Pengelolaan Energi Listrik Pada Proses Permunian Air Berbasis Energi Surya

 Jeremyah Charga /TEKNIK ELEKTRO                 

                      Ketersediaan air bersih merupakan salah satu isu global yang terus menjadi perhatian, terutama di daerah terpencil yang sering kali mengalami keterbatasan akses terhadap air layak konsumsi. Pemurnian air menjadi solusi yang efektif, namun proses ini memerlukan konsumsi energi yang tinggi. Di sisi lain, pengembangan energi terbarukan seperti tenaga surya dapat menjadi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi secara berkelanjutan, khususnya untuk sistem pemurnian air.

                Pengelolaan energi listrik berbasis surya memiliki potensi besar untuk diimplementasikan dalam berbagai aplikasi, termasuk pemurnian air. Energi surya yang bersifat ramah lingkungan dan mudah diakses menawarkan solusi jangka panjang tanpa ketergantungan pada bahan bakar fosil. Sistem ini melibatkan beberapa komponen utama seperti panel surya, baterai, inverter, dan kontroler. Panel surya digunakan untuk mengubah energi matahari menjadi listrik, sementara baterai menyimpan energi yang tidak langsung digunakan untuk memastikan ketersediaan daya selama 24 jam.

Namun, salah satu tantangan utama dalam sistem ini adalah memastikan efisiensi penggunaan energi. Dalam hal ini, teknologi modern seperti kecerdasan buatan (AI) memainkan peran penting. AI dapat digunakan untuk memprediksi kebutuhan energi berdasarkan kondisi cuaca dan pola penggunaan. Dengan algoritma pembelajaran mesin, sistem dapat menyesuaikan operasinya untuk memaksimalkan efisiensi energi. Selain itu, sensor yang terhubung dengan sistem AI memungkinkan pemantauan kualitas air secara real-time, sehingga proses pemurnian dapat berjalan lebih efektif.

                Selain itu, kemajuan di bidang nanoteknologi turut memberikan kontribusi signifikan dalam meningkatkan performa sistem pemurnian air. Penggunaan material berbasis nano dalam filtrasi memungkinkan penghilangan partikel mikroskopis, logam berat, dan bakteri dengan efisiensi yang tinggi. Teknologi ini tidak hanya meningkatkan kualitas air, tetapi juga mengurangi konsumsi energi dalam proses filtrasi.

Sains data juga dapat diintegrasikan untuk menganalisis dan memantau performa sistem. Data yang dikumpulkan dari sensor pada sistem dapat digunakan untuk mempelajari pola penggunaan energi, mendeteksi anomali, dan merancang strategi optimasi yang lebih baik. Dengan demikian, pengelolaan energi dalam sistem pemurnian air tidak hanya menjadi lebih efektif tetapi juga dapat dipelihara secara berkelanjutan.

Melalui kombinasi teknik elektro, kecerdasan buatan, sains data, teknologi rekayasa, dan nanoteknologi, pengembangan sistem pemurnian air berbasis energi surya dapat menjadi solusi yang holistik dan aplikatif. Solusi ini tidak hanya relevan untuk mengatasi tantangan air bersih di daerah terpencil tetapi juga mendukung pencapaian Sustainable Development Goals (SDG) poin 6 (Clean Water and Sanitation) dan poin 7 (Affordable and Clean Energy).

            Sinar matahari dalam arti luas adalah spektrum total radiasi elektromagnetik yang diberikan oleh matahari. Di Bumi, sinar matahari disaring melalui atmosfer, dan radiasi matahari terlihat jelas saat siang hari ketika matahari berada di atas cakrawala, hal ini biasanya selama seharian. Di musim panas matahari berada mendekati kutub, sehingga lama siang pada kutub berlangsung lebih lama dibandingkan malam hari, bahkan daerah kutub dapat terkena matahari selama 24 jam secara penuh dan saat musim dingin di daerah kutub, sinar matahari mungkin tidak terjadi setiap saat atau bahkan tidak ada matahari sama sekali.

     

Cara Kerja Sel Surya

                     Sel surya konvensional bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan- ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif), sedangkan semikonduktor tipe- p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor.