Tugas PRDI

Make solar energy economical

Sebagai salah satu sumber energi , tidak ada energi yang sebanding dengan energi cahaya matahari. Matahari menyinari apapun yang menyebabkan teknologi manusia berkembang / dapat diproduksi. Hanya fraksi kecil dari kekuatan pancaran Matahari ke Bumi , tetapi bahkan dapat menyediakan 10000 kali energi komersial yang digunakan manusia di planet ini.

Energi surya sangatlah penting bagi umat manusia. Bahan bakar fosil tidak bisa selamanya menjadi sumber energi yang dominan. Apapun prediksi waktu akan penipisan bahan bakar fosil yang tepat , suplai minyak dan gas tidak akan mampu mengikuti perkembangan kebutuhan energi manusia.

Untuk kebutuhan energi jangka panjang ,  sebagai sumber energi yang berkelanjutan , energi tenaga surya menawarkan sumber energi alternatif yang menarik. Kehadiran energi tenaga surya tersebut jauh melebihi setiap kebutuhan energi masa depan yang dapat dibayangkan. Tetapi mengekspolitasi energi dari matahari bukanlah tanpa tantangan. Mengatasi batas untuk generasi tenaga surya yang meluas membutuhkan inovasi engineering di berbagai aspek – untuk menangkap energi dari matahari , mengonversinya menjadi energi yang berguna , dan menyimpannya untuk digunakan ketika malam hari.

Energi surya telah menjadi energi alternatif bagi umat manusia yang sadar akan kehadiran energy fosil yang semakin langka. Energi ini mengambil sinar matahari sebagai sumber energi yang kemudian dikonversikan menjadi generasi listrik dsb. Energi ini juga telah menjadi bagian dari sebagian negara sebagai pemasok energi yang ramah lingkungan. Di negara negara maju , seperti Amerika Serikat , German , Spanyol , China , kehadiran panel panel surya telah menjadi bagian dari berkembangnya negara2 tersebut. Sementara di Indonesia , kesadaran akan energi tenaga surya sebagai energi alternatif masih minim.

Masalah dari energi tenaga surya adalah:

·         Produsen panel panel surya yang masih hanya terdapat di beberapa negara maju.
Ini terjadi akibat ahli ahli panel surya masih hanya terdapat beberapa negara , dan pemasaran internasional akan panel panel surya belum lah terlalu marak dilakukan oleh negara negara lain. Di negara negara berkembang seperti Indonesia , kehadiran / pemakaian panel panel surya sangat minim atau hampir jarang dijumpai.

·         Harga panel panel surya yang relatif mahal atau tidak ekonomis.

·         Tempat penyimpanan energi / storage

Problem solving

ü  Dari segi Matematik

Ketidak-ekonomis-an dari penjualan panel panel surya membuat engineer harus berpikir troubleshoot dari permasalahan ini. Engineer bisa mencari bahan panel surya yang berkualitas dan berefisiensi lebih tinggi namun harganya ekonomis sehingga panel surya terjangkau untuk semua kalangan untuk beberapa tahun kedepannya.

Untuk membuat harga panel surya bersaing secara ekonomi , engineer harus menemukan cara untuk membuat efisiensi dari panel panel nya lebih baik dan menurunkan harga produksinya. Prospek memperbaharui efisensi tenaga surya sangat menjanjikan. Panel standar sekarang memiliki efisiensi 31% secara teoritis karena terbuat dari bahan silikon elektrik. Tetapi material baru dapat melewati batas tersebut , dengan beberapa multi-lapis panel yang dapat mencapai 34% efisiensi. Eksperimen panel panel surya mampu melewati efisiensi 40%.

Ide lainnya untuk mempertinggi efisiensi membutuhkan perkembangan dalam bidang nanoteknologi , teknik pembuatan struktur sel dalam ukuran atom dan molekul , dihitung dalam nanometer. Secara teoritis , nano kristal dapat mencapai efisiensi 60% atau diatasnya meskipun efisiensi nya bisa lebih kecil dalam prakteknya.

ü  Dari segi Science

Isu penting dalam sistem energi surya adalah kemurnian material. Panel sel sekarang membutuhkan kemurnian yang tinggi dan maka itulah harganya mahal karena ketidakmurnian akan menahan arus dari muatan listrik tersebut. Problem tersebut dapat dikurangi jika muatan muatan tersebut hanya perlu menempuh jarak yang pendek , melalui material dengan layer tipis. Tetapi layer layer tipis tidak bisa menyerap sinar matahari sebanyak yang dibutuhkan untuk inisiasi. Salah satu cara untuk mengatasi dilema tersebut adalah menggunakan material material tebal pada satu arah, untuk menyerap cahaya matahari , dan  yang tipis pada arah yang lain , untuk bisa dilewati muatan muatan tersebut. Strategi tersebut memerlukan panel panel yang terbuat dari silinder silinder yang sangat kecil , atau nanorods.

Walaupun panel panel surya canggih telah menjadi sarana generasi elektrik yang murah dan efisien , masalah besar untuk penggunaan energi dari matahari yang meluas muncul : kebutuhan akan tempat penyimpanan energi. Cuaca yang berawan dan kegelapan malam mengganggu ketersediaan energi surya. Pada tempat dan waktu ketika cahaya matahari sangat melimpah , energinya harus ditangkap dan disimpan untuk digunakan pada tempat dan waktu yang lain.

Banyak teknologi teknologi yang menawarkan penyimpanan energi secara massal. Memompa air (untuk pelindung sebagai energi hydroelektrik) atau  baterai baterai yang besar telah menjadi metode yang telah teruji / terbukti sebagai tempat penyimpanan energi , tetapi mereka menghadapi masalah yang serius ketika proporsinya ditingkatkan ke skala yang lebih besar. Material material baru dapat meningkatkan keefektifan kapasitor kapasitor secara besar , magnet superkonduktor , atau semua yang dapat menyediakan tempat penyimpanan energi yang memadai.

Solusi lain yang mungkin dalam masalah penyimpanan energi adalah dengan meniru penangkapan cahaya matahari secara biologis dengan fotosintesis pada tumbuhan , yang menyimpan energi dari matahari dalam ikatan kimia molekuler yang bisa digunakan sebagai makanan. Cara tumbuhan menggunakan cahaya matahari untuk memproduksi makanan dapat diduplikasi oleh manusia untuk memproduksi bahan bakar.

Sebagai contoh , cahaya matahari dapat menginisiasi elektrolisis pada air , menggenerasi hidrogen sebagai bahan bakar. Hidrogen kemudian bisa menjadi bahan bakar listrik , instrumen generasi elektrik yang memproduksi produk sampingan / limbah yang tidak berpolusi , karena hidrogen akan berikatan dengan oksigen yang akan menjadi air kembali.

Jika tantangan engineering adalah untuk bisa memperbaharui panel panel surya menjadi lebih baik , mengurangi  biayanya , dan menyediakan cara yang efisien untuk menggunakan listrik untuk membuat bahan bakar yang bisa disimpan , energi matahari dapat menegaskan superiotasnya terhadap bahan bakar fosil sebagai energi alternatif yang berkelanjutan untuk kemakmuran peradaban manusia kedepannya.

Tentu saja penggunaan panel surya sangat membantu umat manusia dalam hal konversi energi. Bahan bakar fosil yang sudah semakin menipis ditambah emisinya yang tidak ramah lingkungan seharusnya membuat umat manusia sadar akan penggunaan energi alternatif seperti penggunaan energi dari sinar matahari (tenaga surya). Selain ramah lingkungan , penggunaan energi tenaga surya mampu dikonversi untuk men-generate listrik yang kita tahu penggunaannya sangat vital dan masih menggunakan bahan bakar fosil untuk memproduksi listrik secara massal. Bayangkan jika ada panel surya yang cukup untuk menghidupi listrik se-Jawa , tanpa lagi menggunakan bahan bakar fossil , bukankan itu hal yang bagus?

(sumber http://www.engineeringchallenges.org/cms/8996/9082.aspx dengan pengubahan sendiri)

(personally translated by 16513086 Luminto)