Energi
Kemajuan Teknologi Surya Membuat Solusi Berbasis Luar Angkasa Menjadi Masuk Akal
Selama beberapa waktu sekarang, penelitian ekstensif tentang cara menangkap dan memanfaatkan energi surya berbasis luar angkasa sedang berlangsung. Ilmuwan dan ahli teknologi percaya bahwa energi surya berbasis luar angkasa dapat menjadi tambahan yang efisien untuk sumber daya energi berkelanjutan yang tersedia.
Secara fungsional, sistem ini akan memiliki panel pengumpul dan pemanen energi pada tingkat orbit, yang akan memancarkan kembali energi surya ke rekan-rekan penerima yang ditempatkan di Bumi. Dan karena melibatkan luar angkasa, Bumi, dan rute transmisi antara kedua titik ini, maka harus terdiri dari solusi teknologi canggih.
Janji yang menjanjikan, kemajuan yang dicapai dalam teknologi surya di seluruh dunia telah membuat produksi energi surya berbasis luar angkasa menjadi masuk akal. Namun, sebelum kita mempelajari lebih lanjut tentang hal ini, mari kita lihat sekilas apa yang dimaksud dengan energi surya berbasis luar angkasa dan apa kelebihannya.
Energi Surya Berbasis Luar Angkasa dan Kelebihannya
Menurut data yang disajikan oleh Departemen Energi Amerika Serikat, setiap jam di Bumi, kita menerima lebih banyak energi surya daripada yang dapat kita gunakan dalam setahun. Hampir 30% dari energi ini kembali tidak termanfaatkan ke luar angkasa oleh atmosfer. Energi ini dapat ditangkap dan digunakan secara efisien jika kita memiliki mekanisme energi surya berbasis luar angkasa yang kuat.
Dalam sistem ini, panel surya berbasis satelit dapat menangkap dan memancarkan lebih banyak energi daripada yang ditangkap oleh panel surya yang ditempatkan di permukaan Bumi. Mereka berperforma lebih baik karena kelebihan mereka berada di luar angkasa. Menurut deskripsi DEA, ini:
“Satelit yang dilengkapi dengan panel surya, memancarkan energi surya yang tidak terganggu.”
Pengiriman tidak terganggu karena di luar angkasa, tidak ada awan dan tidak ada malam.
Teknologi ini melibatkan penerapan cermin raksasa yang memantulkan sejumlah besar sinar surya ke pengumpul surya yang lebih kecil sehingga dapat dipancarkan secara nirkabel ke Bumi dengan aman dan terkendali sebagai gelombang mikro atau laser.
Karena proses ini melibatkan teknologi canggih, maka menarik solusi inovatif dari seluruh dunia. NASA telah menerbitkan laporan tentang Energi Surya Berbasis Luar Angkasa untuk mempersiapkan diri dengan ‘informasi yang dibutuhkan untuk menentukan bagaimana mereka dapat mendukung pengembangan bidang penelitian ini.’
Laporan tersebut mencoba menilai parameter yang akan memiliki peran penting dalam membuat energi surya berbasis luar angkasa menjadi pilihan yang kompetitif, di mana tujuan akhirnya adalah untuk mencapai emisi gas rumah kaca netral.
Beberapa hambatan teknis yang telah diidentifikasi NASA untuk peneliti dan teknolog yang aktif dalam bidang ini untuk bekerja adalah sebagai berikut:
- Mereka harus menemukan cara untuk merakit dan memelihara sistem besar di orbit.
- Penelitian diperlukan untuk membuat sistem tersebut beroperasi secara otonom dan memiliki pemancaran daya yang efisien untuk membawa energi yang dipanen ke Bumi.
- Laporan NASA juga menekankan bahwa sebelum membawa sistem energi surya berbasis luar angkasa ke dalam penggunaan, penting untuk menangani biaya peluncuran dan pembangunannya. Karena mengirimkan semua bahan tersebut ke luar angkasa akan memerlukan banyak misi terus-menerus untuk mengangkut infrastruktur ke orbit.
Laporan NASA percaya bahwa sistem energi surya berbasis luar angkasa mungkin menjadi sepenuhnya produktif dan operasional pada tahun 2050. Melalui laporan ini, beberapa kemajuan penting yang telah dibuat dalam bidang ini telah terungkap. Misalnya, ini telah mengingatkan kita tentang ilmuwan JAXA yang membuktikan bahwa memungkinkan untuk memancarkan energi secara nirkabel dengan akurat sebagai gelombang mikro melintasi jarak yang cukup untuk akhirnya diubah menjadi listrik yang dapat digunakan.
Membawa intisari dari pencapaian ini, ilmuwan Caltech, pada Maret 2023, menghasilkan Demonstrator Energi Surya Berbasis Luar Angkasa (SSPD-1) sebagai pesawat luar angkasa pertama yang memancarkan energi surya yang dipanen di luar angkasa ke Bumi.
NASA juga telah menawarkan beberapa perkiraan tentang kelayakan ekonomi energi surya berbasis luar angkasa. Beberapa ahli yang terlibat erat dalam bidang ini telah menantang perkiraan tersebut. Namun, tidak ada penyangkalan tentang manfaat yang sistem pembangkit energi ini janjikan untuk disampaikan. Ini dapat membantu dalam bantuan bencana, memasok sensor jarak jauh, dan menghilangkan hambatan yang ada dalam sistem produksi energi tradisional dan rantai pasokannya.
Dengan melihat manfaatnya, pemerintah nasional dari semua negara maju telah mulai berinvestasi di dalamnya. Entitas bisnis besar yang memiliki sumber daya untuk berinvestasi, seperti Airbus dan Northrop Grumman, juga telah bekerja tanpa henti di dalamnya.
Kita akan melihat beberapa pencapaian mereka di segmen berikutnya. Namun, perlu diingat bahwa ini adalah ruang yang terus berkembang dan banyak upaya masih berada pada tahap prototipe.
#1. Airbus Power Beaming
Salah satu perusahaan besar yang bekerja pada kemajuan teknologi surya untuk membuat solusi berbasis luar angkasa memungkinkan adalah Airbus. Teknologi Power Beaming-nya, yang dikembangkan oleh Departemen Riset dan Teknologi Pusat dan Departemen Blue Sky, telah membuat demonstrasi yang kredibel tentang bagaimana ini bisa menjadi permainan yang berubah dalam adegan teknologi surya berbasis luar angkasa.
Menurut Jean-Dominique Coste, yang bertanggung jawab untuk mengembangkan Power Beaming bersama dengan Yoann Thueux dan rekan-rekannya:
“Potensi teknologi ini adalah untuk menangkap sinar surya dan kemudian memancarkannya secara nirkabel.”
Ilmuwan ini percaya bahwa solusi energi ini bisa cukup untuk memasok listrik ke kota, pabrik, rumah tangga, dan pesawat dengan listrik.
Pengembang teknologi Airbus pertama kali mendemonstrasikan Power Beaming di Pabrik Inovasi X-Works perusahaan pada tanggal 27 September 2022. Meskipun dilakukan dalam skala kecil, demonstrasi ini bisa menjelaskan apa yang dibutuhkan untuk membuat Power Beaming bekerja.
Coste, Thueux, dan rekan-rekannya menggunakan pemancaran gelombang mikro untuk memancarkan energi hijau antara dua titik yang mewakili ‘Luar Angkasa’ dan ‘Bumi.’ Jarak antara kedua titik ini adalah 36 meter. Demonstrasi ini juga menghasilkan hidrogen hijau untuk memasok listrik ke kota model.
Setelah demonstrasi selesai, Yoann Thueux mengatakan:
“Sekarang bahwa kami telah berhasil menguji bata-bata kunci dari sistem energi surya berbasis luar angkasa masa depan dalam skala kecil untuk pertama kalinya, kami siap untuk membawa Power Beaming ke tingkat berikutnya.”
Airbus berharap teknologi ini akan menjadi kenyataan dalam waktu dekat. Perusahaan percaya bahwa prototipe Power Beaming pertama akan tersedia untuk digunakan pada awal tahun 2030-an.
Dalam bentuk aplikasi akhir, teknologi ini akan memiliki panel surya yang ditempatkan pada orbit geostasioner, sekitar 36.000 km di atas Bumi. Panel surya ini akan dipasangkan dengan panel surya yang sama besar di Bumi.
Energi yang dikumpulkan di luar angkasa akan dipancarkan ke area yang memiliki banyak antena yang tersebar di dalamnya. Antena-antena ini akan menangkap sinar untuk energi yang akan disusun kembali untuk menghasilkan listrik.
Sekali sistem ini mencapai skala tertentu, maka akan sama biayanya untuk menghasilkan energi dengan ini seperti biaya proyek energi besar di Bumi yang bergantung pada tenaga nuklir, minyak, atau sumber energi terbarukan lainnya. Menurut perkiraan, satu peternakan surya geostasioner akan menghasilkan sebanyak dua gigawatt listrik.
Pada tanggal 15 Februari 2024, Airbus menerbitkan hasil tahunan 2023, melaporkan pendapatan tahunan sebesar 65,4 miliar, dengan EBIT yang disesuaikan sebesar 5,8 miliar Euro.
#2. Northrop Grumman
Entitas global lain yang telah menyelesaikan tes yang diperlukan untuk memvalidasi kemampuan teknologi surya luar angkasanya adalah Northrop Grumman. Perusahaan ini berhasil mendemonstrasikan kemampuannya untuk memancarkan energi frekuensi radio ke berbagai antena dengan mengarahkan sinar. Perusahaan ini yakin akan menghasilkan prototipe pada tahun 2025.
Prototipe ini akan menunjukkan kemampuan perusahaan untuk memancarkan energi RF ke planet. Teknologi ini dikembangkan oleh Northrop Grumman’s Demonstrasi dan Penelitian Pembangkit Listrik Tenaga Surya Berbasis Luar Angkasa (SSPIDR).
Menurut Tara Theret, direktur program untuk SSPIDR:
“Sekarang, ini hanya tentang membangun, menguji, dan mengintegrasikan perangkat keras sisanya pada timeline yang menantang.”
Pekerjaan lebih lanjut yang harus dilakukan dalam proses ini termasuk mengurangi ukuran komponen elektronik dan meningkatkan jumlah ‘sandwich tiles.’ Sandwich tiles tidak lain adalah panel sel surya yang mengumpulkan energi surya dan mengirimkan daya ke lapisan berikutnya, yang memiliki komponen yang memungkinkan konversi surya ke RF dan membantu membentuk sinar.
Perusahaan ini juga memproduksi perangkat keras penerbangan yang diperlukan untuk merakit sistem dan meluncurkannya di platform ESPAStar perusahaan. Platform ESPAStar adalah bus satelit yang memberdayakan payload dengan propulsi, daya, kontrol sikap, dan komunikasi yang diperlukan.
Dalam validasi dari pekerjaan yang telah mereka lakukan, Laboratorium Penelitian Angkatan Udara AS mendorong upaya Northrop Grumman dengan kontrak senilai US$100 juta pada tahun 2018, yang mana mereka akan mengembangkan payload untuk mendemonstrasikan komponen kunci dari sistem pembangkit listrik tenaga surya berbasis luar angkasa.
Otoritas Angkatan Udara bertujuan untuk mempercepat upaya pengembangan yang diperlukan untuk membangun prototipe sistem berbasis luar angkasa yang dapat memberdayakan basis militer AS dengan energi surya.
Secara keseluruhan, dalam menunjukkan potensi yang dimiliki oleh solusi berbasis luar angkasa dalam teknologi surya untuk masa depan, Tara Theret mengatakan:
“Pemancaran energi surya berbasis luar angkasa memiliki potensi untuk menyediakan energi di mana saja di Bumi kapan saja. Teknologi ini bisa membuat energi tersedia untuk lokasi terpencil yang membutuhkan peralatan medis dan komunikasi.”
(NOC )
Northrop Grumman mendaftarkan total penjualan sebesar US$36,6 miliar pada tahun yang berakhir pada tanggal 31 Desember 2022. Pendapatan yang diperoleh dari aliran Sistem Luar Angkasa sebesar US$12,3 miliar, peningkatan yang signifikan dari US$10,6 miliar pada tahun sebelumnya. Dari US$12,3 miliar pendapatan yang diperoleh pada tahun 2022, 94% berasal dari pemerintah AS, sementara sisanya 3%, 2%, dan 1% berasal dari penjualan internasional, penjualan kepada pelanggan lain, dan penjualan antar segmen, masing-masing.
#3. CESI
CESI, yang berbasis di Milan, Italia, memiliki tiga dekade pengalaman dalam melakukan penelitian, mengembangkan, dan memproduksi sel surya yang sangat efisien untuk aplikasi luar angkasa. Lebih penting lagi, ini adalah salah satu penyedia global yang paling dicari untuk sel multi-junction yang menggunakan Gallium Arsenide dan Indium Gallium Phosphide.
CESI memiliki serangkaian sel ruang tiga junction. Sel-sel ini, selain Gallium Arsenide dan Indium Gallium Phosphide, juga termasuk Germanium. Sel-sel ini terbukti efektif untuk satelit Orbit Bumi Rendah dan Orbit Geostasioner. Produk-produk ini juga sesuai dengan standar ECSS E ST20-08C yang diperlukan. CESI sekarang berada di jalur untuk mengeluarkan sel empat junction yang akan memiliki tingkat efisiensi yang lebih tinggi daripada sel tiga junction.
Di masa depan, CESI bertujuan untuk menawarkan berbagai produk sel surya luar angkasa yang akan memenuhi setiap kebutuhan program luar angkasa. Sampai saat ini, upaya CESI telah menghasilkan lebih dari 200.000 sel surya, memberdayakan lebih dari 70 satelit sipil untuk klien yang tersebar di 25 negara.
CESI memiliki teknologi proprietary untuk memproduksi sel surya di Milan. Selama bertahun-tahun, perusahaan ini telah membangun jaringan yang erat dan dalam dengan banyak lembaga antariksa dan aktor internasional.
Seperti Northrop Grumman, CESI juga bekerja sama dengan Pemerintah Nasional Italia dan telah menerima pendanaan dari Badan Antariksa Nasional Italia (ASI) dan Badan Antariksa Eropa (ESA). Perusahaan ini telah memproduksi sel surya canggih untuk memenuhi kebutuhan Program Luar Angkasa Eropa dan banyak misi antarplanet.
Menurut pengungkapan keuangan terbaru yang tersedia, perusahaan ini mendapatkan pendapatan lebih dari 87 juta koruna Ceko pada tahun fiskal yang berakhir pada tanggal 31 Desember 2022.
Kemajuan Teknologi Surya Berbasis Luar Angkasa: Jalan Menuju Masa Depan
Teknologi surya berbasis luar angkasa telah menemukan tempatnya dengan membuktikan nilainya kepada komunitas global, menyebabkan pemerintah nasional di seluruh dunia untuk mulai berinvestasi di dalamnya dengan antusiasme yang besar. Di Amerika Serikat, ini diterjemahkan menjadi tindakan ketika Laboratorium Penelitian Angkatan Laut melakukan eksperimen pada tahun 2020 untuk menangkap sinar surya dan mengubahnya menjadi energi listrik langsung. Mereka menggunakan pesawat luar angkasa X-37B Angkatan Udara untuk tujuan ini.
Sementara itu, upaya internasional juga mendapatkan momentum. Otoritas Tiongkok telah menetapkan tujuan ambisius dengan rencana demonstrasi berbasis luar angkasa pada tahun 2028 yang dipimpin oleh Akademi Teknologi Luar Angkasa Tiongkok. Di Eropa, Solaris menonjol sebagai program penelitian yang sangat didanai, telah menerima lampu hijau dari Badan Antariksa Eropa. Inggris Raya juga berada dalam perlombaan, karena telah menawarkan hibah untuk studi tentang pemanfaatan energi surya di luar angkasa.
Tampaknya, perusahaan inovatif, organisasi global yang besar dan sumber daya, serta pemerintah di seluruh dunia telah bekerja sama untuk menangkap dan memanfaatkan energi yang ditawarkan luar angkasa kepada kita. Dengan energi surya yang tidak terganggu dan tidak termanfaatkan yang menunggu untuk dimanfaatkan dan dimanfaatkan untuk kepentingan planet, masa depan memang terlihat menjanjikan.
