👨🏼‍⚕️ 🍳 🤚🏻 Energi matahari adalah sumber daya yang besar, tidak habis-habisnya dan bersih. 😧 🗺️ 🎷

Pembangkit listrik tenaga surya adalah alternatif bersih untuk listrik dari bahan bakar fosil, tanpa polusi udara dan air, tidak adanya polusi lingkungan global dan tanpa ancaman terhadap kesehatan masyarakat kita. Hanya 18 hari yang cerah di Bumi yang mengandung jumlah energi yang sama dengan yang disimpan di semua cadangan batubara, minyak, dan gas alam di planet ini. Di luar atmosfer, energi matahari mengandung sekitar 1.300 watt per meter persegi. Setelah mencapai atmosfer, sekitar sepertiga dari cahaya ini dipantulkan kembali ke ruang angkasa, sementara sisanya terus mengikuti permukaan Bumi.

Rata-rata di seluruh permukaan planet ini, satu meter persegi mengumpulkan 4,2 kilowatt-jam energi setiap hari, atau perkiraan energi yang setara dengan hampir satu barel minyak per tahun. Gurun, dengan udara yang sangat kering dan sedikit awan, dapat menerima lebih dari 6 kilowatt jam per hari per meter persegi rata-rata sepanjang tahun.

Mengubah Energi Matahari menjadi Listrik

Panel fotovoltaik (PV) dan konsentrasi energi surya (CSP) dari objek yang menangkap sinar matahari dapat mengubahnya menjadi listrik yang dapat digunakan. Atap PV membuat energi matahari layak di hampir setiap bagian Amerika Serikat. Di tempat-tempat yang cerah, seperti Los Angeles atau Phoenix, sistem 5 kilowatt menghasilkan rata-rata 7.000 hingga 8.000 kilowatt jam per tahun, yang kira-kira setara dengan menggunakan listrik dari rumah tangga khas A.S.

Pada 2015, hampir 800.000 sistem fotovoltaik dipasang di atap rumah di seluruh Amerika Serikat. Proyek PV skala besar menggunakan panel fotovoltaik untuk mengubah sinar matahari menjadi listrik. Proyek-proyek ini sering memiliki output dalam kisaran ratusan megawatt, dan ini adalah jutaan panel surya yang dipasang di area lahan yang luas.

Cara kerja panel surya

Panel surya fotovoltaik (PV) didasarkan pada teknologi tinggi, tetapi mengejutkan sederhana yang mengubah sinar matahari langsung menjadi listrik.

Pada tahun 1839, ilmuwan Prancis Edmond Becquerel menemukan bahwa beberapa bahan akan memancarkan percikan listrik ketika terkena sinar matahari. Para peneliti telah menemukan bahwa dalam waktu dekat properti ini, yang disebut efek fotolistrik, dapat digunakan; Sel fotovoltaik (PV) pertama dibuat dari selenium pada akhir 1800-an. Pada tahun 1950, para ilmuwan di Bell Labs merevisi teknologi dan, menggunakan silikon yang dibuat dalam sel surya, mampu mengubah energi sinar matahari langsung menjadi listrik.

Komponen Sel PV

Komponen paling penting dari sel PV adalah dua lapisan bahan semikonduktor, biasanya terdiri dari kristal silikon. Mengkristal silikon itu sendiri bukanlah konduktor listrik yang baik, sehingga kotoran sengaja ditambahkan ke dalamnya - suatu proses yang disebut tahap doping.

Lapisan bawah sel surya biasanya terdiri dari boron yang didoping, yang bersama dengan silikon menciptakan muatan positif (p), sedangkan lapisan atas didoping dengan fosfor, berinteraksi dengan silikon, menciptakan muatan negatif (n).

Elektron ekstra dari lapisan-n dapat meninggalkan atom-atomnya, sementara lapisan-p menangkap elektron-elektron ini. Sinar cahaya "melumpuhkan" elektron dari atom-atom lapisan-N, setelah itu mereka terbang ke lapisan-p untuk menempati tempat-tempat kosong. Dengan cara ini, elektron berjalan dalam lingkaran, meninggalkan lapisan-p, melewati beban dan kembali ke lapisan-n.

drone bertenaga surya

Setiap sel menghasilkan energi yang sangat sedikit (beberapa watt), sehingga mereka dikelompokkan menjadi modul atau panel. Panel kemudian digunakan sebagai unit terpisah atau dikelompokkan ke dalam array yang lebih besar.

Beralih ke sistem listrik dengan banyak energi matahari menawarkan banyak manfaat.

Biaya panel surya menurun dengan cepat (pada tahun 1970 -1 kWh listrik yang dihasilkan dengan biaya bantuan mereka $ 60, pada tahun 1980 - $ 1, sekarang -20-30 sen). Karena ini, permintaan untuk panel surya tumbuh 25% per tahun, dan volume tahunan baterai yang dijual melebihi (berkuasa) 40mW. Efisiensi sel surya, yang mencapai 18% di bawah kondisi laboratorium pada pertengahan 70-an, saat ini 28,5% untuk elemen yang terbuat dari silikon kristal dan 35% untuk pelat dua lapis yang terbuat dari gallium arsenide dan antimode gallium. Unsur-unsur yang menjanjikan telah dikembangkan dari bahan semikonduktor film tipis (1-2 mikron): walaupun efisiensinya rendah (tidak lebih tinggi dari 16%), biayanya sangat rendah (tidak lebih dari 10% dari biaya panel surya modern). Segera, para ilmuwan menyarankan bahwa biaya 1 kWh akan menjadi 10 sen,yang akan menempatkan energi surya di tempat pertama dalam kemandirian energi banyak negara.

Perovskite akan mengurangi biaya energi matahari

Kembali pada tahun 2013, berita menyebar ke seluruh jaringan yang luas: mineral perovskite akan merevolusi industri surya. Penggunaan perovskit sebagai pengganti silikon akan mengurangi biaya produksi listrik menggunakan panel surya. Perovskite (kalsium titanat) ditemukan pada awal abad ke-19 di Pegunungan Ural, dinamai menurut L.A. Perovsky (pecinta mineral yang terkenal). Sebagai komponen fotosel mulai digunakan pada tahun 2009.

Baterai ditutupi oleh fotosel inovatif berbiaya rendah, keunggulan utamanya adalah dapat mengubah lebih banyak bagian sinar matahari menjadi energi. Perovskit adalah struktur kristal yang menyerap sinar matahari dengan efisiensi maksimum. Menurut perkiraan awal, penggunaan baterai berbasis perovskite dapat mengurangi biaya satu kilowatt energi hingga tujuh kali lipat.

“Keuntungan utama dari sel surya baru ini adalah tidak begitu efisien karena faktanya bahannya sangat murah. Baterai berbasis perovskit yang tidak menggunakan silikon dapat membuat tenaga surya benar-benar masif. ”

Tenaga Surya untuk Pusat Data

10% dari semua listrik yang dihasilkan di dunia dikonsumsi oleh server farms. Karena jaringan hemat energi dan sumber energi terbarukan sekarang sedang diterapkan di semua sektor, pusat data belum ditinggalkan. Dampak negatif dari server farms terhadap lingkungan telah lama ada di bibir para pencinta lingkungan. Oleh karena itu, pemilik pusat data berupaya mengurangi dampak negatif dari pusat data mereka, beralih ke teknologi hemat energi dan "hijau" yang canggih untuk menghasilkan listrik, ini dapat mencakup pendinginan gratis, sistem kapasitas pembangkit lokal berdasarkan sumber energi terbarukan.

Sebagai jalan keluar - pembangkit listrik tenaga surya di sebelah server pertanian, di negara-negara di mana kondisi iklim memungkinkannya. Ini sangat ideal untuk server server yang digunakan di daerah tropis atau subtropis. Lagi pula, penggunaan panel surya di atap pusat data, selain menyediakan "energi hijau", juga akan membantu mengurangi beban panas pada bangunan, karena bayangan yang mereka buat meminimalkan jumlah panas yang diserap oleh atap. Pembangkit listrik tenaga surya akan mengurangi dampak negatif keseluruhan dari pusat data pada lingkungan, dan akan meningkatkan keandalan pusat data yang terletak di daerah di mana gangguan dalam pengoperasian jaringan tenaga pusat diamati.

pembangkit listrik energi terbarukan yang besar di dekat pusat data Apple di Maiden, North Carolina (AS)

Switch, bersama dengan perusahaan energi Nevada Power, telah memulai pembangunan stasiun tenaga surya Switch Station 100 MW di dekat Las Vegas. Di media Amerika, Switch disebut "onar" di pasar untuk pusat data komersial, ini adalah salah satu pemain terbesar di industri ini. Perusahaan ini terlibat dalam pembangunan dan dukungan fasilitas pusat data - bangunan dan infrastruktur teknik tanpa peralatan komputasi yang tepat, model utama interaksi pelanggan adalah colocation.

Pembangkit listrik termal 400 MW terbesar di dunia, Ivanpa

Pada 2015, Amerika Serikat dan Jepang mulai mengembangkan mekanisme baru untuk memberi daya pada pusat data melalui energi matahari. Proyek ini melibatkan mengeksplorasi kemungkinan baru "... menggunakan sekelompok kapasitas pembangkit berdasarkan energi matahari dan sistem kelas HVDC (tegangan DC tinggi) yang digunakan untuk mendistribusikan energi yang dihasilkan oleh panel surya di tingkat pusat data." Kombinasi seperti HVDC dan panel surya akan memungkinkan untuk menggunakan sistem cadangan baterai tunggal, sekaligus menghemat biaya modal dan operasi.

Menarik

Arsitek Jerman Andre Broesel dari Rawlemon telah menciptakan baterai surya dalam bentuk bola kaca yang bergerak. Dia menyebutnya sebagai generator generasi baru yang akan menangkap jumlah sinar maksimum, karena dilengkapi dengan sistem pelacakan matahari dan sensor perubahan cuaca, yang 35% lebih efektif daripada panel surya standar.

Perusahaan energi Jepang Shimizu Corporation pada 2015 mengumumkan niatnya untuk membangun pembangkit tenaga surya besar di satelit alami planet kita - Bulan. Pembangkit listrik dalam bentuk cincin dengan panel surya akan mengelilingi Bulan, mengikuti contoh planet Saturnus, dan mengirimkan energi ke Bumi. Shimizu Corporation memperkirakan 13 ribu terawatt energi / tahun dari stasiun tenaga surya tersebut. Biaya dan tanggal mulai pembangunan ruang tersebut belum diketahui.

Institut Arsitektur Lanjut di Catalonia telah mengembangkan panel surya yang dapat berfungsi pada tanaman, lumut dan tanah. Keuntungan dari teknologi ini adalah penolakan terhadap bahan beracun dan logam berat dalam produksi panel surya. Ia menggunakan bakteri khusus dalam sel bahan bakar kecil yang terletak di tanah di bawah akar tanaman. Bakteri dibutuhkan untuk menghasilkan energi murah dalam baterai mini. Tumbuhan akan memberikan siklus hidup bakteri, dan air akan berfungsi sebagai bahan bakar untuk seluruh sistem. Sistem inovatif semacam itu dapat bekerja di daerah di mana tidak banyak sinar matahari jika Anda mengganti tanaman dengan lumut, karena dapat tumbuh di tempat teduh.