Efisiensi Energi Terbarukan Melalui Teknologi Nanomaterial

Energi merupakan salah satu kebutuhan pokok manusia yang sangat penting. Energi dibutuhkan untuk berbagai kegiatan, mulai dari transportasi, industri, hingga rumah tangga. Kebutuhan energi dunia terus meningkat seiring dengan pertumbuhan populasi dan ekonomi. Energi fosil merupakan sumber energi utama dunia saat ini. Namun, energi fosil memiliki beberapa keterbatasan, seperti jumlahnya yang terbatas, tidak ramah lingkungan, dan dapat menyebabkan perubahan iklim. 

Oleh karena itu energi terbarukan lebih diutamakan dalam kesinambungan penghasilan energi kedepannya Energi terbarukan merupakan sumber energi yang tidak akan habis dan ramah lingkungan. Sumber energi terbarukan ini meliputi tenaga surya, angin, pembangkit listrik tenaga air, panas bumi, dan biomassa. 

Energi terbarukan mempunyai potensi besar untuk memenuhi kebutuhan energi global. Namun pengembangan energi terbarukan masih menghadapi tantangan, termasuk efisiensi. Efisiensi energi terbarukan merupakan perbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang dikonsumsi. Efisiensi energi terbarukan yang rendah akan menyebabkan biaya produksi energi yang tinggi. 

Nanoteknologi telah mendapat perhatian dalam beberapa tahun terakhir, dengan digunakan dalam bidang sains, teknik, dan teknologi. Seperti di banyak bidang, nanoteknologi telah membawa kemungkinan-kemungkinan baru untuk memecahkan masalah yang perlu dipecahkan. Pemakaian energi global adalah salah satu dari isu penting di zaman kita, diperkirakan akan berkurang secara signifikan berkat nanoteknologi. Ketika negara mencoba menghindari konsumsi sumber daya alam, penelitian sedang dilakukan untuk menemukan dan menciptakan sumber energi baru yang tersedia.

Salah satu solusi untuk meningkatkan efisiensi energi terbarukan adalah dengan menggunakan teknologi nanomaterial. Teknologi nanomaterial dapat memberikan sifat-sifat yang unik dan berbeda dari material makroskopis. Sifat-sifat ini dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan efisiensi energi terbarukan dalam berbagai aspek, mulai dari penangkapan energi, konversi energi, hingga penyimpanan energi. 

Untuk mengatasi dampak negatif sumber energi tak terbarukan, perlu dilakukan upaya peningkatan efisiensi energi dan perluasan sumber energi terbarukan. Teknologi nanomaterial dapat memainkan peran penting dalam upaya ini. Teknologi nanomaterial dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi terbarukan dalam berbagai aspek. Teknologi ini dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi konversi, penyimpanan, dan distribusi energi. Teknologi nanomaterial dapat digunakan dalam pembangkit listrik yang menggunakan energi terbarukan seperti PLTS.

Nanomaterial dalam Panel Surya

Di Indonesia radiasi matahari dapat diklasifikasikan untuk kawasan barat dan kawasan timur, penyinaran pada kawasan barat adalah sekitar 4.5 kWh/m3 per hari dengan variasi 10% sedangkan pada kawasan timur adalah sekitar 5.1 kWh/m3 per hari dengan variasi 9%, dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa daerah yang memiliki radiasi matahari terbaik ialah kawasan timur Indonesia.

Teknologi yang dapat digunakan dalam pemanfaatan energi surya adalah surya fotovoltaik yang merupakan semikonduktor yang memiliki permukaan luas yang terdiri dari dioda tipe P dan juga tipe N yang mampu merubah energi surya menjadi energi listrik. Teknologi surya fotovoltaik memiliki kelebihan seperti kemudahan dalam sistem pengoperasiannya, biaya pemeliharaan yang relatif lebih murah, dan operasinya yang rendah.  

Dengan adanya nanomaterial fotovoltaik dapat dikembangkan menjadi dye-sensitized solar cell (DSSC) dengan basis CNT-ZnO dan auto scanning 3D dapat mengeluarkan tegangan dari sel surya dengan maksimal. Selanjutnya dilakukan pemotongan bahan material kerangka dari stainles steel dan merangkaikannya seperti desain yang telah dibuat. Kerangka auto scanning selanjutnya dilakukan pemasangan motor yang digunakan untuk menggerakan sel surya. 

Pada sel surya yang tidak dilapisi material CNT-ZnO memiliki daya yang paling rendah. Hal ini karena ZnO merupakan material konduktor yang dapat menghasilkan arus listrik apabila terkena sinar tampak akibatnya elektron dari ZnO berpindah. 

Elektron yang pindah kemudian mengalir ke CNT yang merupakan material konduktor sehingga arus listrik lebih cepat berpindah dan menambah daya dari sel surya. 

Data yang diperoleh juga terdapat kenaikan sel surya yang dicoating dengan CNT-ZnO sebesar 5,18% dari daya awalnya yang semula 7,49 watt. Sedangkan sel surya yang dicoating dengan CNT-ZnO dan menggunakan auto scanning mengalami kenaikan sebesar 14,73% dibandigkan dengan semula.

Kesimpulan

Energi terbarukan merupakan sumber energi yang tidak akan habis dan ramah lingkungan. Namun, pengembangan energi terbarukan masih menghadapi tantangan, termasuk efisiensi. Teknologi nanomaterial dapat memberikan solusi untuk meningkatkan efisiensi energi terbarukan dalam berbagai aspek, mulai dari penangkapan energi, konversi energi, hingga penyimpanan energi. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, penerapan nanomaterial juga meningkatkan efisiensi dari panel surya. 

Secara umum, teknologi nanomaterial memiliki potensi yang besar untuk meningkatkan efisiensi energi terbarukan. Namun, pengembangan teknologi ini masih menghadapi beberapa tantangan, antara lain kompleksitas teknologi, biaya produksi, dan ketersediaan bahan baku.

Daftar Pustaka 

Liu, Jingbou Louise., Bashir, Sajid. (2015). Advance Nanomaterial and Their Applications In Renewable Energy. Elsevier

Akbarsyach, M.H.A., Andari, N.A.P. (2018). Teknologi Nanomaterial Berbasis Energi Terbarukan Sebagai Alternatif Energi Fosil

Diana, Fahlefi Nur. (2010). Simulasi Metode Monte Carlo Untuk Proses Pembuatan Nanomaterial Menggunakan Ball-Mill. Universitas Indonesia

Ighlil, Razika Tala. (2015). Nanomaterials In Solar Cells. University M’ Hamed Bougara

Ferdiyanto, Andy., Sudiarso, Aries., Jandhana, I.B. Putera., Aritonang, Sovian., Afpriyanto. (2023). Pengunaan Nanomaterial Dalam Teknologi Pertahanan Sebagai Upaya Meningkatkan Daya Saing Industri Pertahanan Indonesia. Universitas Pertahanan

Wibowo, Andri., Deni, Glar Donia., Guntoro, Kasto Wijaya Teguh., Suseno, Jamiko Endro. (2018). Peningkatan Kinerja Solar Cell CNT-ZnO Nano Material (Dye-Sensitized Solar Cell) Dengan Auto Scanning Posisi Matahari 3 Dimensi. Universitas Diponegoro

Hussein, Ahmed Kadhim. (2014). Application of Nanotechnology in Renewable Energies

Purwoto, Bambang Hari. (2018). Efisiensi Pengunaan Panel Surya Sebagai Sumber Energi Alternatif

Airiningsih, Ening. (2016). Prospek Penerapan Teknologi Nano dalam Pertanian dan Pengolahan Pangan di Indonesia

Nursanti, A.M. (2022) Studi Literatur: Perkembangan Nanomaterial. Universitas Diponegoro