Suria sumber tenaga masa depan

KEPESATAN pembangunan industri sesungguhnya memerlukan penggunaan tenaga elektrik yang banyak tanpa mengira dari mana sumber tenaga tersebut datang.
Malangnya, dunia terlalu banyak bergantung kepada sumber daripada fosil seperti arang batu, petroleum dan gas asli untuk menjana elektrik, selain tenaga nuklear yang akan habis satu hari nanti.
Tenaga nuklear boleh dijadikan sumber tenaga untuk menjana elektrik tetapi kebimbangan masyarakat dunia berhubung kemalangan yang berlaku di loji nuklear Three Miles Island, Amerika Syarikat dan Chernobyl, Rusia menyebabkan penggunaan sumber tenaga itu dikhuatiri akan mencemarkan dunia dengan sinaran nuklear, sekiranya berlaku kemalangan.
Sumber tenaga yang boleh diperbaharui seperti tenaga suria, biojisim, angin, geoterma dan ombak merupakan alternatif terbaik kerana sumber tenaganya adalah berkekalan, tidak mencemarkan alam, tidak dipengaruhi politik antarabangsa dan boleh diperoleh secara setempat (tidak perlu diimport).
Namun begitu, manusia tidak boleh terlalu bergantung kepada sumber-sumber tenaga tersebut atas pelbagai sebab.
Menurut pakar penyelidik tenaga suria dari Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), Prof. Dr. Mohd. Yusof Othman, keperluan dan penggunaan tenaga pada masa ini perlu mengambil kira tiga faktor utama iaitu:
1) Dapat memberikan tenaga yang secukupnya dalam pembangunan negara.
2) Terus memberikan sumbangan kepada sektor ekonomi.
3) Penjanaannya mestilah tidak memberikan kesan negatif kepada alam sekitar.
``Kita tidak boleh selama-lamanya berharapkan kepada sumber tenaga fosil seperti arang batu dan minyak kerana ia akan kehabisan dan boleh terjejas sekiranya berlaku peperangan dan masalah politik,'' katanya.
Pada masa yang sama, sumber tenaga ini mengambil masa terlalu lama untuk dihasilkan secara semula jadi, manakala pembakaran pula akan menghasilkan tenaga sampingan yang mencemarkan alam sekitar seperti pembuangan ke udara gas karbon dioksida, gas nitrik dan sulfur yang menyumbang kepada fenomena rumah hijau.
Pembinaan empangan hidroelektrik pula memerlukan perbelanjaan yang besar dan juga boleh mengubah ekosistem setempat.
Sekiranya tidak dilaksanakan secara berhati-hati dan perancangan rapi, projek seumpama ini boleh menjejaskan alam sekitar dalam jangka panjang.
Satu daripada inisiatif manusia untuk mencari alternatif sumber tenaga kekal ialah melalui teknologi fotovoltaik.
Tenaga fotovoltaik merujuk kepada penjanaan tenaga elektrik menggunakan cahaya matahari atau dikenali sebagai foton. Fotovoltaik adalah bahan yang dapat menukarkan sinaran suria kepada tenaga elektrik.
Fotovoltaik dipetik daripada dua perkataan iaitu foto yang bermaksud foton atau cahaya atau gelombang elektromagnet dan voltan bermaksud daya gerak elektrik.
Teknologi ini sudah digunakan dengan begitu meluas di negara-negara maju termasuk Jepun, Amerika Syarikat dan negara-negara Eropah.
Pada peringkat permulaan, teknologi ini diperkenalkan bagi membekalkan tenaga kepada projek satelit di angkasa. Kemajuan dalam teknologi ini yang begitu pesat membolehkan manusia menggunakannya secara meluas sejak sedekad yang lalu.
Penggunaannya dilakukan dengan menyepadukan penggunaan sumber tenaga ini dengan sumber tenaga lain yang sedia ada seperti diesel, bateri dan juga angin. Terbaru, teknologi ini sedang giat diusahakan untuk disambung ke grid atau pendawaian awam supaya mengurangkan pergantungan kepada tenaga daripada fosil dalam penjanaan elektrik di rumah kediaman dan bangunan.
Menurut Dr. Mohd. Yusof, manusia telah pun menggunakan tenaga suria sebagai sumber tenaga sejak turun-temurun. Namun penggunaannya agak tradisional seperti pengawetan bahan makanan dan pengeringan hasil pertanian yang dilakukan dengan menjemurnya di kawasan lapang.
Beliau berkata, fotovoltaik telah ditemui oleh ahli fizik Perancis bernama Edmond Becquerel pada 1839.
Katanya, ketika itu Becquerel telah menulis satu kertas kerja mengenai kajian ke atas bateri basah. Ahli fizik tersebut mendapati voltan baterinya bertambah apabila plat perak pada bateri tersebut dikenakan tenaga suria.
Bagaimanapun, kajian tersebut tidak banyak memberi sumbangan kepada pembangunan sel suria sebaliknya konsep tersebut digunakan sebagai asas kajian bidang fotografi.
Selepas itu, dua ahli sains dari Universiti Cambridge iaitu Adams dan Day berjaya mendapatkan kesan fotovoltaik dalam bahan pepejal pada 1877.
Mereka membuat kajian ke atas bahan selenium yang mendapati perubahan sifat elektrik apabila bahan ini didedahkan kepada sinaran suria.
Pada 1883, seorang pakar elektrik dari New York, Charles Edgar Fritts pula berjaya membina sel suria daripada bahan selenium yang menyerupai sel silikon yang banyak digunakan pada hari ini.
Bagaimanapun, pada peringkat awal kajian, didapati kecekapan sel suria hanya dalam lingkungan satu peratus sahaja. Apabila seorang ahli fizik terkenal, Max Planck dapat menerangkan secara teori bagaimana proses penukaran tenaga foton kepada elektron, maka barulah bahan asas untuk membina sel suria diperoleh.
Akhirnya pada 1950-an, Bell Telephone Laboratories telah membuka sejarah dalam perkembangan sel suria dengan penggunaan semikonduktor apabila tiga ahli fiziknya, Drryl Chapin, Calvin Fuller dan Gerard Pearson berjaya dalam penyelidikan mereka ke atas bahan semikonduktor yang disinari dengan cahaya.
Semikonduktor adalah bahan bukan logam seperti silikon yang mempunyai sifat yang berada antara bahan konduktor (pengalir elektrik) dan insulator (yang menebat atau tidak dapat mengalir elektrik) apabila dikenakan sinaran suria.
Apabila tidak disinari suria, kuasa elektrik tidak dijana. Bahan semikonduktor ini bersifat bahan pengalir elektrik kerana apabila terkena sinaran suria, elektron dalam bahan tersebut akan teruja.
Apabila semikonduktor dikenakan cahaya, sebahagian elektron yang menghuni aras tenaga ini akan memperoleh tenaga yang cukup untuk melampaui satu aras yang dikenali aras Fermi dan membolehkannya mengalirkan elektrik.
Oleh kerana sinaran suria dapat menjana tenaga dalam bentuk haba dan elektrik, satu sistem boleh menukarkan tenaga suria kepada tenaga haba dan elektrik boleh diwujudkan.
Berdasarkan prinsip tersebut, Dr. Mohd. Yusof berjaya menghasilkan pengumpul tenaga suria yang beliau namakan Pengumpul Suria Fotovoltaik-Terma atau PVT. Pengumpul PVT ini terdiri daripada 50 sel suria (diperbuat daripada silikon) yang disusun dan diletakkan dalam bekas tertutup.
Bagi meningkatkan prestasi pengumpulan tenaga, sinaran suria ditumpukan kepada sel suria dengan menggunakan penumpu parabola rencam (compound parabolic concentrator).
Dengan teknik ini, sinaran suria terfokus kepada sel suria yang menukarkannya kepada tenaga elektrik dan pada masa yang sama haba (melalui pemanasan udara), dapat dikumpulkan. Bagi meningkatkan kecekapan penukaran sinaran suria kepada haba, `sirip' yang dibuat daripada kepingan aluminium diletak di bahagian bawah sel suria.
Menerusi sistem ini, tenaga elektrik dapat dihasilkan sehingga 50 watt manakala suhu udara dapat ditingkatkan sehingga 600C. PVT ini sesuai digunakan menghasilkan udara panas untuk projek pengeringan manakala tenaga elektrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk menjalankan kipas dan pam.
Menurut Dr. Mohd. Yusof, sistem yang dikaji dapat membekalkan tenaga untuk sistem terpencil.
``Sebagai contoh, ia dapat digunakan di kawasan yang jauh dari bekalan elektrik manakala udara panas boleh digunakan untuk membolehkan kipas berfungsi mengalirkan udara dalam sistem pengeringan tersebut,'' katanya.

(by NURUL HIDAYAH SULONG)