Dari Fiksi Ilmiah ke Langit Tinggi: Apakah Panel Surya Mengorbit Ide yang Cemerlang?

Bayangkan memanfaatkan energi matahari tidak hanya dari Bumi tetapi dari luar angkasa itu sendiri. Itulah esensi dari Space Solar Power (SSP).

Ini adalah konsep canggih di mana energi surya dikumpulkan di ruang angkasa yang luas lalu dipancarkan ke Bumi. Metode ini mengatasi keterbatasan bumi seperti gelap malam dan kondisi cuaca, memastikan aliran energi surya yang konstan dan tidak terhalang.

Meskipun terdengar seperti ide futuristik, prinsip dasar di balik SSP tetap abadi seperti matahari itu sendiri.

Untuk mendefinisikan space solar power: ia adalah sumber energi bersih di mana energi yang dikumpulkan dari sinar matahari di luar angkasa ditransmisikan secara nirkabel ke Bumi.

Matahari, dengan perkiraan masa hidup 4-5 billion years, menawarkan solusi energi jangka panjang yang sesungguhnya. Selain itu, Space Solar Power tidak menghasilkan gas rumah kaca dan tidak bergantung pada sumber daya air tawar yang semakin langka, lahan pertanian berharga, atau pupuk yang berasal dari gas alam.

Ia juga tidak menghasilkan limbah berbahaya dan, berbeda dengan solusi tenaga surya tradisional, tetap tidak terpengaruh oleh tutupan awan, variasi cahaya siang, atau kecepatan angin.

Peluang yang ditawarkan oleh Space Solar Power telah menginspirasi banyak organisasi untuk membangun solusi di sekitarnya. Beberapa pemain terkemuka di pasar tenaga surya berbasis ruang angkasa meliputi Airbus, Azur Space Solar Power GmbH, Fralock LLC, Japanese Aerospace Exploration Agency, Northrop Grumman (NOC ), Borrego Energy, LLC., Solaren Corporation, Space Tech GmbH, Space Canada, DHV Technology, dan lainnya.

Namun sebelum kita menyelami lebih dalam bagaimana bisnis ini dan solusi mereka bekerja, mari kita tinjau apa itu sistem tenaga surya berbasis ruang angkasa dan mengapa mereka dianggap layak untuk produksi energi bersih dan terbarukan.

Klik di sini untuk daftar sepuluh saham surya terbaik.

Ilmu di Balik Sistem Tenaga Surya Berbasis Ruang Angkasa

Studi menunjukkan bahwa setiap jam, Bumi menerima lebih banyak energi surya daripada yang dikonsumsi umat manusia dalam satu tahun penuh. Menariknya, atmosfer Bumi memantulkan sekitar 30% of this solar energy kembali ke luar angkasa.

Sistem pembangkit tenaga surya ruang angkasa memanfaatkan energi surya yang melimpah yang sebaliknya hilang di luar angkasa, tidak tersentuh. Lagipula, tidak adanya gangguan atmosfer seperti awan dan paparan sinar matahari yang konstan tanpa gangguan malam membuat sistem berbasis satelit ini sangat efisien. Mereka dapat menangkap dan mentransmisikan energi jauh lebih banyak kembali ke Bumi dibandingkan panel surya tradisional.

Dalam sistem penangkapan dan transmisi tenaga surya berbasis ruang angkasa ini, satelit yang dilengkapi panel juga memiliki kemampuan mentransmisikan energi. Mereka menggunakan cermin berukuran besar untuk memusatkan sejumlah besar sinar matahari ke kolektor surya yang lebih kecil. Radiasi surya berintensitas tinggi dan tidak terputus ini kemudian dipancarkan secara nirkabel ke Bumi dengan aman dan terkontrol.

Kelayakan Tenaga Surya Ruang Angkasa: Inovasi Teknis

Transmisi tenaga surya ruang angkasa menjadi layak karena inovasi teknis yang baru-baru ini tercapai. Ada dua jenis sistem transmisi.

Yang pertama adalah satelit surya yang mentransmisikan gelombang mikro, sedangkan yang lainnya adalah satelit surya yang mentransmisikan laser. Pada satelit yang mentransmisikan gelombang mikro, sinar matahari dipantulkan dari cermin besar ke pusat satelit, di mana ia diubah menjadi energi gelombang mikro yang tidak terputus dan dipancarkan ke Bumi.

Beralih ke tipe kedua, satelit yang mentransmisikan laser, seperti namanya, menggunakan laser alih-alih sinar gelombang mikro. Satelit ini biasanya beroperasi dalam kelompok dengan satelit-satelit kecil lainnya, karena ukurannya yang lebih kecil.

Mengenai kelayakan ekonomi dari dua konfigurasi ini, satelit surya laser memiliki biaya awal yang relatif rendah, berkisar antara US$500 juta hingga US$1 miliar. Diameter laser yang lebih kecil memudahkan dan mengurangi biaya implementasi di daratan.

Namun, satelit surya gelombang mikro berfungsi untuk menangkap dan mentransmisikan daya yang stabil dan tidak terputus melalui hujan, awan, dan kondisi atmosfer lainnya. Ia dapat menyediakan lebih dari 1 gigawatt energi ke penerima di darat, yang cukup untuk memberi daya pada sebuah kota besar.

Saat membahas semua kemajuan ini, kita tidak boleh melupakan bahwa keajaiban teknologi ini tidak tercapai dalam semalam. Hal ini melibatkan tradisi panjang penelitian ilmiah dan teknologi. Untuk memahami potensi masa depan tenaga surya ruang angkasa, kita harus menempatkannya dalam konteks.

Evolusi Konsep Tenaga Surya Ruang Angkasa: Dari Awal Hingga Kondisi Saat Ini

1970-an:

• Konsep tenaga surya ruang angkasa mulai dipelajari di Amerika Serikat.

1980-an:

• Asia mulai mempelajari konsep tenaga surya ruang angkasa.

Akhir 1990-an – Awal 2000-an:

• 1998: Studi Definisi Konsep Tenaga Surya Ruang Angkasa mengidentifikasi konsep tenaga surya ruang angkasa yang kredibel dan layak secara komersial serta risiko teknis dan programatik yang terkait.

• 1998: Badan antariksa Jepang mengembangkan sistem tenaga surya ruang angkasa, yang tetap aktif.

• 1999: Program Penelitian Eksploratori dan Teknologi Tenaga Surya Ruang Angkasa NASA diluncurkan.

Awal 2010 hingga 2020

• 2010: Organisasi Penelitian Antariksa India memulai dasar-dasar tenaga surya ruang angkasa.

• 2012: China mengusulkan pengembangan bersama tenaga surya ruang angkasa dengan India.

• 2015: Caltech dan Northrop Grumman Corporation mendirikan Inisiatif Tenaga Surya Ruang Angkasa, mengalokasikan sekitar US$17.5 million selama tiga tahun untuk pengembangan sistem tenaga surya berbasis ruang angkasa.

2020-an

• 2022: Inggris mengumumkan Inisiatif Energi Ruang Angkasa, dengan tujuan meluncurkan stasiun tenaga ruang pertama pada pertengahan 2040-an dan menargetkan 30% kebutuhan listriknya dari sumber ini.

• 2022: Badan Antariksa Eropa mengumumkan program Solaris, berencana mengoperasikan Satelit Tenaga Surya mulai 2030.

• 2023: Demonstrator Tenaga Surya Ruang Angkasa CalTech (SSPD-1) berhasil memancarkan daya yang dapat dideteksi ke Bumi.

Sepanjang tahun-tahun ini, berbagai pemerintah nasional, departemen penelitian universitas, dan organisasi yang didanai negara telah mengeksplorasi infrastruktur dan kemungkinan tenaga surya ruang angkasa.

Kontribusi signifikan juga datang dari bisnis dan perusahaan seperti Northrop Grumman, Airbus, dan Solaren Corporation dalam mengembangkan sumber energi transformatif ini.

Meskipun banyak Program Tenaga Surya Ruang Angkasa ini berasal dari pemerintah nasional, departemen penelitian universitas, dan organisasi otonom yang didanai negara, bisnis dan perusahaan seperti Northrop Grumman, Airbus, dan Solaren Corporation telah memainkan peran penting dalam memanfaatkan sumber energi transformatif ini.

Perusahaan dengan Inisiatif Tenaga Surya Ruang Angkasa yang Transformatif

1. Northrop Grumman

Tim proyek Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR) milik perusahaan Northrop Grumman yang berbasis di Baltimore, Maryland sedang bekerja untuk mewujudkan transmisi energi surya dari ruang angkasa ke mana saja di Bumi.

Proyek ini bertujuan memanfaatkan sel fotovoltaik berefisiensi tinggi di orbit untuk mengumpulkan energi surya dan mengubahnya menjadi energi frekuensi radio (RF) yang dipancarkan ke stasiun penerima di Bumi.

Perusahaan ini telah menjadi pemimpin dalam mengembangkan sistem panel surya turnkey yang cocok untuk ruang angkasa. Subrakitan fotovoltaiknya menampilkan teknologi terbaru untuk pengelasan atau penyolderan dengan otomatisasi robotik, menghubungkan sel surya menjadi rangkaian hingga enam kaki panjang.

Sel Interkoneksi Tertutupnya menawarkan integrasi sel surya dan kaca penutup untuk rakitan CIC.

Ia juga memproduksi rangkaian sel surya, rakitan papan isolasi sayap resistif untuk lingkungan ruang angkasa yang paling ekstrem, kemampuan rentang suhu penuh (-185 hingga >300 derajat C), rakitan termometer resistansi platinum, dan lainnya.

Inovasi-inovasi ini telah membantu inisiatif Tenaga Surya Ruang Angkasa bergerak lebih cepat dan mencapai potensinya.

Pada tahun 2022, Northrop Grumman mencatat penjualan sebesar US$36,6 miliar dan mencatat laba per saham yang disesuaikan transaksi sebesar US$25,54. Laba bersih perusahaan hampir US$5 miliar pada FY 2022.

2. Airbus

Perusahaan lain yang menonjol di bidang ini adalah Airbus. Solusi pemancaran daya mereka bertujuan membantu Eropa mengakses lebih banyak energi terbarukan secara mandiri, dengan jaringan energi baru di langit yang menawarkan pasokan listrik berkelanjutan dan independen sepanjang waktu. Prototipe Power Beaming pertama yang beroperasi dari Airbus dapat digunakan pada awal 2030-an.

Selain itu, Airbus juga merupakan produsen terkemuka di Eropa untuk panel surya, rakitan fotovoltaik, dan rakitan sel surya untuk aplikasi institusional dan komersial. Mereka telah memproduksi unit pengkondisian dan distribusi daya untuk satelit. Mereka juga memasok sistem propulsi listrik dan berbagai elektronik untuk propulsi listrik, termasuk unit kontrol daya dan pemrosesan daya yang diperlukan dalam sistem tenaga surya ruang angkasa.

Airbus juga sedang mengembangkan panel surya fotovoltaik canggih yang lebih ringan, lebih fleksibel, dan mampu menangkap lebih banyak energi pada permukaannya. Program unggulannya, Zephyr, adalah pseudo-satelit ketinggian tinggi yang sepenuhnya ditenagai oleh energi surya.

Semua ini berkontribusi besar dalam mempercepat kemajuan Tenaga Surya Ruang Angkasa dengan efisiensi yang meningkat.

Pada FY 2022, Airbus mencatat pendapatan sebesar 58,8 miliar Euro, dengan EBIT yang disesuaikan sebesar 5,6 miliar Euro. Arus kas bebasnya sebelum M&A dan pembiayaan pelanggan mencapai 4,7 miliar Euro. Perusahaan mengusulkan dividen sebesar 1,80 Euro per saham.

3. Solaren Corporation

Sebagai inovator baru di bidang ini, Solaren Corporation telah mengembangkan cara mentransmisikan listrik yang kompetitif secara biaya dan tanpa emisi dari luar angkasa.

Selama sepuluh tahun ke depan, Solaren akan mengembangkan, meluncurkan, dan mengoperasikan pabrik SSP pertama serta menjual listrik. Solaren juga telah memperoleh paten sistem SSP mutakhir di negara-negara seperti Amerika Serikat, Uni Eropa, China, Jepang, India, Kanada, dan Federasi Rusia.

Solusi Tenaga Surya Ruang Angkasa Solaren memiliki banyak manfaat. Ini mencakup pasokan listrik beban dasar bersih 24/7, yang kompetitif secara biaya, bebas emisi, dan tanpa risiko radiasi nuklir. Ia juga tidak memerlukan air untuk pendinginan termal, sehingga menghilangkan kemungkinan pemanasan laut, sungai, dan danau.

Solusi Tenaga Surya Ruang Angkasa Solaren memiliki dua komponen: Satelit Tenaga Surya dan Stasiun Penerima Darat. Satelit menggunakan panel surya dan antena/radiofrekuensi untuk menangkap dan mentransmisikan. Stasiun Penerima Darat menerima daya yang ditransmisikan melalui antena penerimanya.

Pada Juli 2023, Solaren mengumumkan keberhasilan penyelesaian putaran pendanaan terbarunya, yang dipimpin oleh Skyseed Ventures. Solaren mengumpulkan $2.46 million dalam putaran tersebut.

Dampak Global dan Kelayakan Tenaga Surya Ruang Angkasa

Munculnya teknologi canggih di sekitar sistem tenaga surya berbasis ruang angkasa telah membantu memberi daya pada kendaraan ruang angkasa, satelit, rover, dan infrastruktur ruang angkasa lainnya. Energi surya dari ruang angkasa dapat membantu sistem-sistem ini beroperasi dalam jangka waktu yang lebih lama tanpa perlu pengisian ulang yang sering dari sumber energi di dalamnya.

Inovasi tersebut telah menurunkan biaya pengembangan roket dapat digunakan kembali, mengurangi pengeluaran untuk meluncurkan peralatan ke luar angkasa. Biaya pemeliharaan arsitektur penangkapan dan transmisi tenaga surya berbasis ruang angkasa juga telah menurun. Peningkatan penggunaan robotik dan otomatisasi akan memainkan peran penting dalam menurunkan biaya lebih lanjut dan meningkatkan efisiensi.

Menurut perkiraan, Amerika Utara mendominasi pasar dengan hampir dua per lima pendapatan global yang dihasilkan dari wilayah tersebut. Namun, dalam hal pendorong pertumbuhan masa depan, China dan India memiliki potensi tinggi.

Tantangan yang Harus Dihadapi

Di masa depan, solusi tenaga surya ruang angkasa harus mengatasi beberapa kendala penting. Salah satunya adalah mencapai keseimbangan sempurna antara biaya produksi dan kinerja. Solusi transmisi laser yang lebih murah menderita daya rendah per satelit, sehingga memerlukan beberapa satelit untuk memberikan dampak yang signifikan. Solusi transmisi gelombang mikro yang lebih mahal, di sisi lain, dapat menelan biaya peluncuran hingga puluhan miliar dolar.

Solusi transmisi laser, meskipun inovatif, dapat menimbulkan tantangan terkait keamanan seperti kebutaan dan potensi penggunaan sebagai senjata. Di sisi lain, solusi transmisi gelombang mikro, meskipun menghindari kekhawatiran keamanan tersebut, membutuhkan banyak ruang, sehingga penerima di darat harus berdiameter beberapa kilometer.

Satelit transmisi laser juga terkena dampak ketidakstabilan atmosfer seperti awan tebal atau hujan. Solusi transmisi gelombang mikro, karena jaraknya yang diperlukan dari Bumi, pada praktiknya tidak dapat diperbaiki.

Semua masalah ini harus ditangani dan diselesaikan dengan tepat. Ukuran satelit dan penerima darat harus berkurang secara drastis tanpa mengurangi kemampuan mereka dalam menangkap dan mentransmisikan energi.

Biaya harus bersifat moderat agar negara berkembang lebih percaya diri dalam menguji dan mencoba teknologi ini. Ketentuan perbaikan harus disiapkan lebih kuat, dan solusi harus menjadi independen dari cuaca yang berlaku dalam kinerjanya.

Jalan Menjanjikan di Depan

Dengan perusahaan publik besar berinvestasi besar-besaran dalam memproduksi produk dan solusi Tenaga Surya Ruang Angkasa, masa depan tampak menjanjikan. Inovasi akan berkembang, dan sistem akan menjadi lebih efisien dan optimal.

Bagaimanapun, kekuatan yang mendorong misi Tenaga Surya Ruang Angkasa secara global adalah tujuan utama mencapai keberlanjutan planet melalui energi terbarukan.

Setelah mencapai potensi penuh, Tenaga Surya Ruang Angkasa dapat menyediakan listrik ke negara mana pun dengan biaya yang sama tanpa memerlukan pengeluaran baru untuk membangun jaringan transmisi jarak jauh.

Analis memperkirakan Tenaga Surya Ruang Angkasa dapat menciptakan lebih dari 250.000 pekerjaan permanen berteknologi tinggi dalam dua dekade mendatang. Pada kenyataannya, angka ini bisa lebih besar lagi.

Oleh karena itu, solusi tenaga surya ruang angkasa akan terus mengambil pangsa yang lebih besar dari pasar listrik global senilai US$2 triliun yang ada. Dengan ruang lingkup yang berkembang, semakin banyak penyedia solusi akan bergabung dengan gelombang SSP. Hal ini akan menjadi cara yang secara ekonomi layak untuk menyelesaikan tantangan energi yang dihadapi planet saat ini.

Klik di sini untuk daftar saham energi terbarukan terbaik.