Skip to content
Ditulis.ID – Matahari adalah salah satu objek fisik sebagai energi surya yang paling kuat yang dikenal manusia. Pikirkan tentang ini: sangat besar, lebih dari 100 kali ukuran bumi. Ini sangat terang sehingga bisa membutakan Anda. Ini memancarkan radiasi yang sangat kuat sehingga bisa membakar Anda. Cahaya, benda yang bergerak paling cepat di seluruh alam semesta, membutuhkan waktu beberapa menit untuk menempuh perjalanan dari matahari ke bumi. Cukup kuat untuk jarak 92,96 juta mil yang mengejutkan.
Matahari juga merupakan sumber tenaga utama. Ini menggerakkan hampir semua kehidupan di bumi. Satu-satunya pengecualian adalah segelintir ventilasi laut dalam yang terpencil dan ekosistem rembesan dingin. Ini adalah dasar dari rantai makanan, sumber energi utama yang dibutuhkan semua kehidupan untuk bertahan hidup dan berfungsi.
Jadi masuk akal jika matahari juga merupakan sumber energi terbarukan yang sangat penting bagi rumah kita.
Daftar Isi
Ada Cara Yang Lebih Baik Daripada Bahan Bakar Fosil
Selama paruh kedua abad ke-20, menjadi semakin jelas bahwa ketergantungan historis kita pada bahan bakar fosil tidak berkelanjutan.
Bahan bakar fosil, seperti batu bara dan minyak bumi, hanya terbentuk di bawah kondisi geologis yang sangat spesifik, dan persediaannya terbatas. Pembakaran bahan bakar fosil menghasilkan gas rumah kaca dan mencemari udara. Menuju abad ke-21, menjadi jelas bahwa kita membutuhkan alternatif bahan bakar fosil.
Dan sumber energi apa yang lebih baik daripada matahari, bintang kuat yang menopang keberadaan kita? Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan baru telah menurunkan biaya energi surya secara signifikan, sekaligus meningkatkan efisiensi panel surya dan sel surya.
Bagaimana Cara Kerja Tenaga Surya?
Semua cahaya, termasuk sinar matahari, mengandung energi.
Ketika cahaya mengenai jenis bahan tertentu, energi itu berubah menjadi arus listrik. Pertama kali panel surya digunakan kristal besar silikon. Elemen ini adalah semikonduktor intrinsik. Karena struktur atomnya, ketika silikon terkena cahaya, elektron bergerak, dan arus listrik dihasilkan. Silikon bisa mengubah sejumlah besar energi cahaya menjadi pembangkit listrik tenaga surya, tetapi biaya pembuatan kristal silikon ini bisa sangat mahal.
Bahan fotovoltaik yang lebih baru menggunakan film tipis dan fleksibel yang terbuat dari bahan yang lebih murah, seperti tembaga-indium-gallium-selenida, yang digabungkan menjadi perangkat yang disebut sel surya, dan disusun pada panel surya.
Panel surya atap rumah adalah yang terbaik untuk rumah di wilayah geografis di mana sinar matahari bisa diandalkan dan cakupan pohon minimal. Sel fotovoltaik pada panel surya mengumpulkan sinar matahari di siang hari, yang diubah menjadi arus searah. Perangkat yang disebut “inverter” mengubah listrik DC ini menjadi arus bolak-balik (AC), yang dikirim ke panel listrik untuk memberi daya pada rumah Anda. Pengaturan tenaga surya ini menghasilkan kelebihan energi, mengimbangi penggunaan energi di malam hari dan selama cuaca mendung.
Bagaimana Cara Kerja Energi Surya Selangkah Demi Selangkah?
- Sinar matahari menyentuh panel surya
- Sel fotovoltaik di dalam panel mengubah energi cahaya menjadi arus searah
- Arus searah kemudian mengalir ke “inverter”, yang mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik, yang kemudian bisa digunakan
- Pada pengaturan rumah, listrik kemudian diumpankan melalui meteran dan masuk ke rumah
- Rumah kemudian menggunakan listrik gratis itu
- Setiap kelebihan listrik yang tidak digunakan bisa diumpankan kembali ke jaringan nasional untuk digunakan oleh orang lain atau disimpan untuk digunakan nanti
Bagaimana Energi Bisa Dihasilkan Dari Matahari?
Untuk memahami ini, kita harus kembali ke kelas sains SMA. Anda mungkin ingat bahwa cahaya terdiri dari foton, yang merupakan partikel energi radiasi yang dihasilkan oleh matahari. Setiap foton mengandung jumlah energi yang berbeda (tergantung pada panjang gelombang spektrum matahari, tetapi Anda tidak perlu memahami ini untuk melanjutkan).
Ketika cahaya mengenai sel surya, beberapa foton akan diserap, sementara yang lain akan dipantulkan. Anda mungkin ingat bahwa permukaan hitam cenderung menyerap panas (yang merupakan kabar baik untuk panel surya), sedangkan permukaan putih memantulkannya. Ketika sel menyerap foton dalam jumlah yang cukup, elektron di dalam sel terpisah dari atomnya.
Elektron kemudian pindah ke permukaan depan sel, yang dibuat menarik bagi elektron bebas. Elektron ini mempunyai muatan negatif, sehingga tercipta ketidakseimbangan antara bagian belakang sel dan bagian depan. Ruang di antara menciptakan potensi tegangan (seperti setiap ujung baterai). Ketika setiap ujung (dalam hal ini, permukaan) terhubung ke sumber lain, listrik mengalir.
Bagaimana Cara Kerja Energi Surya Di Rumah?
Ketika panel surya ditempatkan di rumah, mereka menyerap foton dari dalam sinar matahari, dan kemudian proses yang dijelaskan di atas terjadi. Setelah listrik dibuat, itu adalah “arus searah”, yang tidak bisa digunakan di rumah kita. Inverter kemudian mengubah energi ini menjadi arus bolak-balik, yang bisa mengalir ke rumah dan digunakan untuk energi.
Kecuali jika sebuah rumah benar-benar di luar jaringan, maka energi berlebih akan mengalir ke jaringan, di mana energi tersebut bisa digunakan oleh orang lain. Pemilik rumah akan dibayar untuk energi ini. Sebuah rumah juga akan menggunakan energi dari jaringan ketika tidak ada cukup sinar matahari untuk menciptakan energi untuk menyalakan rumah.
Bisakah Kita Menjalankan AC Dengan Tenaga Surya?
Kebanyakan panel surya (pada properti perumahan) menghasilkan rata-rata 250 hingga 400 watt per jam. Sebagian besar rumah membutuhkan antara 20-25 panel untuk memenuhi semua kebutuhan mereka, termasuk AC.
Jika Anda berpikir untuk menjalankan AC Anda secara eksklusif dari panel surya, Anda harus mempertimbangkan apakah itu sepadan. Sistem AC menggunakan hingga 2.5KW, jadi minimum sistem tenaga surya Anda harus 3KW. Itu berarti Anda membutuhkan sekitar 12 panel hanya untuk menjalankan AC Anda, dan panel tidak murah.
Meskipun mungkin masuk akal untuk menjalankan AC Anda saat ada sinar matahari yang terik, sistemnya mungkin tidak cukup untuk membuat Anda tetap nyaman. Karena tata surya adalah investasi besar, Anda mungkin lebih baik memasangnya untuk seluruh rumah, atau tidak sama sekali.
Bisakah Rumah Berjalan Dengan Tenaga Surya Saja?
Iya dan tidak. Jika Anda mempunyai tata surya yang cukup besar, sistem tersebut harus bisa memberi daya pada seluruh rumah Anda. Namun, peringatan (besar) di sini adalah bahwa hal itu hanya bisa dilakukan bila ada tingkat sinar matahari yang baik. Itu berarti bahwa Anda mungkin bisa menjalankan rumah Anda dari panel surya sepanjang tahun di area seperti LA, tetapi rumah dengan panel surya di Washington Barat akan kesulitan melakukannya.
Negara Manakah Yang Merupakan Penghasil Energi Matahari Terbesar?
Saat ini, Cina menghasilkan energi matahari paling banyak. China mempunyai kapasitas fotovoltaik lebih dari 30,1 GW. Timbal China dulunya sangat besar (51% lebih banyak dari negara lain pada tahun 2021) tetapi telah menurun dari waktu ke waktu menjadi sekitar 27% dari seluruh pasar tenaga surya. AS, Jepang, Vietnam, dan India mengikuti.
Siapa Yang Penemu Energi Matahari?
Fisikawan Prancis, AE Becquerel, adalah orang pertama yang menemukan efek fotovoltaik, pada tahun 1839. Namun, ada lebih banyak lagi dari kisah ini, yang bisa Anda baca selengkapnya dibawah ini:
Siapa yang Menemukan Energi Matahari?
Jika Anda ingin bertele-tele, Anda bisa mengandaikan bahwa energi matahari pertama kali ditemukan oleh bakteri yang sangat purba. Matahari telah menjadi kekuatan pendorong bagi semua kehidupan di Bumi sejak mikroba pertama mengembangkan kemampuan fotosintesis, sekitar 2,3 miliar tahun yang lalu.
Ironisnya, ini menyebabkan bencana lingkungan yang menghancurkan yang dikenal sebagai Peristiwa Oksigenasi Besar, yang disebabkan oleh emisi gas oksigen sebagai produk sampingan dari fotosintesis. Sementara organisme bertenaga surya pertama menyebabkan kepunahan massal, tenaga surya saat ini mungkin memegang kunci untuk mencegah krisis planet.
Di mana tenaga surya modern dimulai?
Akar tenaga surya modern bisa ditelusuri kembali ke tahun 1839. Pada saat inilah fisikawan Prancis berusia 19 tahun, AE Becquerel, yang fokusnya hingga saat itu terkait dengan pendar dan pendaran, menemukan efek fotovoltaik. Dia menemukan bahwa ketika pelat emas atau platina terendam dalam larutan, kemudian terkena radiasi matahari yang tidak merata, arus listrik dihasilkan. Penemuan ini ditangkap oleh para ilmuwan di seluruh dunia.
Pada awal tahun 1860-an, seorang matematikawan Perancis bernama August Mouchet mulai mendaftarkan paten untuk mesin bertenaga surya. Pada tahun 1878, Mouchet dan asistennya Abel Pifre – yang akan mengembangkan mesin cetak bertenaga surya pertama – memamerkan mesin bertenaga surya mereka di Pameran Universal di Paris, memenangkan medali emas atas usaha mereka. Sayangnya, karya Mouchet mendahului zamannya. Pemerintah Prancis memutuskan bahwa tenaga surya tidak layak secara ekonomi, dan mereka menghentikan pendanaannya. Untungnya, teknologi surya berjalan dengan susah payah.
Bagaimana tenaga surya dikomersialkan?
Pada tahun 1883, penemu Amerika Charles Fritz menciptakan sel surya selenium pertama yang berfungsi.
Pada tahun 1888, seorang ilmuwan dari Rusia bernama Aleksandr Stoletov membangun dan mematenkan sel surya sejati yang pertama. Pada tahun 1891, penemu Baltimore Clarence Kemp mematenkan pemanas air tenaga surya komersial pertama. Pada tahun 1905 tenaga surya menjadi sorotan dunia ketika fisikawan terkenal Albert Einstein menerbitkan sebuah makalah tentang efek fotolistrik dan bagaimana paket cahaya membawa energi.
Inovasi lebih lanjut akan datang setelah penemuan penting Einstein mengenai mekanisme yang mendasari efek fotolistrik. Pengetahuan baru ini memungkinkan Bell Labs untuk memproduksi sel surya modern pertama pada tahun 1954. Sementara proyek ini memelopori teknologi energi surya seperti yang kita kenal sekarang, itu sangat tidak efisien. Biayanya $250 untuk menghasilkan listrik hanya 1 watt, dibandingkan dengan $2 – $3 per watt dari pembangkit listrik tenaga batu bara pada waktu itu.
Sel surya pada tahap itu masih layak digunakan di luar angkasa, dan pada tahun 1958, pesawat ruang angkasa Vanguard 1 menggunakan matahari sebagai sumber energi cadangan. Setahun kemudian, sel surya dikembangkan dengan efisiensi 10%, tetapi masih sedikit digunakan di luar penerbangan luar angkasa.
Kekurangan minyak memicu pertumbuhan tenaga surya
Awal 1970-an membawa gelombang minat baru dalam potensi energi matahari sebagai sumber pembangkit listrik terbarukan.
Pada saat itu, krisis minyak di seluruh dunia dan kekhawatiran lingkungan yang berkembang menyebabkan upaya baru untuk mengembangkan alternatif bahan bakar fosil. Kemajuan dalam efisiensi surya menurunkan harga per watt dari lebih dari $100 menjadi sekitar $20.
Tahun 2000-an dan 2010-an telah membawa lebih banyak kemajuan ke dunia teknologi energi surya. Biaya telah turun secara dramatis, dengan peningkatan efisiensi. Saat ini, hampir satu juta rumah di Amerika Serikat menggunakan tenaga surya untuk semua atau sebagian listriknya.
Apa Kelebihan Dan Kekurangan Panel Surya?
Kelebihan Panel Surya
- 100% energi bersih
- terbarukan
- Berlimpah (meskipun di beberapa wilayah di dunia lebih dari yang lain)
- Tidak akan pernah pergi
- Murah perawatannya
- Dapat dipasang di atap, daripada mengambil jejak baru
Kekurangan Panel Surya
- Mahal untuk dipasang
- Masih tidak bisa bekerja di malam hari atau di hari mendung
- Tidak praktis di semua wilayah di dunia
Apakah Panel Surya Bisa Bekerja Di Malam Hari?
Belum. Pada awal tahun 2020, sekelompok ilmuwan merancang sel surya jenis baru yang bisa menghasilkan daya pada malam yang cerah. Meskipun tidak banyak (sekitar 25% dari output yang bisa mereka dapatkan di siang hari), kita bisa berharap untuk melihat panel surya 24 jam dalam waktu dekat.
Apakah Panel Surya Bisa Berfungsi Saat Hujan?
Hujan itu sendiri tidak menghalangi kemampuan panel surya untuk bekerja, tetapi awan melakukannya. Panel surya belum berfungsi selama tutupan awan tebal, yang hampir selalu ada pada hari hujan.
Apakah Panel Surya Bisa Berfungsi Di Musim Dingin?
Ya, asalkan ada sinar matahari yang cerah. Seperti halnya hujan, panel surya tidak terpengaruh oleh suhu, hanya oleh tutupan awan, yang biasa terjadi di musim dingin. Perlu dicatat bahwa pemanas air tenaga surya kemungkinan akan terpengaruh oleh suhu dingin karena mereka mengandalkan panas matahari daripada cahaya matahari.
Apakah Panel Surya Bisa Bertahan Selamanya?
Sayangnya tidak. Masa pakai panel surya yang berguna meningkat setiap saat, tetapi saat ini mereka bertahan sekitar 20-25 tahun sebelum perlu diganti.
Berapa Banyak Panel Surya Yang Dibutuhkan Untuk Menjalankan Sebuah Rumah?
Rumah AS rata-rata membutuhkan 21-34 panel untuk menutupi keseluruhan tagihan utilitas bulanan mereka.
Apakah Panel Surya Layak Untuk Dicoba?
Itu tergantung pada apa tujuan Anda. Jika Anda mencari cara untuk menghemat uang untuk tagihan listrik Anda, memasang panel surya berarti Anda tidak akan melihat manfaatnya selama sekitar 6-7 tahun, karena biaya pemasangannya sangat tinggi. Jika Anda berencana untuk menjual rumah Anda dalam waktu dekat, Anda mungkin bisa memasangnya dan mendapatkan uang Anda kembali saat Anda menjual properti Anda.
Namun, untuk sebagian besar biaya pemasangan dan ketidaksesuaiannya untuk begitu banyak wilayah di dunia berarti mereka mungkin tidak sepadan, dan Anda mungkin lebih baik melakukan bagian Anda untuk planet ini dengan beralih ke rencana energi terbarukan.
Masa Depan Energi Surya
Kunci untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas biaya tenaga surya terletak pada pengembangan sel fotovoltaik yang lebih efisien.
Saat ini, sel PV mempunyai efisiensi sekitar 15%. Ini berarti bahwa 85% dari cahaya yang mereka terima tidak diubah menjadi listrik yang bisa digunakan. Para ilmuwan terus bereksperimen dengan teknologi baru yang bisa meningkatkan efisiensi, membuat panel surya lebih efektif. Perkembangan baru seperti nanopartikel peka cahaya dan galium arsenida berpotensi bisa menangkap sinar matahari lebih efisien daripada sel PV yang ada, dan kemajuan dalam teknologi penyimpanan energi surya juga sedang dikembangkan. Baru-baru ini, para peneliti Ohio State University menciptakan baterai surya yang 20% lebih efisien dan 25% lebih murah daripada yang ada di pasaran saat ini.
Karena teknologi surya terus meningkat, sel surya baru yang terbuat dari bahan baru akan terus menjadi lebih efisien dalam mengubah cahaya menjadi listrik. Dikombinasikan dengan biaya yang semakin rendah, tenaga surya siap menjadi salah satu teknologi energi terbarukan yang paling penting dalam beberapa dekade mendatang.
Seiring berkembangnya teknologi surya, ia berpotensi menjadi salah satu sumber listrik terkemuka di dunia. Sebuah laporan 2011 dari Badan Energi Internasional memperkirakan bahwa pada tahun 2060, tenaga surya berpotensi menyediakan lebih dari 30% energi dunia. Ini bisa sangat membantu mengurangi ketergantungan bahan bakar fosil dan emisi gas rumah kaca.
Dengan pendanaan yang cukup untuk penelitian dan pengembangan teknologi, bersama dengan komitmen nyata dari para politisi dan pemimpin industri, energi matahari bisa menjadi salah satu faktor yang membawa kita lebih dekat ke masa depan yang lebih bersih.
