Meskipun kita mengasosiasikan gagasan menangkap dan memanfaatkan energi matahari dengan panel surya, umat manusia telah mengeksploitasi sumber energi ini sejak saat itu. ribuan tahun yang lalu untuk menyalakan, memanaskan rumah mereka, mengambil air panas dan memasak. Angin juga telah digunakan selama berabad-abad, berkembang dari kincir angin yang digambarkan Cervantes di Don Quixote hingga turbin angin masa kini.
Kemajuan teknologi telah memungkinkan adanya energi dari matahari, angin, dan sumber lainnya semakin efisien dan mudah digunakan. Namun, masih banyak yang harus dilakukan sebelum kita dapat sepenuhnya meninggalkan bahan bakar fosil dan hanya mengandalkan bahan bakar fosil energi alternatif. Di seluruh dunia, sekelompok peneliti dan insinyur berupaya meningkatkan efisiensi energi terbarukan. Selanjutnya, kita akan mengeksplorasi beberapa teknologi yang paling menjanjikan.
1. Perovskit: masa depan energi surya
Sel surya tradisional terbuat dari silikon, bahan yang memiliki beberapa keterbatasan: kaku, berat, dan efisiensinya sulit ditingkatkan. Dalam konteks ini, perovskit telah muncul sebagai alternatif yang menjanjikan. Bahan-bahan ini, terdiri dari molekul organik dan anorganik, memiliki struktur kristal yang memungkinkan efisiensi lebih tinggi dan biaya produksi lebih rendah.
Perovskit mudah diproduksi dan dapat diaplikasikan dalam bentuk film tipis, memungkinkan sel surya menjadi lebih ringan dan lebih fleksibel. Hal ini membuka kemungkinan untuk mengintegrasikannya ke berbagai permukaan, seperti atap atau kendaraan.
Namun, perovskit juga menghadirkan tantangan. Daya tahan mereka masih menjadi pertanyaan terbuka, karena mereka cenderung demikian terdegradasi dengan cepat ketika terkena kondisi lingkungan. Terlepas dari permasalahan ini, penelitian dalam teknologi ini mengalami kemajuan pesat, dan sel perovskit diperkirakan akan menjadi pilihan yang layak secara komersial di tahun-tahun mendatang.
2. Tinta fotovoltaik: merevolusi produksi panel surya
Salah satu kemajuan utama untuk meningkatkan produksi sel perovskit adalah pengembangan tinta fotovoltaik. Metode baru ini memungkinkan pengendapan perovskit dengan cara yang lebih cepat dan murah, yang akan memfasilitasi produksi massal panel surya.
Kunci dari inovasi ini adalah campuran yang membentuk kristal pada suhu lebih rendah. Menggunakan a pelarut negatif, para ilmuwan telah membuat kristal terbentuk lebih cepat dan seragam, yang memungkinkan panel surya diproduksi di jalur produksi berkinerja tinggi.
Pengujian awal menunjukkan bahwa panel ini dapat mencapai efisiensi sekitar 20%, dan penelitian lebih lanjut diharapkan dapat menyelesaikan masalah stabilitas dan daya tahan.
3. Turbin angin dengan rotor ganda: efisiensi yang lebih besar dalam pembangkitan energi
Di bidang energi angin, salah satu inovasi yang paling menjanjikan adalah turbin angin rotor ganda. Dikembangkan oleh para insinyur di Iowa Energy Center, teknologi ini berupaya meningkatkan efisiensi turbin angin dengan menambahkan set bilah kedua yang lebih kecil.
Masalah dengan turbin tradisional adalah dasar menara dan bilahnya menghasilkan hambatan angin, sehingga mengurangi jumlah energi yang dapat diperoleh dari angin. Dengan menambahkan rotor kedua, sebagian energi yang hilang ini dapat diperoleh kembali meningkatkan produksi energi hingga 18% menurut penelitian.
Tantangannya sekarang adalah mengoptimalkan desain untuk menentukan lokasi terbaik dari rotor kedua dan apakah harus berputar ke arah yang sama dengan rotor utama atau berlawanan arah. Simulasi terowongan angin dan pengujian di dunia nyata cukup menggembirakan.
4. Panel surya terapung: solusi atas kekurangan ruang
Penggunaan badan air untuk memasang panel surya merupakan teknologi yang sedang booming. Sejak 2011, perusahaan Perancis Ciel&Tierre telah mengembangkan apa yang disebut panel surya terapung, yang dapat ditemukan di danau, waduk, dan perairan lainnya.
Sistem ini tidak hanya memanfaatkan ruang yang tidak terpakai, tetapi juga memanfaatkannya meningkatkan efisiensi panel dengan mencegahnya menjadi terlalu panas, karena air bertindak sebagai pendingin alami. Menurut penelitian, panel surya terapung dapat menghasilkan energi hingga 20% lebih banyak dibandingkan panel surya yang dipasang di darat.
Di negara-negara seperti Jepang dan Cina, pembangkit listrik tenaga surya terapung berskala besar telah dipasang. Di Tiongkok, misalnya, terdapat taman surya terapung terbesar di dunia yang mampu menyuplai listrik ke lebih dari 15.000 rumah.
Selain manfaat energinya, sistem ini mengurangi penguapan air dan membantu mencegah pertumbuhan alga, menjadikannya solusi berkelanjutan ganda.
5. Genteng surya: energi terbarukan di setiap rumah
Kemajuan menarik lainnya dalam penggunaan energi surya adalah ubin surya. Ubin fotovoltaik ini dirancang untuk menjadi alternatif estetika dan fungsional dibandingkan panel surya konvensional. Tidak seperti panel tradisional, ubin surya diintegrasikan langsung ke atap dan memenuhi fungsi ganda: melindungi rumah dari cuaca buruk dan pembangkit listrik.
Biasanya terbuat dari keramik, ubin ini mengandung sel surya yang menyerap sinar matahari dan mengubahnya menjadi energi. Sistem ini terhubung ke inverter yang mengubah arus searah yang dihasilkan ubin menjadi arus bolak-balik untuk keperluan rumah tangga.
Ubin ini sangat populer di lingkungan perumahan di mana estetika kompleks arsitektur diupayakan untuk dipertahankan, dan berpotensi menjadi elemen standar dalam konstruksi masa depan.
Dengan peningkatan efisiensi dan biaya pemasangan yang lebih rendah, sirap tenaga surya semakin populer dan bisa menjadi pilihan yang tepat bagi banyak orang di tahun-tahun mendatang.
Energi terbarukan berkembang pesat berkat kombinasi material dan teknologi baru. Meskipun masih terdapat tantangan baik dari segi efisiensi maupun biaya, semakin banyak proyek yang menunjukkan bahwa masa depan energi terletak pada sumber daya yang bersih dan berkelanjutan. Setiap kemajuan yang dibahas dalam artikel ini, mulai dari perovskit hingga panel surya terapung, membawa kita lebih dekat ke dunia di mana energi terbarukan adalah sebuah norma.