HEMAT ENERGI

Hasilkan Lebih Banyak Gunakan Lebih Efisien

0
9
Jaringan Listrik Cerdas
Jaringan listrik harus “cerdas” dengan dukungan teknologi informasi yang modern membantu membuat penggunaan energi lebih efisien. (Sumber foto/@: panthermedia)

Para pakar, politisi, dan pelaku industri mutlak bekerja sama untuk menyiapkan proyek yang disebut e-Telligence guna menghasilkan  jaringan listrik yang cerdas dan lebih efisien. Apa manfaat chip transponder yang ditempatkan di kotak saklar kontrol?

Jaringan Listrik Cerdas
Jaringan listrik harus “cerdas” dengan dukungan teknologi informasi yang modern membantu membuat penggunaan energi lebih efisien. (Sumber foto/@: panthermedia)

Jerman termasuk pencetus ide yang cukup baik tentang cara  menghasilkan energi lebih banyak dan penggunaannya lebih efisien  dari waktu demi waktu. Meski demikian, upaya tersebut tidak cukup untuk mewujudkan perubahan penggunaan energy jika pihak lain tidak mendukung.  Oleh karena itu, para peneliti menempuh semua usaha yang mungkin untuk mencari solusi yang mendorong kita  dapat  menggunakan energi lebih efisien daripada yang sebelumnya. Lingkup perkembangannya berkisar pada sistem penyimpanan panas yang portabel sampai jaringan yang cerdas untuk rumah tangga pribadi.

Bagaimana cara mengetahui bahwa kita menghemat  penggunaan energi? Simak cara orang Jerman yang percaya terhadap data atau angka-angka pada Badan Statistik Federal Jerman. Belum pernah Jerman menghasilkan begitu banyak penggunaan energi yang sangat kecil. Dalam hal ini, produktivitas energi sebagai tolok ukur yang paling relevan naik 50 persen antara tahun 1990 sampai 2011. Namun, penampilan angka bisa saja tidak sesuai.

Advertisement

“Dalam jangka panjang, efisiensi energi tetap menjadi topik besar dan penting untuk mencapai sasaran kebijakan energi. Selain itu, dari semua teknologi yang berkaitan dengan lingkungan, efisiensi energi menunjukkan potensi terbaik untuk mewujudkan pertumbuhan ekonomi,” kata Prof. Harald Bradke dari Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research ISI di Karlsruhe.

Data terbaru yang dirilis oleh Badan Energi Jerman, tampaknya membuktikan bahwa pandangan tersebut benar. Pakar energi  menghitung bahwa Jerman bisa mengurangi tagihan energi dari jumlah sebesar 33 miliar euro pada tahun 2020 jika target efisiensi energi pemerintah federal berhasil dilaksanakan. Tetapi di mana tepatnya potensi penghematan itu terletak?

“Efisiensi berasal dari solusi cerdas yang berfokus pada titik-titik di mana energi itu dihasilkan, diubah atau dikonsumsi. Kuncinya terletak pada bahan, disain dan proses manufaktur yang efisien,” jelas Prof. Ralf Wehrspohn, Direktur Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM di Halle.

 

Produksi sel surya
Teknik pelapisan yang baru secara signifikan mengurangi biaya untuk memproduksi sel surya. (Sumber foto/@: Fraunhofer)

Kabel-kabel panas yang  efisien

Gabungan panas dan listrik adalah salah satu contoh bagaimana kita dapat menghasilkan energi yang lebih efisien. Teknologi ini memanfaatkan limbah panas yang dihasilkan oleh pembangkit listrik. Namun, di dalam kebanyakan kasus, tidak ada infrastruktur yang sesuai dibuat untuk mentransfer panasi. Mengapa tidak cukup dengan memuat kelebihan energi tersebut ke dalam sebuah truk, pikir peneliti di Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT di Oberhausen. Samir Binder dari UMSICHT menjelaskan, dengan mengatakan, “Kami telah menyempurnakan prototipe sistem penyimpanan panas yang portabel dan komersial.”

Di Veitsbronn, Franconia, sebuah truk gandeng mengangkut limbah panas sisa yang diproduksi di pabrik biogas lokal ke sebuah kompleks apartemen dan perkantoran yang berjarak lima kilometer. “Fasilitas penyimpanan berjalan ini membantu untuk menghemat beberapa ratus ribu liter minyak pemanas, dengan konsep yang menawarkan alternatif nyata untuk jaringan pemanasan lokal dan distrik,” tambah Binder.

Rekan-rekannya di Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST di Braunschweig sudah membuat produksi energi secara efisien dengan cara lain. Di sini, mereka bekerja pada teknik pelapisan dan sistem yang akan mengurangi biaya di dalam pembuatan sel surya yang sangat efisien. “Alih-alih plasma, kita menggunakan kabel panas untuk mengaktifkan gas silan yang diperlukan untuk menerapkan pelapisan silikon,” jelas Dr. Lothar Schafer dari IST.

Bahan pelapisan yang dapat mereduksi penggunaan energy
Bahan pelapisan yang dapat mereduksi penggunaan energy. (Sumber foto/@: Fraunhifer)

Sementara teknologi plasma hanya berhasil memanfaatkan sekitar 15 persen dari gas yang mahal, teknik yang baru memanfaatkan lebih dari 80 persen gas semacam itu. Kemampuan ini bisa menghemat energi dan bahan, dan secara drastis mengurangi biaya produksi yang terkait dengan pelapis silikon. Keuntungan selanjutnya adalah bahwa peralatan yang digunakan jauh lebih sederhana daripada yang digunakan untuk aktivasi plasma, dan menyebabkan biaya yang jauh lebih efisien.

Elektronik penghasil daya seperti yang ditemukan dalam transformator tegangan juga menunjukkan peluang dilakukannya pengembangan. Di sini, ada potensi untuk melakukan penghematan energi hingga 35 persen.

“Salah satu kemungkinannya adalah dengan menggunakan gallium nitrida sebagai semikonduktor di tempat silikon. Karena sifat fisik perangkat tersebut sangat baik, komponen yang terbuat dari gallium nitrida bekerja dengan lebih andal dan hemat energi, bahkan ketika terkena tegangan yang sangat tinggi,” jelas Dr. Michael Mikulla dari Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF di Freiburg.

Jaringan-jaringan yang cerdas

Namun, menghasilkan energi bukanlah satu-satunya permasalahan yang dapat ditemukan berkaitan dengan penyimpanan yang bagus untuk penghematan yang efisien. “Pergeseran ke energi terbarukan mendorong keberadaan jaringan listrik kita mencapai batasnya. Di masa depan, kita harus mengintegrasikan produsen yang lebih terdesentralisasi ke dalam jaringan global, termasuk jaringan dengan tegangan rendah dan menengah, untuk memastikan bahwa para produsen tersebut berada dalam aturan yang wajar. Untuk melakukannya, ada kebutuhan yang mendesak untuk memodernisasi struktur yang ada dengan menggunakan teknologi informasi dan komunikasi yang baru,” kata Dr. Peter Bretschneider dari Fraunhofer Institute of Optronics, System Technologies and Image Exploitation IOSB di Karlsruhe.

Baca juga :   Apartemen Cerdas Penghemat Biaya

Dia dan tim risetnya telah bekerja sama dengan mitra dari partai politik dan industri untuk menyiapkan proyek yang disebut “eTelligence” yang menunjukkan bahwa jaringan yang cerdas sudah memungkinkan. Pekerjaan ini telah melibatkan para ahli untuk mengembangkan sistem penyediaan energi regional yang dilengkapi untuk masa depan dan dimodelkan pada daerah sekitar Cuxhaven.

“Sifat fluktuasi energi yang dipasok dari angin atau tenaga surya ini secara khusus menempatkan infrastruktur jaringan di bawah tekanan yang sangat besar terus-menerus,” jelas Dr. Steffen Kurth dari Fraunhofer Institute for Electronic Nano Systems ENAS di Chemnitz.

 

Teknologi pelengkungan kaca yang baru mampu menghemat energi
Teknologi pelengkungan kaca yang baru mampu menghemat energi. (Sumber foto/@: Fraunhofer MEV)

Dalam rangka mengoptimalkan cara energi diangkut melalui jaringan tegangan tinggi yang ada, dia dan timnya memonitor suhu dan mengalirkannya di kabel konduktor sepanjang saluran listrik tegangan tinggi. Hal ini dilakukan dengan menempatkan titik-titik sensor di dalam garis-garis secara berkala. Sensor mengumpulkan data dan menyampaikan informasi secara nirkabel ke gardu trafo dan stasiun kontrolnya. Dengan demikian, penyedia energi bisa memperhitungkan dengan sangat akurat dampak dari kondisi cuaca saat ini ketika mencoba untuk memaksimalkan kapasitas transportasinya.

 

Solusi untuk industri dan untuk konsumen

Seringkali masalah datang pada penjabaran. Ambil contoh kotak saklar kontrol industri. Kotak-kotak ini adalah rumah bagi setiap jenis komponen elektronik yang tidak langsung digunakan dalam alat-alat produksi dan saluran arus ribuan ampere. Keausan dan dampak dari kondisi cuaca dapat meningkatkan tingkat resistensi transisi listrik pada titik-titik kontak, yang mengakibatkan pemborosan energi, pelemahan pada materialnya dan bahkan degradasi. Untuk menghindarinya, Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems IPMS di Dresden telah mengembangkan sebuah chip transponder yang terus mengirimkan data pengukuran kritis dari kotak saklar kontrol. Ukuran chip hanya empat milimeter persegi dan dapat menangani suhu hingga 170Celcius.

“Chip ini mengidentifikasi frekuensi radio sehingga tidak hanya memperpanjang kehidupan pelayanan kotak distribusi, tetapi juga memastikan bahwa energi ditransfer dengan hampir tidak ada kerugian listrik,” jelas Hans-Jürgen Holland dari IPMS.

Seberapa efisien penggunaan energi untuk industri juga sangat bergantung pada teknik produksi yang digunakan. Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM di Freiburg, misalnya, bekerja sama dengan mitra untuk mengembangkan teknologi baru dengan kaca lentur yang digabungkan dengan proses teknik industri yang sesuai.

Teknologi ini mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk proses pelengkungan kaca dari beberapa jam menjadi kurang dari 60 menit, sehingga kaca yang akan dipindahkan bisa masuk dan keluar dari ruang tungku untuk dipanaskan pada titik-titik yang diinginkan. Bentuk lentur dapat secara otomatis disesuaikan dan pelengkungannya sendiri hanya berlangsung beberapa menit. “Tidak hanya kecepatan operasi meningkat, kita juga bisa menghemat banyak energi,” kata Tobias Rist dari IWM tersebut.

Para ahli di Kaiserslautern membahas isu tentang efisiensi. “Jumlah instalasi fotovoltaik swasta terus meningkat meskipun ada pemotongan subsidi. Namun,  sampai sekarang pemilik rumah tidak bisa memiliki akses ke sistem manajemen energi yang cerdas agar mampu memastikan bahwa sistem mereka bekerja seefisien mungkin,” jelas Mathias Dalheimer dari Fraunhofer Institute for Industrial Mathematics ITWM di Kaiserslautern. Di sinilah program berbasis web yang bernama “mySmartGrid” dikembangkan.

Komponen galium nitrida
Komponen galium nitrida bekerja secara hemat energi pada tegangan yang sangat tinggi. (Sumber foto/@Fraunhofer)

Fraunhofer ITWM  menawarkan solusi cerdas yang membantu untuk mencocokkan penggunaan energi dengan produksi energi. Misalnya, ketika pasokan energi melebihi permintaan, peralatan rumah tangga seperti mesin pencuci piring dan mesin cuci akan otomatis mengaktifkannya. Penyesuaian ini dilakukan dengan menggunakan rangkaian listrik nirkabel yang cerdas. Saat ini, sekitar 200 rumah tangga terlibat dalam pengujian sistem mySmartGrid (kunjungi  www.mysmartgrid.de).

Dalheimer menambahkan, “Terus melibatkan diri adalah filosofi kami, tidak satupun dari kami yang mampu untuk berdiam diri ketika berurusan dengan efisiensi energi.”

Beberapa contoh ini berfungsi untuk menampilkan potensi yang besar dalam bidang efisiensi energi. Berkat teknologi dan teknik yang baru, kita akan mampu menyimpan lebih banyak daya dan panas di masa depan. (Diolah dari Making better use of energy tulisan Tobias Steinhäußer, Fraunhofer )

Advertisement

Tulis Opini Anda