Challenge For Engineer

Salah satu dari 14 daftar tantangan bagi para insinyur di abad ke 21 adalah “make solar energy economical”. Kenapa demikian, karena memang pada saat ini kita sedang menghadapi krisis energi terutama nenergi fosil yang lambat laun pasti akan habis juga. Di samping itu, pertambahan pendududk di dunia ini yang semakin tak terkendali menyebabkan persedian energi fosil juga semakin menipis. Maka dari itu perlu dicarinya energi terbarukan yang mudah didapat dan juga ekonomis. Salah satu energi yang dapat kita manfaatkan tetapi sering terabaikan adalah energi matahari. Dengan memanfaatkan sinar matahari sebagai energi pengganti secara tidak langsung kita telah mencegah pemanasan global warming, menghemat pemakaian energi fosil dan perlu diingat juga bahwa energi matahari dapat kita dapatkan setiap hari, gratis dan juga ramah lingkungan.

Bagaimana caranya merubah energi surya ke energi listrik. Nah sebaiknya kita terlebih dahulu mengenal solar cell itu sendiri beserta komponen-komponennya. Solar cell adalah alat untuk menkonversi tenaga matahari menjadi energi listrik. Komponen utama dalam panel sel surya biasanya menggunakan bahan semikonduktor. Kristal silikon, Cadmium Telluride (Cd Te) dan Copper Indium Gallium Selenide (CIGS) merupakan bahan semikonduktor yang familiar sebagai panel surya dan juga memiliki efisiensi diatas cukup. Selain terdiri atas panel-panel sel surya, komponen lain dalam sistem solar cell adalah Balance of System (BOS) berupa inverter dan kontroller. PLTS sering dilengkapi dengan batere sebagai penyimpan daya, sehingga PLTS dapat tetap memasok daya listrik ketika tidak ada cahaya matahari.

Cara kerja sel surya adalah dengan memanfaatkan teori cahaya sebagai partikel. Sebagaimana diketahui bahwa cahaya baik yang tampak maupun yang tidak tampak memiliki dua buah sifat yaitu dapat sebagai gelombang dan dapat sebagai partikel yang disebut dengan photon. Penemuan ini pertama kali diungkapkan oleh Einstein pada tahun 1905. Energi yang dipancarkan oleh sebuah cahaya dengan panjang gelombang dan frekuensi photon V dirumuskan dengan persamaan:

.Dengan h adalah konstanta Plancks (6.62 x 10-34 J.s) dan c adalah kecepatan cahaya dalam vakum (3.00 x 108 m/s). Persamaan di atas juga menunjukkan bahwa photon dapat dilihat sebagai sebuah partikel energi atau sebagai gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi tertentu. Dengan menggunakan sebuah divais semikonduktor yang memiliki permukaan yang luas dan terdiri dari rangkaian dioda tipe p dan n, cahaya yang datang akan mampu dirubah menjadi energi listrik. Hingga saat ini terdapat beberapa jenis solar sel yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti untuk mendapatkan divais solar sel yang memiliki efisiensi yang tinggi atau untuk mendapatkan divais solar sel yang murah dan mudah dalam pembuatannya. Tipe pertama yang berhasil dikembangkan oleh para peneliti adalah jenis wafer (berlapis) silikon kristal tunggal. Tipe ini dalam perkembangannya mampu menghasilkan efisiensi yang sangat tinggi.

Prinsip dasarnya adalah ketika suatu kristal silikon di-doping dengan unsur golongan kelima, misalnya arsen, maka atom-atom arsen itu akan menempati ruang diantara atom-atom silikon yang mengakibatkan munculnya elektron bebas pada material campuran tersebut. Elektron bebas tersebut berasal dari kelebihan elektron yang dimiliki oleh arsen terhadap lingkungan sekitarnya, dalam hal ini adalah silikon. Semikonduktor jenis ini kemudian diberi nama semikonduktor tipe-n. Hal yang sebaliknya terjadi jika kristal silikon di-doping oleh unsur golongan ketiga, misalnya boron, maka kurangnya elektron valensi boron dibandingkan dengan silikon mengakibatkan munculnya hole yang bermuatan positif pada semikonduktor tersebut. Semikonduktor ini dinamakan semikonduktor tipe-p. Adanya tambahan pembawa muatan tersebut mengakibatkan semikonduktor ini akan lebih banyak menghasilkan pembawa muatan ketika diberikan sejumlah energi tertentu, baik pada semikonduktor tipe-n maupun tipe-p. 

Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n disambungkan maka akan terjadi difusi hole dari tipe-p menuju tipe-n dan difusi elektron dari tipe-n menuju tipe-p. Difusi tersebut akan meninggalkan daerah yang lebih positif pada batas tipe-n dan daerah lebih negatif pada batas tipe-p. Batas tempat terjadinya perbedaan muatan pada sambungan p-n disebut dengan daerah deplesi. Adanya perbedaan muatan pada daerah deplesi akan mengakibatkan munculnya medan listrik yang mampu menghentikan laju difusi selanjutnya. Medan listrik tersebut mengakibatkan munculnya arus drift. Namun arus ini terimbangi oleh arus difusi sehingga secara keseluruhan tidak ada arus listrik yang mengalir pada semikonduktor sambungan p-n tersebut. Lantas, bagaimana elektron-elektron yang terlepas dari atom-atom kristal semikonduktor dapat mengalir sehingga menimbulkan energi listrik?

Sebagaimana yang kita ketahui bersama, elektron adalah partikel bermuatan yang mampu dipengaruhi oleh medan listrik. Kehadiran medan listrik pada elektron dapat mengakibatkan elektron bergerak. Hal inilah yang dilakukan pada sel surya sambungan p-n, yaitu dengan menghasilkan medan listrik pada sambungan p-n agar elektron dapat mengalir akibat kehadiran medan listrik tersebut.

Ketika semikonduktor sambungan p-n disinari maka akan terjadi pelepasan elektron dan hole pada semikonduktor tersebut. Lepasnya pambawa muatan tersebut mengakibatkan penambahan kuat medan listrik di daerah deplesi. Adanya kelebihan muatan ini akan mengakibatkan muatan ini bergerak karena adanya medan listrik pada daerah deplesi. Pada keadaan ini, arus drift lebih besar daripada arus difusi sehingga secara keseluruhan dihasilkan arus berupa arus drift, yaitu arus yang dihasilkan karena kemunculan medan listrik. Arus inilah yang kemudian dimanfaatkan oleh sel surya sambungan p-n sebagai arus listrik.

Dari hal tersebutlah kita dapat menyimpulkan bahwa untuk membuat solar cell yang sederhana saja kita banyak sekali memanfaatkan berbagai macam disiplin ilmu terutama fisika dan kimia. Namun, kendalanya adalah untuk mendapatkan panel yang bagus atau yang mampu menyerap panas dengan baik dan di indonesia belum sanggup membuat itu sendiri. Padahal, secara geografis Indonesia merupakan negara yang mendapatkan penyinaran matahari yang cukup melimpah sepanjang tahun dan juga didukung dengan adanya sumber tambang yang cukup melimpah untuk dimanfaatkan sebagai bahan utama pemuat panel surya. Bayangkan saja suplai energi surya dari sinar matahari yang diterima oleh permukaan bumi sangat luar biasa besarnya yaitu mencapai 3 x 10 joule pertahun, energi ini setara dengan 2 x 1017 Watt . Jumlah energi sebesar itu setara dengan 10.000 kali konsumsi energi di seluruh dunia saat ini. Dengan kata lain, dengan menutup 0.1% saja permukaan bumi dengan divais solar sel yang memiliki efisiensi 10% sudah mampu untuk menutupi kebutuhan energi di seluruh dunia saat ini. Perlu diingat juga energi yang dihasilkan oleh sel surya merupakan energi yang ramah lingkungan dan juga tidak akan menyebabkan hujan asam, efek rumah kaca atau permasalahan yang ditimbulkan oleh energi nuklir. Dengan memanfaatkan energi matahari secara optimal Indonesia tidak akan kekurangan enegi dan tidak akan mengalami byar-pet pada listriknya, serta tidak harus membangun pembangkit listrik tenaga nuklir yang dirasa masih terlalu berbahaya dan beresiko tinggi oleh masyarakat-masyarakatnya. Pada akhirnya masalah tersebut menjadi tantangan bagi kita yang memang sedang melalui tahap menjadi seorang insinyur yang siap merubah Indonesia menjadi lebih baik.

sumber :

gambar persamaan efek fotolistrik; http://novhietadrisfisikawalisongo.blogspot.com/2012/06/dualisme-gelombang-partikel

gambar prinsip kerja panel surya; http://www.litbang.esdm.go.id/PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS)

isi; 

HTTP://http://punyaunie.blogspot.com/uNie,,,uNie,,,Unie,,,,  PRINSIP KERJA SEL SURYA

http://gensetportable.blogspot.com/Cara Membuat Panel Surya Sendiri    Genset Portable Tenaga Surya

Understanding Cyberworld 2020

Di masa yang akan datang atau sekitar pada tahun 2020 dunia ini akan menjadi dunia cyber. Komputer ada dimana-mana. Komputer yang berkembang semakin kecil, semakin cepat dan semakin lebih pandai. Sehingga dari perkembangan tersebut kita sebagai manusia tidak bisa hidup tanpa komputer. Pekerjaan kita pun tidak pernah terlepas dari komputer. Kita pun tak bisa bermain tanpa kehadiran mereka. 20 tahun lagi teknologi merupakan suatu kebutuhan bukan sebuah pilihan. Kita membutuhkannya disegala aspek kehidupan. Semua yang kita lakukan akan mengandalkan komputer. Dari kemampuan manusia tersebut lah mereka menciptakan sebuah robot untuk membantu kehidupan mansia. Realitasnya pada masa kini memang salah satu kebutuhan pokok manusia adalah teknologi. Mereka tidak bisa terlepas dari gadget mereka. Perusahaan-perusahaan komputer sekarang pun berlomba-lomba untuk memproduksi komputer yang lebih cepat, pandai dan minimalis. Manfaatnya, kehidupan manusia menjadi lebih baik dan tentunya lebih mudah. Semula pekerjaan yang berat-berat dengan bantuan mesin pekerjaan tersebut menjadi lebih ringan ataupun sesuatau yang tidak dapat dikerjakan oleh manusia tetepi dapat dikerjakan oleh mesin, pekerjaan yang terlalu ekstrim bagi manusia pun dapat kita limpahkan ke mesin untuk mengerjakannya. Namun, perkembangan tersebut juga memiliki dampak negatif, jika semuanya kegiatan manusia sudah dapat dilimpahkan ke mesin manusia akan menjadi lebih malas untuk melakukan aktifitas bahkan hingga malas bekerja. Pekerjaan-pekerjaan kotor seperti kriminalitaspun dapat dilakukan dengan mudah menggunakan bantuan mesin ataupun teknologi tersebut

Seperti yang telah kita ketahui seorang menyatakaan bahwa kekuatan pemrosesan akan berkembang dua kali lipat setelah 18 bulan. Namun, untuk sekarang ini rasanya hukum tersebut sudah tidak berlaku karena saat ini perkembangan teknologi sudah sangat pesat belum 18 bulan saja pasti sudah perkembangan baru terutama gadget.

Tahun 2020 peneliti memprediksikan komputer akan bertingkah laku seperti anak-anak, tetapi kita tidak tahu seberapa baik mereka mampu melakukannya dan memahami kehidupan sebaik manusia. Pada dasarnya mereka hanyalah sebuah mesin yang diisi pemrograman algoritmik. Inti kepandaian adalah kita, bukan mesin pemikir yang berhati dingin. Contohnya mesin model sekarang memiliki emosi yang dapat bersosialisasi layaknya anak-anak dan itu hanya lah sebuah pemrograman. Harapannya dari penemuan tersebut mesin mampu berbicara dengan manusia. Kendalanya adalah susahnya membuat pemrograman agar mesin tersebut sepandai manusia. Untuk menciptakan mesin yang seperti manusia memang sepenuhnya belum bisa terwujud. Namun, jika mesin mampu beritngkah laku seperti kita berarti mesin tersebut sudah sejajar dengan manusia, bahkan mereka bisa lebih baik karena baisanya sebuah mesin lebih teorganisir dan kadang lebih pandai dari penciptanya sendiri. Kemudian bayangkan saja jika ada sebuah mesin ATM yag sensitif, ketika kita hendak mengambil uang yang tidak sesuai dengan pengeluaran kita mesin tersebut akan menolaknya apapun alasannya

Saat ini kehidupan kita pun selalu dapat diawasi oleh sebuah kamera kecil yang dapat dipasang dimana-mana. Memang hal tersebut memiliki manfaat yang sangat besar yaitu dapat mengurangi tindak kriminalitas dan juga tindak terorisme. Hal tersebut juga telah mengubah pekerjaan polisi yang kini hanya tinggak duduk didepan komputer mengawasinya. Memang sangat bermanfaat sekali bagi kehidupan, kita akan mereasa aman tanpa rasa was-was terhadap tindak kriminalitas dan terorisme tetapi kita juga harus mengorbankan sisi keprivasian diri kita. Sebab, segala gerak-gerik kita dapat diawasi oleh sebuah kamera. Di situlah sisi negatifnya dimana semua yang menyangkut diri pribadi kita dapat diketahui. Memang untuk beberapa orang hal tersebut sangat tidak diinginkan tetapi untuk sebagian orang hal tersebut sudah tidak masalah lagi. Maka yang kita harus jaga adalah keseimbangan proteksi privasi yang memnyebabkan munculnya biometric sebagai sebuah kata sandi untuk masa kini yang mulai populer.

Revolusi dalam dunia medik sudah berkembang pesat akibat komputer, penganalisisan kode genetik manusia yang rumit dapat ditangani dengan bantuan komputer sehingga penyakit-penyakit akibat kelainan genetik sudah mulai dapat diobati. Penyakit-penyakit dapat diobati menggunakan bantuan komputer. Jadi kesempatan manusia untuk sehat menjadi terbuka lebar. Hal yangmencengangkan lagi adalah penciptaan organ-oragan buatan seperti jantung, itu memang sudah diluar batas pemikiran manusia pada umumnya . Memang itu sudah terrealisasi tetapi tentunya tidak akan sesempurna dengan buatan Tuhan yang menciptakan manusia. Kemudian impian para ilmuwan dalam dunia medis adalah dimana di masa depan kita dapat membeli gen untuk bayi kita sendiri, hal itu sangat tidak sesuai dengan etika manusia dan menghilangkan masa-masa indahnya bercinta. Mereka dapat menentukan genetik untuk anak mereka sehingga anak  yang lahir sesuai dengan keinginan. Namun, sampai sekarang hal itu belum terwujud karena memang bertentangan denga etika.

Perubahan teknlogi tersebut telah merubah kehidupan manusia. Teknologi telah menghilangkan lapangan perkerjaan tetapi juga telah menciptakan lapangan pekerjaan baru yang lebih banyak. Kantor pekerjaan sekarang sudah mulai beralih menuju cyber office, ruang kerja yang mulai berubah. Dampak negatif terbesar yang harus kita hadapi adalah cyberterorisme, hacking, virus dan juga keseimbangan proteksi privasi. Globalisasi menjadi tak terhindarkan, batas-batas dunia sudah runtuh dengan kemudahan kita berkomunikasi dan mengakses informasi kemana-mana. Perlu diperhatikan juga bahwa dengan kemudahan kita berkumnikasi secara virtual akibatnya manusia juga lebih jarang melakukan kontak sosial secara langsung mereka lebih suka melalui social network

Pada intinya semua teknologi ada manfaat dan bahayanya, tetapi dibalik itu semua manfaat yang diberikan pun sangat besar