Tim peneliti dari Osaka Metropolitan University mengembangkan sistem fotosintesis buatan yang mampu menyesuaikan diri dengan perubahan sinar matahari tanpa baterai. Dalam pengujian luar ruang, perangkat itu tetap menghasilkan asam format dari air dan karbon dioksida meski intensitas cahaya naik turun sepanjang hari.
Temuan ini menarik perhatian karena sistem tersebut dirancang agar keluaran bahan bakarnya lebih merata saat cuaca berubah. Dengan pendekatan itu, produksi bahan bakar surya tidak lagi terlalu bergantung pada perangkat pendukung yang biasanya menambah biaya dan kompleksitas.
Regulasi berlangsung di dalam perangkat
Fotosintesis buatan pada dasarnya meniru cara tanaman memanfaatkan cahaya matahari untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi senyawa kaya energi. Pada sistem ini, hasil akhirnya adalah asam format yang dapat dipakai sebagai bahan bakar sekaligus media penyimpanan energi.
Untuk mengatasi masalah cahaya matahari yang tidak stabil, tim yang dipimpin Associate Professor Yasuo Matsubara dan Professor Yutaka Amao mengubah electrolyzer agar regulasi terjadi di dalam perangkat. Desain tersebut membuat sistem tidak lagi memerlukan kontrol berbasis baterai untuk merespons perubahan cahaya.
Mereka juga mengintegrasikan solid electrolyte khusus ke dalam perangkat. Menurut penjelasan Amao yang dikutip Science Daily, saat sinar matahari meningkat, electrolyzer memanas secara alami dan panas itu menurunkan hambatan listrik sehingga aliran listrik menjadi lebih lancar.
Lebih sederhana, lebih mudah dioperasikan
Tantangan utama pada perangkat semacam ini memang terletak pada perubahan intensitas cahaya yang terus terjadi. Banyak sistem selama ini bergantung pada Maximum Power Point Tracking atau MPPT, yang terus menyesuaikan tegangan dan arus agar sel surya tetap bekerja di titik daya tertinggi.
Masalahnya, MPPT konvensional sering memerlukan baterai dan elektronik tambahan. Komponen itu membuat sistem lebih mahal dan lebih rumit untuk dioperasikan, terutama jika hendak diterapkan secara luas.
Dengan menghapus kebutuhan tersebut, rancangan baru ini berpotensi menyederhanakan sistem energi bersih. Penghapusan baterai, konverter, dan elektronik pendukung lain dari rancangan fuel solar juga dapat menurunkan biaya awal bagi kota, perusahaan, maupun rumah tangga.
Arti penting bagi penyimpanan energi surya
Sistem yang lebih praktis dapat membantu mengubah cahaya matahari yang berubah-ubah menjadi bahan bakar yang bisa disimpan. Dengan demikian, kebutuhan akan material dan perangkat tambahan untuk menangani variasi cahaya bisa berkurang.
Secara lebih luas, fotosintesis buatan yang lebih efisien dapat membantu mengurangi ketergantungan pada bahan bakar yang lebih kotor. Karena memakai air, karbon dioksida, dan sinar matahari sebagai masukan, teknologi ini juga berkaitan dengan upaya menekan polusi udara yang telah dikaitkan dengan masalah pernapasan dan kardiovaskular di berbagai komunitas.
Perbaikan dalam penyimpanan energi dan produksi bahan bakar juga dapat mendukung sistem kelistrikan yang lebih tangguh. Sistem seperti ini berpotensi lebih tahan terhadap lonjakan harga dan lebih siap melayani rumah serta bisnis dengan biaya operasional yang lebih rendah dalam jangka panjang.
Meski masih berada pada tahap penelitian, Matsubara mengatakan pihaknya yakin sistem tersebut akan berhasil. Amao menambahkan bahwa perilaku regulasi mandiri ini membantu menjaga produksi bahan bakar tetap stabil sepanjang hari, sambil mengotomatisasi sistem dan mengurangi ketergantungan pada baterai serta komponen eksternal yang mahal.
