8 Inovasi Energi Surya: Teknologi Tenaga Surya Masa Depan – Sinar matahari memberi planet kita lebih banyak energi dalam satu jam dibandingkan energi yang kita gunakan secara kolektif dalam satu tahun penuh. Pada tahun 1839, fisikawan Perancis Edmond Becquerel menemukan cara mengubah sinar ini menjadi arus listrik. Kemudian, pada tahun 1950-an, sel surya berbasis silikon, yang digunakan untuk menggerakkan sebagian besar panel surya modern, ditemukan. Saat ini, energi surya merupakan penghasil energi terbarukan terbesar ke-3 di dunia dan terus meningkat popularitas dan permintaannya. Namun, masih banyak ruang untuk inovasi. Untungnya, ada banyak perusahaan yang mencoba melakukan hal itu. Berikut adalah 8 inovasi dalam energi surya dan bagaimana inovasi tersebut dapat mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil, memangkas biaya, dan menciptakan masa depan yang lebih ramah lingkungan bagi planet kita.
1 | Jendela Surya
Jendela surya adalah teknologi berkembang yang memungkinkan Anda mengubah sinar matahari yang masuk melalui jendela menjadi listrik untuk memberi daya pada rumah Anda. Teknologi ini menggunakan glasir fotovoltaik yang memiliki kemampuan menangkap energi matahari sekaligus menjaga jendela Anda tetap transparan. Lapisan ini mengandung sel surya terkecil di dunia – kurang dari ¼ ukuran sebutir beras. Tidak perlu memasang jendela baru, Anda hanya perlu mengaplikasikannya pada permukaan kaca.
Jendela tenaga surya mempunyai potensi yang tak terbatas. “AS saja diperkirakan memiliki permukaan kaca antara lima dan tujuh miliar meter persegi.” Bayangkan jumlah energi terbarukan yang dapat kita hasilkan jika hanya sebagian kecil dari permukaan tersebut yang menggunakan lapisan surya! Ketika semakin banyak kota mulai berupaya mencapai tujuan iklim net zero, jendela tenaga surya (solar window) bisa menjadi sebuah terobosan baru. Meskipun teknologi ini masih dalam tahap awal, banyak perusahaan seperti Solar Window Technologies dan Ubiquitous Energy berharap dapat meluncurkan produk mereka ke konsumen dalam waktu dekat. hari88
2 | Balon Surya
Bahkan di tempat yang paling cerah sekalipun, awan masih dapat melintas di atas kepala dan mengganggu produksi energi matahari. Para ilmuwan sedang mengembangkan balon yang benar-benar dapat membawa panel surya ke atas awan. Para peneliti di Universitas Tokyo sedang berupaya menciptakan balon ketinggian yang mampu menampung panel surya berukuran besar. Balon-balon ini akan mampu melayang sekitar 12,5 mil di atas tanah – di atas sebagian besar formasi awan.
Meskipun teknologi pembuatan balon-balon ini tidak jauh berbeda dengan produksi komersial, masih ada beberapa rintangan yang harus dilewati. Masalah utamanya adalah harga balon-balon ini kemungkinan besar mahal, namun ada beberapa masalah keamanan. Balon surya akan terbang pada ketinggian yang dapat menimbulkan risiko bagi lalu lintas udara. Selain itu, jika balon tidak berfungsi dan jatuh, hal tersebut dapat membahayakan orang-orang yang terjatuh. Namun, jika dilakukan dengan benar, balon-balon ini bisa menjadi terobosan baru dalam pembangkit listrik tenaga surya di tempat-tempat yang banyak tertutup awan.
3 | Panel Surya Berbulu
Tidak, panel surya ini tidak akan menyumbat pancuran Anda. Teknologi panel surya berbulu menggunakan nanoteknologi; kawat nano kecil yang menyerap cahaya pada kain karbon-nanotube. Kawat nano ini, meskipun jauh lebih kecil dari lebar rambut manusia, dapat menyerap lebih banyak energi dibandingkan sel silikon (yang digunakan pada panel surya pada umumnya). Faktanya, panel surya berbulu dapat menyerap sebanyak 96% cahaya matahari yang menyinarinya. Teknologi efisiensi tinggi ini juga memiliki fleksibilitas struktural yang lebih besar dibandingkan panel surya tradisional, sehingga lebih mudah dan terjangkau untuk ditempatkan dalam berbagai situasi.
Panel surya berbulu belum memasuki pasar, namun ketika hal tersebut terjadi, banyak peluang yang menunggu. Misalnya, panel surya berbulu dapat membuat kendaraan listrik mampu menghasilkan tenaga surya dan menggantikan panel surya yang kurang efisien di atap. Karena fleksibilitasnya, mereka bahkan dapat ditempatkan di seluruh bangunan besar dan monumen. Keterbatasan terbesar dari teknologi yang berkembang ini adalah daya tahannya. Panel surya berbulu tidak sekuat atau tahan lama seperti panel surya biasa.
4 | Tenaga Surya Film Tipis
Panel surya yang hemat anggaran ini tidak hanya tipis dan fleksibel, tetapi juga paling mudah dan tercepat untuk dibuat. Panel surya film tipis terdiri dari banyak lapisan penghasil listrik yang sangat tipis (kurang dari lebar rambut manusia!). Karena sangat fleksibel, mereka dapat dibuat dan dikirim dengan mudah dalam bentuk gulungan sehingga mudah untuk dipindahkan dan didistribusikan.
Meskipun kurang efisien dibandingkan panel surya tradisional, panel surya film tipis mengimbanginya dengan kemudahan produksi, fleksibilitas, dan harga yang terjangkau. Panel surya film tipis berpotensi menjadikan energi surya dapat diakses oleh lebih banyak orang dan dengan demikian mengurangi jejak karbon kolektif kita.
5 | Peternakan Tenaga Surya Terapung
Secara formal dikenal sebagai sistem fotovoltaik terapung, pembangkit listrik tenaga surya terapung pada dasarnya adalah sekelompok panel surya yang dipasang di permukaan perairan. Anda dapat memasang pembangkit listrik tenaga surya terapung di danau, waduk, kolam, dan bahkan laut. Manfaat utama pembangkit listrik tenaga surya terapung adalah menghemat ruang di darat. Hal ini sangat penting terutama di daerah pertanian dan kota-kota dimana lahannya langka dan berharga.
Namun, pembangkit listrik tenaga surya tidak hanya menghemat ruang, namun juga memiliki potensi yang sangat bermanfaat bagi lingkungan. Menurut sebuah penelitian di Nature.com, jika 10% pembangkit listrik tenaga air di dunia memiliki panel surya terapung, kita dapat menghasilkan listrik sebanyak pembangkit listrik berbahan bakar fosil di dunia. Sudah banyak peternakan panel surya terapung bermunculan di seluruh dunia. Dari Pembangkit Listrik Tenaga Surya Heroldsberg di California, hingga Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terapung Dezhou Dingzhuang di provinsi Shandong, Tiongkok.
6 | Cat Surya
Dapatkah Anda bayangkan bisa memberi daya pada rumah Anda dengan lapisan cat? Para ilmuwan sedang mengembangkan tiga jenis cat yang suatu hari nanti mungkin menghasilkan energi dari matahari:
Cat Surya Menghasilkan Hidrogen
Jenis cat ini menyerap kelembapan dari udara dan menggunakan energi matahari untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen. Kini setelah hidrogen dipisahkan, hidrogen dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga energi ramah lingkungan. Hal yang sangat menakjubkan!
Cat Fotovoltaik
Cat fotovoltaik menggunakan “titik kuantum”, yang pada dasarnya merupakan semikonduktor kecil untuk menangkap cahaya dan mengubahnya menjadi energi. Secara teori, kita bisa menempatkan titik-titik kuantum pada cat dinding, atap, dan permukaan lainnya.
Cat Fotovoltaik
Cat fotovoltaik menggunakan “titik kuantum”, yang pada dasarnya merupakan semikonduktor kecil untuk menangkap cahaya dan mengubahnya menjadi energi. Secara teori, kita bisa menempatkan titik-titik kuantum pada cat dinding, atap, dan permukaan lainnya.
Cat Perovskit
Juga dikenal sebagai sel surya semprot, cat perovskit adalah bahan energi surya yang sedang berkembang yang menggunakan sesuatu yang disebut perovskit. Perovskit, bahan yang berasal dari mineral titanium oksida, dapat membuat sel surya dengan kemampuan berbentuk cair. Meski masih dalam tahap awal pengembangan, para ilmuwan telah mampu mengaplikasikan sel surya ini ke permukaan menggunakan semprotan cair. Di masa depan, sel-sel ini mungkin bisa membantu membuat cat surya.
Meskipun salah satu teknologi yang kurang berkembang dalam daftar ini, gagasan tentang cat tenaga surya saja sudah menarik. Jika dibuat menjadi bahan tenaga surya yang andal, kita dapat melihat bangunan, kendaraan, dan bahkan jalan yang dicat tenaga surya.
7 | Panel Surya Ringan yang Terbuang
Panel surya cahaya terbuang atau panel surya spektrum inframerah merupakan panel surya yang memiliki kemampuan menyerap cahaya tak tampak. Sinar matahari sebenarnya “terdiri dari banyak panjang gelombang berbeda di seluruh spektrum elektromagnetik.” Namun, hanya sekitar 40% dari cahaya ini yang terlihat oleh mata manusia – sebagian besar panel surya hanya memanfaatkan cahaya tampak ini. Hal ini membuat sebagian besar cahaya dari spektrum lainnya belum dimanfaatkan. Ada penelitian terhadap beberapa jenis panel surya yang dapat memanfaatkan sebagian spektrum cahaya lainnya:
Sinar ultraviolet
Sekitar 4% cahaya yang mencapai bumi adalah ultraviolet. Karena jumlahnya sangat kecil dibandingkan dengan cahaya tampak, maka tidaklah praktis untuk memiliki panel surya khusus sinar UV di Bumi. Namun, panel surya khusus UV telah dikembangkan di Jepang dan sebenarnya dapat digunakan di bulan, di mana terdapat banyak sinar ultraviolet.
Cahaya Inframerah
Meskipun sekitar 50% cahaya yang mencapai Bumi adalah cahaya inframerah, energi per kapita yang terkandung di dalamnya jauh lebih sedikit dibandingkan cahaya tampak. Namun, “Setiap malam, panas keluar dari bumi dalam bentuk radiasi infra merah untuk menjaga suhu planet tetap konstan.” Para ilmuwan sedang dalam proses mengembangkan sejenis panel surya – berbentuk antena – yang dapat menangkap cahaya inframerah. Ini berarti kita dapat menangkap energi matahari untuk diubah menjadi listrik bahkan di malam yang gelap!
8 | Tenaga Surya Berbasis Luar Angkasa
Inovasi tenaga surya bisa terwujud lebih cepat dari yang Anda bayangkan. Para ilmuwan telah mengembangkan panel surya berbasis ruang angkasa yang dapat mengatasi beberapa permasalahan iklim kita. Dalam waktu dekat, satelit yang dilengkapi panel surya dapat diluncurkan ke luar angkasa untuk mengumpulkan sejumlah besar radiasi matahari dan memancarkannya kembali ke bumi melalui sinar gelombang mikro atau sinar laser.
Menurut energy.gov, luar angkasa ideal untuk pengumpulan energi matahari karena tidak ada awan, atmosfer, dan malam hari. Hal ini memberikan panel surya akses penuh dan tidak terbatas terhadap sinar matahari. Jika kita dapat menggunakan panel surya satelit ini, kita dapat menghasilkan energi matahari sebanyak pembangkit listrik tenaga nuklir (energi gigawatt, bukan megawatt). Ini cukup untuk memberi listrik pada seluruh kota! Namun, masih ada kekhawatiran mengenai teknologi, seperti keamanan penyaluran energi ke bumi dan biaya awal. Namun, tidak seperti kebanyakan inovasi tenaga surya, teknologi satelit tenaga surya telah ada sejak tahun 1970-an. Jadi hanya dengan sedikit dorongan, satelit-satelit ini dapat memberi daya pada rumah Anda.
Dengan meningkatnya kebutuhan akan energi terbarukan dan hilangnya bahan bakar fosil, inovasi tenaga surya baru bisa menjadi kuncinya. Mudah-mudahan dalam waktu dekat beberapa teknologi ini akan tersedia untuk memberi listrik pada rumah dan kota kita.