Top

Hebat, China Kembangkan Panel Surya Yang Bisa Menangkap Energi Saat Hujan

Hebat, China Kembangkan Panel Surya Yang Bisa Menangkap Energi Saat Hujan

Mengingat sumber energi yang tak dapat diperbaharui semakin hari kian semakin menipis, manusia kini harus berusaha untuk menghasilkan sumber energi baru dengan memanfaatkan sumber energi alami yang terdapat di alam. Salah satunya adalah dari matahari.

Pada awal tahun 2016 yang lalu, Badan Energi Internasional (IEA) memproyeksikan bahwa mulai tahun itu dunia akan menambah sebanyak 50 giga watt tambahan kapasits energi matahari per tahun.

Jumlah tenaga surya baru yang dipasang di seluruh dunia pada tahun 2016 meningkat sekitar 50 persen, hingga mencapai 76 gigawatt. China dan AS adalah dua negara yang mempelopori lonjakan surya tersebut, yang ditandai dengan hampir dua kali lipat jumlah panel PV yang telah mereka tambahkan pada tahun 2015.

Secara global, sekarang ini sudah tersedia sekitar 305 gigawatt kapasitas tenaga surya, yang sebagian perkembangannya didorong oleh biaya pemasangan panel surya yang telah turun secara signifikan di seluruh dunia dalam beberapa tahun terakhir.

Sejak tahun 2011, biaya telah menurun sebanyak 67 persen, menurut Asosiasi Industri Energi Matahari (SEIA). Jika harga solar terus menurun, adopsi sumber energi terbarukan kemungkinan akan menjadi lebih umum.

Pemanfaatan Sel Surya Berbasis Silikon

Seperti yang sudah kami sebutkan di atas tadi, penggunaan sel surya di berbagai negara mengalami peningkatan yang cukup signifikan akhir-akhir ini. Sel surya yang dimaksud tersebut didominasi oleh sel surya berbasis silikon (sel surya generasi pertama).

Penggunaan sel surya yang berbasis silikon ini banyak diminati karena diyakini memiliki banyak manfaat, seperti beberapa diantaranya memiliki efisiensi yang tinggi dan stabil dalam penggunaannya, serta memiliki lifetime yang panjang.

Jika sebelumnya energi yang dihasilkan dari penggunaan panel surya seolah menjadi benda tak berguna saat musim hujan melanda, kini para ilmuwan China justru berhasil menciptakan panel surya yang mampu mengubah hujan menjadi tenaga listrik, selain tetap ‘menyerap’ tenaga matahari.

Itu semua dikarenakan mereka menggunakan sel hibrida yang dapat merubah serta memanenkan energi dari sinar matahari maupun hujan pada pembuatan panel surya tersebut. Sangat kreatif dan jenius, bukan?

Tepatnya pada bulan Februari tahun 2018, para peneliti di Soochow University China telah berhasil membuat sel surya, yang terintegrasi dengan Triboelectric Nanogenerator (TENG).

Nanogenerator triboelektrik ini adalah sebuah alat pemanen energi yang dapat mengubah energi mekanik eksternal menjadi listrik oleh konjungsi efek triboelektrik dan induksi elektrostatik. Jenis nanogenerator baru ini pertama kali ditunjukkan dalam kelompok Prof. Zhong Lin Wang di Georgia Institute of Technology pada tahun 2012.

Adapun kekuatan pembangkit listrik ini berada di sirkuit bagian dalam, yaitu sebuah potensi yang diciptakan oleh efek triboelektrik karena transfer muatan antara dua lapisan tipis  organik atau anorganik yang menunjukkan sifat yang berlawanan dengan polaritas tribo.

Pada sirkuit bagian luar, elektron didorong untuk mengalir di antara dua elektroda yang menempel di sisi belakang lapisan tipis tersebut untuk menyeimbangkan potensi.

Karena bahan yang paling berguna untuk TENG adalah organik, ia juga dinamakan sebagai organik nanogenerator, yang pertama menggunakan bahan organik untuk memanen energi mekanik.

Sel surya yang digunakan oleh para ilmuwan China adalah yang berbasis silikon. TENG ini merupakan unit untuk mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik.

Alat inilah yang dapat menciptakan muatan listrik dari gesekan dua bahan yang digosok secara bersamaan, seperti listrik statis. Ini semua berkaitan dengan pergeseran elektron.

TENG dapat digunakan pada berbagai aplikasi seperti pada ban mobil dan air hujan yang menghujam sel surya. Sel surya yang diintegrasikan dengan TENG memungkinkan untuk merubah energi matahari dan air hujan menjadi listrik. Sehingga sel surya dapat beroperasi pada cuaca cerah dan hujan sekalipun.

“Studi kami ini menunjukkan konsep baru dalam pemanfaatan energi di dalam berbagai kondisi cuaca,” tulis para peneliti dalam makalah yang telah dipublikasikan.

Sebenarnya gagasan untuk menggunakan TENG seperti ini bukanlah hal yang baru dalam dunia teknologi. Tantangannya sendiri dalam membuat TENG ini adalah bagaimana caranya untuk mengembangkan sistem yang tidak terlalu rumit dan besar, sehingga pemanfaatannya bisa menjadi jauh lebih mudah.

Nah, di sinilah dua lapisan polimer digunakan untuk membentuk TENG di atas sel fotovoltaik.

Pada bagian atas sel surya dipasang TENG untuk mengkonversi air hujan menjadi listrik. Air hujan yang turun diketahui dapat menghasilkan energi potensial yang bisa dimanfaatkan untuk mengalirkan energi.

Sel surya silikon ini dilapisi oleh dua polimer konduktif yaitu poly (3,4-ethylenedioxythiophene) atau biasa disebut PEDOT dan poly (styrenesulfonate) atau biasa disebut PSS.

Untuk pembuatannya, para peneliti menggunakan pola seperti pada DVD sebagai lapisan silikon yang nantinya akan dilapisi oleh polimer PDMS. PDMS adalah lapisan transparan yang penggunaannya bertujuan untuk memungkinkan sinar matahari masuk ke dalam sel surya.

Proses pelapisan PDMS ini menggunakan teknik heating solidification. Lapisan PDMS yang telah berpola seperti DVD kemudian diangkat terlebih dahulu karena PEDOT dan PSS akan dilapiskan di bagian bawah PDMS.

Pelapisan PEDOT dan PSS menggunakan teknik annealing, sehingga PEDOT, PSS dan PDMS dapat melapisi permukaan DVD dengan sempurna. PDMS ini bersifat hidrofobik, sehingga memungkinkan untuk menjadikannya sebagai TENG. Hal ini pun berguna untuk mencegah terjadinya penetrasi air ke dalam DVD (lapisan silikon).

Di dalam pengujian yang dilakukan, lapisan polimer yang bertekstur bertindak sebagai elektroda bersama dengan kedua TENG dan panel surya yang mendasarinya untuk menghasilkan energi baik itu ketika hujan turun dan membawa lapisan ke dalam kontak.

Karena lapisan tambahan yang digunakan adalah yang transparan, maka sinar matahari masih bisa ditangkap, meskipun tidak pada tingkat seefisien seperti yang mungkin terjadi pada sel surya tanpa lapisan tambahan.

Tantangan berikutnya yang harus dilakukan untuk mendukung keberhasilan proyek ini adalah meningkatkan jumlah listrik yang dapat dihasilkan, untuk membuat alat ini layak secara komersial.

Namun meskipun demikian, konsep tersebut telah terbukti berhasil dan hal tersebut merupakan langkah pertama yang penting untuk memanen sedikit energi selama hujan. Ini tentu jauh lebih baik daripada tidak memanen sama sekali.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, para ilmuwan telah mengerjakan ide ini untuk waktu yang cukup lama. Pada tahun 2016 tim dari Ocean University of China berhasil menghasilkan listrik dari hujan yang jatuh di panel surya melalui penambahan lapisan graphene.

Dengan memisahkan ion-ion bermuatan positif yang terdapat di dalam hujan yang memiliki air yang asin, para ilmuwan mampu mengikatnya dengan graphene yang kemudian bertindak sebagai pseudocapacitor. Pada dasarnya, dua lapisan dengan tingkat energi berbeda tersebutlah yang kemudian menghasilkan arus listrik.

Tak hanya bisa memberikan sejumlah keuntungan dari penggunaannya, panel surya yang double fungsi ini juga kemungkinan akan memiliki beberapa kelemahan atau kekurangan. Akan tetapi, diharapkan hal tersebut akan dapat terselesaikan dengan baik oleh para ilmuwan di dunia.

Hal terbaik yang bisa kita ambil dari pembuatan sel surya berbasis silikon ini adalah kita tidak hanya dapat menggunakannya pada pada saat cuaca cerah, melainkan juga saat hujan.

Dengan kata lain, mungkin dikedepannya kita akan memiliki peternakan surya yang akan bekerja sepanjang waktu tanpa memperhatikan cuaca, yang nantinya akan menambahkan dorongan besar lainnya untuk potensi energi terbarukan.

Penelitian ini dipublikasikan oleh ACS Nano dengan judul “Integrating a Silicon Solar Cell with a Triboelectric Nanogenerator via a Mutual Electrode for Harvesting Energy from Sunlight and Raindrops”.

China adalah salah satu basis manufaktur panel surya utama di dunia dan diharapkan untuk secara signifikan dapat meningkatkan penggunaan teknologi ini pada tahun-tahun mendatang.

Dalam upaya untuk mengurangi emisi karbon, negara ini ingin meningkatkan hingga tiga kali lipat kapasitas tenaga surya sebanyak 143 gigawatt pada tahun 2020. Apakah mereka akan berhasil mewujudkannya? Mari kita lihat saja nanti bagaiamana dikedepannya.

Tak hanya di China, penelitian sel surya yang diintegrasikan dengan Triboelectric Nanogenerator (TENG) ini telah memberikan peluang yang sangat besar bagi peneliti Indonesia untuk terus mengembangkan hal yang serupa dengan tujuan dapat mengembangkan integrasi tersebut untuk menjadi sumber energi baru bagi bangsa yang besar ini.

Kalau dipikir-pikir, ini akan sangat bergunan bagi bangsa Indonesia mengingat negara kita yang tercinta ini dilalui garis khatulistiwa, yang itu artinya Indonesia dilalui oleh matahari setiap harinya. Kan sayang sekali kalau kita tidak bisa memanfaatkannya dengan baik.

Selain itu, Indonesia juga memiliki dua buah musim, yang terdiri dari musim kemarau dan hujan, yang sebetulnya sangat mendukung penggunaan sel surya tersebut. Bagaimana menurut anda?

Dengan adanya sel surya yang terintegrasi TENG ini, artinya Indonesia dapat menghasilkan listrik terbarukan baik dalam musim kemarau maupun musim penghujan. Itupun kalau negara kita berminat untuk memanfaatkannya.

Supaya anda lebih memahami akan pentingnya penggunaan sel surya dalam kehidupan manusia saat ini, di bawah ini kami akan menunjukkan beberapa keuntungan yang bisa diberikannya pada manusia. Tak hanya keuntungannya saja, kami juga akan menjabarkan beberapa kerugian penggunaannya.

Kelebihan Penggunaan Panel Surya

Dengan adanya inovasi terbaru dalam pemanfaatan energi ini, kini memasang panel surya di perumahan bukan lagi hal yang sulit untuk dilakukan. Beberapa perumahan baru bahkan ada yang menyediakan fasilitas ini sebagai salah satu fitur penariknya.

Kalau saja anda tahu, sebenarnya ada banyak manfaat atau keuntungan yang bisa anda dapatkan ketika anda memilih untuk mengguanakan energi alternatif yang bernama panel surya ini. Beberapa di antaranya adalah sebagai berikut:

  • Energi terbarukan

Energi dapat digunakan baik untuk menghasilkan listrik dan panas di rumah. Energi terbarukan ini bisa dihasilkan dari sejumlah sumber energi alami seperti dalam hal ini adalah pemanfaatan sinar atau cahaya matahari. Sel surya memanfaatkan energi dari matahari dan mengubahnya menjadi listrik yang dapat digunakan.

  • Energi ramah ekonomi

Sel surya memberikan peluang besar untuk menciptakan penghematan pada tagihan listrik anda di rumah, karena anda tidak perlu membayar untuk energi surya yang anda hasilkan dari matahari. Pada saat yang sama, anda juga memiliki kesempatan untuk memonetisasi sistem fotovoltaik anda.

Jika anda memiliki sistem tata surya dengan instalasi yang terhubung dengan grid, anda dapat membeli dan menjual listrik ke jaringan listrik kolektif. Pada saat yang sama, anda dapat memperoleh beberapa hibah untuk sel surya dan akan ada lebih banyak manfaat ekonomi yang dapat diperoleh di masa depan.

  • Energi ramah lingkungan

Dengan menggunakan sel surya maka tingkat polusi pun akan semakin berkurang atau hampir tidak ada. Pembuangan limbah dan polusi tidak dapat dihindari dalam kehidupan kita sehari-hari. Tapi dengan panel surya ini, anda bisa meminimalkan atau bahkan menghilangkannya.

  • Energi inovatif

Photovoltaics adalah topik populer dalam energi hijau dan dianggap sebagai solusi yang baik untuk mencegah perubahan iklim. Oleh karena itu, ini adalah pasar yang inovatif di bawah penelitian dan pengembangan berkelanjutan.

  • Energi Tak Terbatas

Ketika anda memiliki kesempatan untuk mengekstrak energi dari sinar matahari, ini adalah sumber energi yang tidak akan pernah habis, oleh karena itu akan selalu ada sumber untuk produksi listrik. Dengan kata lain, anda tidak perlu khawatir kekurangan atau kehilangan energi.

  • Energi jangka panjang

Sistem PV sering memiliki umur panjang dan daya tahan yang baik. Pada saat yang sama, sering ada jaminan minimum 20 tahun pada panel surya anda, yang akan menjamin anda, jika terdapat komplikasi.

Selain sejumlah keuntungan di atas, manfaat lain yang bisa anda dapatkan adalah anda bisa mendapatkan uang daam penggunaan panel surya ini, terutama jika rumah anda memiliki sel surya. Biasanya lebih mudah untuk menjual properti seperti ini dengan harga yang lebih tinggi.

Kelemahan Penggunaan Panel Surya

Selain keuntungan yang ditawarkan, tak bisa dielakkan kalau ternyata panel surya pun juga memiliki sejumlah kekurangan, kerugian atau kelemahan. Adapun kekurangan yang dimaksud adalah sebagai berikut:

  • Kebutuhan interior

Tidak semua rumah tangga dapat memenuhi kebutuhan mereka dan mendapatkan hasil optimal dari penggunaan sel surya tersebut. Sel surya sangat sensitif dalam hal lokasi, yang berarti bahwa jika lokasi rumah atau tempat tinggal anda berada di tempat yang teduh, jarang terkena sinar matahari, maka akan sulit untuk mengeksploitasi instalasi matahari secara optimal. Solusi untuk ini adalah bahwa anda dapat terhubung ke grid, sehingga anda dapat membeli energi dari orang lain.

  • Biaya pemasangan tinggi

Biaya satu kali untuk memperoleh sistem fotovoltaik dan memasangnya juga relatif tinggi. Meskipun memiliki banyak kelebihan, akan tetapi biaya pasang yang terbilang sangat tinggi  membuat banyak orang pada akhirnya berpikir puluhan kali untuk memasangnya.

Namun, kita harus ingat bahwa menghasilkan energi pada saat itu, adalah gratis. Solusi untuk masalah ini adalah bahwa sebagian besar bank memberikan kesempatan untuk mengambil pinjaman energi, yang memberikan bunga rendah kepada anda sebagai pelanggan yang berinvestasi pada energi hijau.

  • Energi musiman

Dibandingkan dengan jenis energi terbarukan lainnya, pembangkit listrik tenaga surya sangat musiman, karena kita dapat memiliki periode matahari terbatas, seperti yang terjadi di Inggris misalnya. Solusi untuk ini adalah menghubungkan instalasi surya grid dan membeli energi dari jaringan listrik publik selama periode di mana ada lebih sedikit energi untuk dikumpulkan.

  • Akomodasi sel surya

Mungkin lebih sulit memasang panel surya pada rumah yang lebih tua, karena mereka sering memiliki desain yang berbeda yang dapat memberikan keteduhan. Pada saat yang sama, atap yang datar datar akan membuat salju jatuh di bawah rak. Karena itu, penting bagi anda untuk mempertimbangkan hal-hal ini ketika anda hendak menerima atau memperoleh penawaran pemsasangan panel surya.

  • Perawatan

Ketika anda memutuskan untuk menjalankan tenaga listrik sendiri, itu artinya anda harus siap melakukan perbaikan jika sewaktu-waktu terdapat kerusakan pada sistemnya.

Anda perlu memperhatikan kebersihan dan perawatannya, jika anda tak ingin itu cepar rusak. Anda pasti tidak ingin mengeluarkan biaya yang lebih besar lagi untuk pemasangan ulangnya atau untuk memperbaikinya bukan? Yang ada malah bukan semakin hemat menggunakan panel surya ini, melainkan rugi besar. Tidak mau kan hal seperti itu terjadi pada anda?

Untuk menghindari kemungkinan terjadinya kerusakan, panel surya harus dibersihkan secara rutin, sehingga kotoran dan debu yang menempel tidak mengurangi kinerja listrik. Bila terdapat kerusakan akibat petir dan lain sebagainya anda juga harus segera menghubungi tukang yang ahli untuk memperbaikinya.

Penjelasan mengenai kelebihan dan kekurangan dari penggunaan panel surya di atas akan menjadi penutup informasi kami pada artikel ini. Dari penjelasan di atas, kita bisa menyimpulkan bahwa pada dasarnya pembuatan sel surya adalah untuk tujuan yang baik, yaitu untuk memanfaatkan energi yang terdapat di alam dengan sebaik-sebaiknya, sebagai pengganti dari sejumlah energi yang tak bisa diperbaharui.

Karena sadar akan pentingnya pemanfaataan energi alam ini, banyak ilmuwan yang pada akhirnya mencoba melakukan sejumlah penelitian untuk menciptakan sel surya yang tak hanya bisa dipakai untuk menangkap energi saat matahari bersinar dengan cerahnya, tapi juga bisa dipakai pada saat hujan sekalipun. Itulah yang saat ini sedang dikembangkan olah para ilmuwan di China.

Mengenai kapan tepatnya hal tersebut akan segera terpenuhi, kita hanya tinggal menunggu waktunya saja dan berharap kelak hal tersebut akan terwujud dan segera dapat dikomersilkan, sehingga masyarakat bisa menggunakannya.

Selain itu, semoga saja harga pemasangannya tidak semahal seperti yang ada saat ini, karena bagaimanapun juga, harga yang tinggi selalu menjadi penghalang terbesar untuk sebagian besar masyarakat.