10 Konsep Energi Terbarukan Masa Depan Yang Menjajikan

Ini merupakan konsensus komunitas ilmiah bahwa tidak hanya perubahan iklim global benar-benar terjadi, tetapi itu adalah akibat langsung dari aktivitas manusia, lebih lanjut bahwa efeknya mungkin ireversibel. Sebuah panel PPB baru-baru ini memperingatkan bahwa tanpa upaya global untuk mengurangi emisi dan inisiatif mengimplementasikan energi bersih, kita, anak-anak kita, cucu-cucu kita yang akan datang akan menghadapi beberapa tantangan yang sangat kompleks dalam beberapa dekade ke depan. Untuk itu, ilmu pengetahuan selalu mencari cara untuk meningkatkan efisiensi dan efektivitas energi alternatif yang ramah lingkungan dan terbarukanh. Berikut adalah beberapa perkembangan menarik yang bisa kita harapkan perkembanganya dalam waktu dekat

1. Desa dengan Energi Mandiri

California pengembang Desa ReGen telah melakukan program percontohan di Belanda, mereka berharap untuk selanjutnya memperluas ke beberapa negara Eropa lainnya termasuk Swedia dan Jerman. Konsep mereka akhirnya bisa merevolusi real estat dan pengembangan pinggiran kota. Mereka akan membangun komunitas perumahan berpusat di sekitar lahan pertanian, kemudian menerapkan teknologi tinggi untuk membuat pinggiran kota ini benar-benar mandiri.

Selain menggunakan teknik pertanian organik vertikal untuk menjaga penduduk makan sepanjang tahun, komunitas ini akan mengelola sampah dan menghasilkan energi ramah lingkungan di lokasi. Bahkan, komunitas percontohan diproyeksikan untuk menghasilkan surplus listrik, yang dapat didistribusikan ke jaringan listrik sekitarnya. Sebuah perusahaan arsitektur Denmark menangani desain, yang akan mencakup 25 daerah yang dperkirakan selesai di tahun 2017. Dan ini akan diperluas hingga 100 wilayah.

ReGen berharap keberhasilan desa percontohan ini digunakan ke berbagai daerah di Eropa Utara berikutnya, di mana iklim dingin akan membutuhkan permintaan yang lebih besar akan energi. Daerah populasi padat India dan Afrika akan menjadi agenda berikutnya.

2. Sampah Sebagai Tenaga Sel Bahan Bakar

Sementara yang lain telah mempelopori wilayah studi ini, para peneliti di University of Bath Ingggris telah menyempurnakan "mikroba fuel cell" mini sebesar satu inci persegi mampu mengekstrak listrik dari bakteri dalam urin. Mungkin hal seperti ini masih aneh terdengar, teknologi rumah ini akan bisa menyeselaikan masalah energi di rumah yang disebut sebagai"Trilemma energi." Itulah perlunya sumber bahan bakar alternatif untuk sekaligus aman, terjangkau, dan peka terhadap lingkungan.

Jumlah energi yang kita bicarakan di sini adalah tidak berharga. Hanya satu dari sel bahan bakar kecil dapat menghasilkan cukup untuk menyalakan perangkat elektronik kecil, dan jumlah daya meningkat secara proporsional ketika perangkat ditumpuk bersama-sama. Sedangkan output daya tidak beda jauh dari yang dicapai dengan sumber energi bersih lainnya seperti solar, teknologi ini memiliki manfaat signifikan menjadi sangat murah untuk memproduksi. Biaya setiap unit tidak lebih dari beberapa dolar, dan praktis tidak menghasilkan limbah.

Tentu saja, itu juga berjalan pada sumber bahan bakar yang tidak akan pernah menjadi langka, dan tim berharap bahwa penelitian mereka akan membantu membawa kekuatan untuk daerah yang sangat miskin dan tempat-tempat di mana pengiriman daya konvensional tidak praktis. Atau, seperti yang dinyatakan oleh Dr. Tim Mays, kepala Departemen Teknik Kimia di Universitas Bath, 'pee-power' terbarukan adalah ide yang brilian dan penggunaannya di negara-negara berkembang akan memiliki dampak positif yang besar pada kehidupan masyarakat di daerah-daerah yang kekurangan energi. "

3. Baterai Ion Lithium / Jaringan Panel Surya

Jika berpikir tentang Tesla dan Elon Musk, sulit untuk membantah bahwa tidak banyak orang yang sangat kaya lainnya untuk mencoba membuat perbedaan, lingkungan berbicara. Sementara kendaraan listrik terkenal Tesla memiliki basis penggemar yang sederhana tapi fanatik, Musk sendiri berpikir bahwa Tesla merupakan proyek yang besar, salah satu insinyur sibuk bekerja pada pabrik merka "gigawatt" Nevada, untuk menemukan bagiamana cara menghasilkan lebih banyak pendapatan bagi perusahaan, dan tidak kalah penting adalah aman bagi lingkungan.

Kemasan baterai Ion Lithium Tesla, awalnya dipasarkan sebagai penyimpanan energi tambahan untuk kendaraan, kendaraan ini bisa pergi jauh serta mengurangi beban listrik rata-rata di rumah tangga, kemudian Musk berpikir supaya konsumen mendapatkan hasil maksimal penggunaan baterai itu. Pada tingkat rendah, pabrik gigawatt diharapkan menghasilkan 35 gigawatt per Jam senilai baterai ini per tahun. 

Dengan kekuatan dinding seluruh rumah meliputi baterai mereka sebelum penjualan, perusahaan telah bergeser fokus ke aplikasi jaringan pendamping seperti kemasan baterai. Menariknya, di Hawaii di mana beberapa peralatan telah tersusun diatap, perusahaan tenaga surya surya City, yang diketuai oleh Musk, adalah membangun pabrik baru menggunakan bank raksasa baterai Tesla untuk menjaga jaringan mengalir selama periode permintaan tinggi. Ini bisa dilihat sebagai jenis bukti konsep untuk baterai lanjut / desain jaringan surya di masa depan. Pada saat penulisan ini, Tesla berusaha untuk menggabungkan dengan Solar City, sebuah langkah yang telah bertemu dengan tinjauan yang beragam.

4. Panel Surya Pemeliharaan Drone

Berbicara tentang tenaga surya, sumber asal energi alternatif telah menunjukkan daya tahan yang luar biasa sejak pertama kali dibuat tersedia secara komersial pada tahun 1956.Hal yang paling efisien dari semua sumber energi bersih dalam hal output, dibutuhkan jumlah yang besar panel surya yang terdiri ratusan hektar tempat dalam rangka untuk menghasilkan daya signifikan yang besar. Sebagai konsekuensinya panel surya yang besar ini biaya yang mahal dalam pemeliharaan, pemeriksaan dan pengolahannya, Kegagalan untuk menjaga panel dengan benar menyebabkan efisiensi berkurang. Di atas ini banyak jumlah besar panel surya tersebut terletak di daerah terpencil, daerah berbahaya (seperti tengah gurun Arizona), membuat berbahaya untuk perawatanya.

Salah satu perusahaan panel surya California CalCom Solarmemperkenalkan drone yang ramah, drone ini sudah digunakan mereka untuk memetakan selesainya proyek, dan membayangkan menggunakan teknologi masa depan yang ada untuk  mengubah drone menjadi mesin pemeliharaan panel surya otomatis. panel yang rusak mengeluarkan tanda tangan panas yang berbeda, satu dengan mudah terdeteksi oleh pesawat tak berawak dengan kamera termal bergambar. Panel yang sama mungkin memerlukan waktu seminggu untuk terdeteksi oleh pekerja dengan perangkat genggam, yang terutama tidak bisa terbang.

Bahkan pemeliharaan dapat dibuat lebih mudah dengan UAV. insinyur Jerman Ridha Azaiz, yang mulai memikirnya idenya sekitar sebagai berusia 13 tahun, telah menciptakan sikat khusus yang dapat melekat pada drone, yang kemudian dengan lembut bersih debu dan kotoran dari permukaan panel. Ini membantu mereka beroperasi hingga 35% lebih efisien.

5. Fotosintesis Buatan

Dalam dua studi terpisah yang diterbitkan hanya beberapa minggu berselang, ilmuwan Swiss dan Amerika telah telah menemukan beberapa langkah yang lebih dekat untuk membuat produksi buatan proses kimia yang terjadi dalam fotosintesis alam. Dan salah satu langkah lebih dekat untuk benar-benar mampu mengubah sinar matahari menjadi bahan bakar kimia.

Menggunakan molekul buatan untuk percobaan, para peneliti Swiss di Universitas Basel, Swiss, mampu menghasilkan penyimpanan energi dengan menyinari molekul dengan laser. Yang lebih penting ini dicapai tanpa menggunakan molekul korban sebagai "donor elektron", yang menjadi penghalang pada penemuan sebelumnya yang telah membuat proses secara biaya tidak efisien.

Sementara itu tim Amerika menggunakan katalis molekulbarium titanat, yang bersifat feroelektrik (mampu menciptakan medan listrik internal). Sinatran cahaya molekul barium titanat menghasilkanm sesuatu yang disebut "energi pemisahan", yang membantu memfasilitasi pemisahan air menjadi oksigen dan hidrogen. Untuk semua ini bisa dikatakan bahwa kelompok orang brilian yang berbeda telah sangat dekat untuk menciptakan bahan bakar murah dari cahaya dan air, dengan harapan bahwa suatu hari kita akan dapat memenuhi kebutuhan energi kita dengan meniru pohon, bukan menebang mereka dengan jumlah yang luas

6. Nanoteknologi jendela-jendela Panel Surya

Saat ini banyak ilmuwan giat bekerja pada pendekatan yang sedikit berbeda untuk mengubah jendela biasa menjadi generator tenaga surya. Ini dicapai dengan mengintegrasikan semua yang mempunyai potensial didalam dunia yaitu, nanoteknologi dengan sel fotovoltaik.

Para ilmuwan di Nano-Science Center di Lausanne, Swiss, telah menghabiskan waktu bertahun-tahun menyempurnakan "kristal nanowire" tabung kecil kecil, yang akan berukuran 10.000 kali sama dengan ketebalan rambut manusia. Idenya adalah bahwa kawat nano yang konduktif ini, bisa menyebabkan resonansi dalam cahaya yang melewati di sekitar mereka. Hal ini membuat mereka lebih kecil dari panjang gelombang cahaya, yang menghasilkan konsentrasi intensitas cahaya dengan faktor 15. Itu jauh lebih tinggi dari panel surya tradisional. Tentu saja, array nanowire cukup kecil untuk menjadi tak terlihat bila diterapkan pada kaca. Dapat dibayangkan, ini bisa merubah setiap jendela di rumah kita menjadi generator listrik kecil.
Meskipun teknologi memerlukan waktu beberapa tahun, upaya tim Swiss ini menghasilkan output daya yang jauh lebih dari yang belum dicapai selama ini, diharapkan ini menjadi pertanda baik untuk menghasilkan panel yang dikomersialkan secara cepat, dengan asumsi rata-rata konsumen tidak secara otomatis akan takut apa-apa dengan teknologi nano tersebut

7.  Jaringan Kuantum Pintar

Di antara banyak aplikasi bermanfaat kita bisa harapkan dari yang akan datang generasi pertama dari komputer kuantum. Komputer kuantum tidak memberitahu persis kita banyak tentang apa yang diharapkan dari mereka, selain itu mereka dapat melakukan perhitungan miliaran kali lebih cepat daripada komputer konvensional. Dan juga, prosesor kuantum akan tidak tepat bekerja dengan laptop kita sekarang. Kita tahu bahwa "bit" yang digunakan oleh pengolahan data komputer konvesioanal (yang menggunakan angka 1 dan 0), pengolahan kuantum menggunakan "qubit" yang, selain pengolahan 1 dan 0 , dapat diatur untuk sebuah "tak tentu" dalam keadaan kuantum. Hal ini memungkinkan untuk banyak hal, seperti pengolahan yang super tersebut dan kriptografi yang tidak ada duanya.
Sekarang dalam  mempertimbangkan jaringan listrik. Banyak jaringan besar menarik dari berbagai sumber, baik termasuk listrik konvensional dan energi terbarukan. Berapa banyak yang ditarik, dan dari mana, ditentukan oleh suplai, permintaan dan penggunaan. sejumlah besar transmisi data yang terlibat dalam pemantauan mengatakan penggunaan, menentukan cara yang paling efisien untuk pengiriman, melacak sumber daya, dan sejuta hal lain untuk memastikan bahwa jumlah minimal daya yang terbuang dan pasokan dipertahankan konstan.
Pada tahun 2009, AS mengalokasikan miliaran dolar dalam pendanaan proyek "Smart Grids" di setiap negara bagian kecuali Alaska. Proyek ini memaksimalkan proses penggunaan teknologi komunikasi modern untuk menciptakan sebuah "Jaring super energi terbarukan " Sebuah tim peneliti Los Alamos National Laboratory telah mengusulkan solusi untuk masalah yang signifikan dari keamanan data dalam menerapkan jaringan pintar ini, sebuah kartu " komunikasi kuantum jaringan pusat", yang akan menemukan permasalahan keamanan komunikasi kontrol jaringan listrik, yang tidak dapat dipenuhi dengan menggunakan kriptografi konvensional."
Ini hanyalah salah satu potensi penggunaan untuk kriptografi kuantum, itu bisa menjadi salah satu yang penting. adopsi skala besar akan banyak memakan biaya ke dalam penelitian dan pengembangan generasi  perangkat kuantum lebih lanjut.

8. Produksi Hidrogen Oleh Alga

Contoh lain dari teknologi yang masih berkembang yang cukup murah  untuk digunakan sebagai sel bahan bakar pribadi (yang tidak melibatkan kencing) adalah alga, Renewable Energy Laboratory National mencoba untuk merancang suatu proses untuk peningkatan fotosintesis. Tidak buatan, tapi dari jenis alami, yaitu menggunakan ganggang mikroskopis.
Chlamydomonas reinhardtii adalah ganggang kecil yang ramah yang bisa secara teknis dianggap lebih sebagai tumbuhan daripada hewan. Meskipun mempunyai beberapa gen yang berhubungan dengan fungsi manusia, alga ini berfotosintesis. Seperti organisme lain, alga ini menghasilkan hidrogen, dan peneliti telah mengambil langkah pertama untuk mendapatkannya untuk menghasilkan lebih banyak lagi. Singkatnya, mereka telah mempersempit jalur elektron yang dilewati ganggang dari 6 menjadi 2. caranya adalah memblokir jalur kurang produktif dan meningkatkan apa yang diinginkan yang  bisa menyebabkan peningkatan produksi hidrogen.

9. Reaktor Nuklir Garam Cair

Meskipun sumber listrik yang luar biasa murah, energi nuklir telah mendapat cap buruk terutama karena dua kata, yaitu "Chernobyl" dan "Fukushima." Sementara potensi efek negatif yang menyebar dari pembangkit listrik tenaga nuklir menyebabkan penurunan tajam dalam penggunaan selama beberapa dekade terakhir, generasi berikutnya dari reaktor nuklir bertujuan untuk menghilangkan kekhawatiran sama sekali.
Teknologi ini sudah dipikirkan  pada tahun 1960 an, reaktor garam cair yang didukung oleh bahan bakar cair, lebih baik daripada batang bahan bakar konvensional membuat kembali dilirik berkat upaya dari proyek empat tahun oleh konsorsium Eropa, lembaga penelitian dijuluki "Samofar" (Keselamatan Penilaian Reaktor Cepat Molten Salt). Dalam menilai keamanan teknologi dibandingkan dengan reaktor nuklir standar.
Inti penting dari reaktor ini adalah bahwa reaktor cair-garam yang cocok untuk menjalankan thorium, bahan yang jauh lebih banyak daripada uranium. Bahan bakar cair, sebuah larutan radioaktif dikombinasikan dengan garam cair, jika dipanaskan akan memuai dan dengan demikian mengatur sendiri. Limbah yang tak terolah secara otomatis mengalir ke wadah terlindung jauh di bawah tanah.
Meskipun proses persetujuan dari desain reaktor nuklir yang baru tetap menakutkan, terutama di Amerika Serikat, Samofar berharap segera mendapatkannya dan langsung bekerja. Shanghai Institute of Applied Physics sudah bekerja pada sebuah prototipe dari versi mereka sendiri dalam hubungannya dengan Oak Ridge National Laboratory, Grandaddy dari semua fasilitas penelitian nuklir.

10. Panel Surya diluar Angkasa

Akhirnya, dalam upaya untuk membawa sumber energi alternatif asli bergema ke dalam abad baru, Badan Eksplorasi Ruang Angkasa Jepang mencapai langkah maju untuk kemungkinan peternakan surya berbasis satelit, mereka berhasil mentransmisikan 1,8 kilowatt listrik ke lokasi tepat menggunakan microwave. Meskipun ide menempatkan panel surya di ruang angkasa telah sekitar selama beberapa dekade, dan dianggap teknologi yang tidak ekonomis pada 1970-an, tetapi merupakan transmisi energi handal yang dapat dikumpulkan
Meskipun teknologi mungkin tidak datang ke dalam penggunaan praktis untuk beberapa waktu, potensinya dapat disangkal menarik. Pertenakan sel surya berbasis satelit di orbit geosynchronous dapat menghasilkan sinar matahari terus-menerus, tidak terpengaruh oleh kondisi cuaca. JAXA menunjukkan bahwa satu penerima berbasis Bumi bisa menghasilkan sampai satu gigawatt daya, sama seperti reaktor nuklir rata-rata.
Potensi panel surya berbasis satelit susunan surya benar-benar memiliki potensi untuk memberikan energi lebih bersih daripada kita pernah bisa gunakan, mengingat energi matahari lebih mencapai permukaan planet dalam satu hari dari itu bisa dipakai dalam satu tahun.