik tanpa mengorbankan kebutuhan industri atau pertanian. Selain itu, panel surya terapung dapat mengurangi penguapan air di iklim panas, yang merupakan keuntungan lainnya.
Panel surya terapung mudah dirakit dan dibongkar, terukur dan tidak memerlukan alat berat. Saat ini instalasi pertama telah dilakukan di negara-negara seperti Inggris y Jepang, dan teknologinya diperkirakan akan terus berkembang di tahun-tahun mendatang.
5. Kecerdasan buatan (AI) diterapkan pada energi terbarukan
La kecerdasan buatan Hal ini juga memainkan peran penting dalam pengembangan energi terbarukan. Diterapkan pada pengelolaan dan optimalisasi jaringan listrik berdasarkan sumber terbarukan, AI dapat memprediksi pola konsumsi, menyesuaikan produksi energi untuk menghindari kerugian. Jaringan pintar berbasis AI memungkinkan integrasi berbagai energi terbarukan yang lebih efisien, seperti tenaga surya dan angin, serta meningkatkan stabilitas pasokan energi global.
Ditambah lagi dengan penggunaan algoritma pembelajaran mesin untuk memprediksi produksi energi berdasarkan cuaca dan faktor lingkungan lainnya, mengoptimalkan kinerja setiap instalasi dan mengurangi dampak fluktuasi.
6. Pertumbuhan dan prospek energi surya pada tahun 2023
Pada tahun lalu, Energi Surya Fotovoltaik di seluruh dunia telah mencapai tonggak sejarah baru. Menurut data Badan Energi Internasional (IEA), kapasitas pembangkit energi surya diperkirakan akan meningkat lebih dari 500 GW. Pertumbuhan yang belum pernah terjadi sebelumnya ini didorong oleh kombinasi kemajuan teknologi dan penurunan biaya produksi.
Di negara-negara seperti Spanyol, tahun 2023 juga merupakan tahun rekor bersejarah dalam hal jumlah terpasang energi surya fotovoltaik, yang mencapai peningkatan sebesar 28% sehubungan dengan tahun sebelumnya. Peningkatan ini mencerminkan komitmen banyak negara untuk melawan perubahan iklim dan mengurangi emisi gas rumah kaca.
Panel surya menjadi lebih terintegrasi ke dalam lingkungan perkotaan, dengan inovasi seperti jendela surya y bahan bangunan fotovoltaik yang memungkinkan bangunan menghasilkan listriknya sendiri. Pendekatan arsitektur ini telah mendapatkan popularitas di bangunan komersial dan perumahan, mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik.
El penyimpanan energi Negara ini juga telah mencapai kemajuan yang signifikan, dengan sistem baterai yang lebih efisien sehingga penggunaan energi surya menjadi lebih stabil. Hal ini membuat tenaga surya lebih andal, bahkan saat tidak ada sinar matahari langsung.
Transisi menuju energi terbarukan kini semakin marak, dengan adanya teknologi baru seperti perovskit, kecerdasan buatan, dan panel surya terapung, yang menjanjikan akan merevolusi cara kita menghasilkan dan mengonsumsi listrik. Kemajuan-kemajuan ini tidak hanya membawa kita lebih dekat ke masa depan yang lebih berkelanjutan, namun juga merupakan langkah penting untuk memitigasi dampak perubahan iklim dan menjamin matriks energi yang lebih bersih.