Tenaga boleh diperbaharui menjadi isu yang semakin penting dalam dunia masa kini. Selain kenaikan biaya bahan bakar fosil dan ancaman Perubahan Iklim, ada juga perkembangan positif di bidang ini yang meliputi peningkatan dalam efisiensi dan juga penurunan harga.
Semua ini telah meningkatkan permintaan untuk tenaga alternatif dan mempercepat peralihan ke arah kaedah tenaga elektrik yang lebih bersih dan lebih mampan. Walau bagaimanapun, penting untuk diperhatikan bahawa terdapat banyak jenis - tenaga biomas, solar, angin, pasang surut, dan panas bumi - dan masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing.
Biomas:
Bentuk tenaga boleh diperbaharui yang paling banyak digunakan ialah biomas. Biojisim hanya merujuk kepada penggunaan bahan organik dan mengubahnya menjadi bentuk tenaga lain yang boleh digunakan. Walaupun beberapa bentuk biojisim telah digunakan selama berabad-abad - seperti membakar kayu - kaedah lain, yang lebih baru, tertumpu pada kaedah yang tidak menghasilkan karbon dioksida.
Sebagai contoh, terdapat biofuel pembakaran bersih yang merupakan alternatif kepada minyak dan gas. Tidak seperti bahan bakar fosil, yang dihasilkan oleh proses geologi, biofuel dihasilkan melalui proses biologi - seperti pertanian dan pencernaan anaerob. Bahan bakar biasa yang berkaitan dengan proses ini adalah bioetanol, yang dihasilkan dengan fermentasi karbohidrat yang berasal dari gula atau tanaman pati (seperti jagung, tebu, atau sorgum manis) untuk menghasilkan alkohol.
Biofuel biasa yang lain dikenali sebagai biodiesel, yang dihasilkan dari minyak atau lemak menggunakan proses yang dikenali sebagai transesterifikasi - di mana molekul asid ditukar dengan alkohol dengan bantuan pemangkin. Jenis bahan bakar ini adalah alternatif yang popular untuk petrol, dan boleh dibakar di kenderaan yang telah ditukar untuk berjalan di atasnya.
Kuasa solar:
Tenaga suria (aka. Fotovoltaik) adalah salah satu sumber tenaga alternatif yang paling popular, dan berkembang pesat. Di sini, prosesnya melibatkan sel suria (biasanya dibuat dari kepingan silikon kristal) yang bergantung pada kesan fotovoltaik (PV) untuk menyerap foton dan mengubahnya menjadi elektron. Sementara itu, tenaga haba solar (bentuk tenaga suria lain) bergantung pada cermin atau lensa untuk memusatkan kawasan cahaya matahari yang besar, atau tenaga haba solar (STE), ke kawasan kecil (iaitu sel solar).
Pada mulanya, tenaga fotovoltaik hanya digunakan untuk operasi kecil hingga sederhana, mulai dari peranti bertenaga suria (seperti kalkulator) hingga susunan isi rumah. Namun, sejak tahun 1980-an, loji tenaga suria pekat komersial menjadi lebih biasa. Mereka bukan sahaja sumber tenaga yang agak murah di mana kuasa grid tidak selesa, terlalu mahal, atau hanya tidak tersedia; peningkatan kecekapan sel solar dan penurunan harga menjadikan tenaga suria berdaya saing dengan sumber tenaga konvensional (iaitu bahan bakar fosil dan arang batu).
Hari ini, tenaga suria juga semakin banyak digunakan dalam situasi yang berkaitan dengan grid sebagai cara untuk menyalurkan tenaga karbon rendah ke dalam grid. Menjelang 2050, Badan Tenaga Antarabangsa menjangkakan bahawa tenaga suria - termasuk operasi STE dan PV - akan membentuk lebih dari 25% pasaran, menjadikannya sumber elektrik terbesar di dunia (dengan kebanyakan pemasangan dikerahkan di China dan India).
Kuasa angin:
Tenaga angin telah digunakan selama ribuan tahun untuk mendorong layar, kincir angin berkuasa, atau untuk menghasilkan tekanan untuk pam air. Memanfaatkan angin untuk menjana elektrik telah menjadi subjek kajian sejak akhir abad ke-19. Namun, hanya dengan usaha besar untuk mencari sumber tenaga alternatif pada abad ke-20, tenaga angin telah menjadi titik pusat kajian dan pengembangan yang cukup besar.
Berbanding dengan bentuk tenaga boleh diperbaharui yang lain, tenaga angin dianggap sangat dipercayai dan stabil, kerana angin konsisten dari tahun ke tahun dan tidak berkurang pada waktu puncak permintaan. Pada mulanya, pembinaan ladang angin adalah usaha yang mahal. Tetapi berkat peningkatan baru-baru ini, tenaga angin telah mulai menetapkan harga puncak di pasaran tenaga borong di seluruh dunia dan memotong pendapatan dan keuntungan industri bahan bakar fosil.
Menurut laporan yang dikeluarkan pada Mac lalu oleh Jabatan Tenaga, pertumbuhan tenaga angin di Amerika Syarikat boleh menyebabkan lebih banyak pekerjaan berkemahiran dalam banyak kategori. Berjudul "Visi Angin: Era Baru untuk Tenaga Angin di Amerika Syarikat", dokumen tersebut menunjukkan bahawa menjelang 2050, industri ini dapat menyumbang sebanyak 35% dari pengeluaran elektrik AS.
Di samping itu, tahun lalu, Majlis Tenaga Angin Global dan Greenpeace International berkumpul untuk menerbitkan laporan berjudul "Tinjauan Tenaga Angin Global 2014". Laporan ini menyatakan bahawa di seluruh dunia, tenaga angin dapat menyediakan sebanyak 25 hingga 30% elektrik global pada tahun 2050. Pada saat penulisan laporan ini, pemasangan komersial di lebih dari 90 negara memiliki total kapasiti 318 gigawatt (GW), yang menyediakan kira-kira 3% daripada bekalan global.
Kuasa Pasang surut:
Sama dengan tenaga angin, tenaga pasang surut dianggap sebagai sumber tenaga boleh diperbaharui yang berpotensi kerana air pasang stabil dan dapat diramalkan. Sama seperti kincir angin, kilang pasang surut telah digunakan sejak zaman Rom Kuno dan Zaman Pertengahan. Air masuk disimpan di kolam besar, dan ketika air surut, mereka memutar roda air yang menghasilkan tenaga mekanik untuk mengisar biji-bijian.
Baru pada abad ke-19 proses penggunaan air jatuh dan putaran turbin untuk membuat elektrik diperkenalkan di A.S. dan Eropah. Dan sejak dari 20, operasi seperti ini telah diperbaiki untuk pembinaan di sepanjang garis pantai dan bukan hanya sungai.
Secara tradisional, tenaga pasang surut mengalami kos yang agak tinggi dan ketersediaan tapak yang terhad dengan julat pasang surut atau halaju aliran yang cukup tinggi. Walau bagaimanapun, banyak perkembangan dan penambahbaikan teknologi baru-baru ini, baik dalam reka bentuk dan teknologi turbin, menunjukkan bahawa jumlah ketersediaan tenaga pasang surut mungkin jauh lebih tinggi daripada yang diandaikan sebelumnya, dan bahawa kos ekonomi dan persekitaran dapat diturunkan ke tahap yang kompetitif.
Loji tenaga pasang surut skala besar pertama di dunia adalah Rance Tidal Power Station di Perancis, yang mula beroperasi pada tahun 1966. Dan di Orkney, Scotland, kemudahan ujian tenaga laut pertama di dunia - Pusat Tenaga Marin Eropah (EMEC) - ditubuhkan di 2003 untuk memulakan pengembangan industri tenaga gelombang dan pasang surut di UK.
Pada tahun 2015, stesen janakuasa gelombang pertama yang terhubung dengan grid (CETO, dinamakan dewi laut Yunani) dalam talian di luar pantai Australia Barat. Dibangunkan oleh Carnegie Wave Energy, stesen janakuasa ini beroperasi di bawah air dan menggunakan pelampung bawah laut untuk mengepam rangkaian pam berpenduduk dasar laut, yang seterusnya menjana elektrik.
Geoterma:
Tenaga elektrik panas bumi adalah satu bentuk tenaga alternatif yang dianggap berkekalan dan boleh dipercayai. Dalam kes ini, tenaga haba berasal dari Bumi - biasanya dari saluran magma, mata air panas atau peredaran hidrotermal - untuk memutar turbin atau bangunan panas. Ia dianggap boleh dipercayai kerana Bumi mengandungi 1031 tenaga haba bernilai joule, yang secara semula jadi mengalir ke permukaan dengan pengaliran pada kadar 44.2 terawatts (TW) - lebih daripada dua kali ganda penggunaan tenaga manusia semasa.
Satu kelemahan adalah hakikat bahawa tenaga ini tersebar, dan hanya dapat dimanfaatkan dengan murah di lokasi tertentu. Namun, di daerah-daerah tertentu di dunia, seperti Islandia, Indonesia, dan wilayah lain dengan tingkat aktivitas panas bumi yang tinggi, ini adalah cara yang mudah diakses dan menjimatkan kos untuk mengurangkan ketergantungan pada bahan bakar fosil dan arang batu untuk menghasilkan elektrik. Negara yang menghasilkan lebih dari 15 peratus elektrik mereka dari sumber panas bumi termasuk El Salvador, Kenya, Filipina, Iceland dan Costa Rica.
Sehingga 2015, kapasiti kuasa panas bumi di seluruh dunia berjumlah 12.8 gigawatt (GW), yang dijangka meningkat kepada 14.5 hingga 17.6 GW menjelang 2020. Lebih-lebih lagi, Persatuan Tenaga Panas Bumi (GEA) menganggarkan bahawa hanya 6.5 peratus daripada jumlah potensi global yang mengetuk sejauh ini, sementara IPCC melaporkan potensi tenaga panas bumi berada dalam julat 35 GW hingga 2 TW.
Masalah dengan Adopsi:
Satu masalah dengan banyak bentuk tenaga yang dapat diperbaharui adalah mereka bergantung pada keadaan alam - angin, bekalan air, dan cahaya matahari yang mencukupi - yang dapat memaksakan batasan. Isu lain adalah perbelanjaan relatif banyak bentuk tenaga alternatif berbanding sumber tradisional seperti minyak dan gas asli. Sehingga baru-baru ini, menjalankan loji arang batu atau berkuasa minyak lebih murah daripada melabur berjuta-juta dalam pembinaan operasi solar, angin, pasang surut atau panas bumi yang besar.
Walau bagaimanapun, peningkatan berterusan dalam pengeluaran sel suria, turbin angin, dan peralatan lain - belum lagi peningkatan yang dibuat dalam jumlah tenaga yang dihasilkan - telah mengakibatkan banyak bentuk tenaga alternatif menjadi kompetitif dengan kaedah lain. Di seluruh dunia, negara dan masyarakat maju untuk mempercepat peralihan ke arah kaedah yang lebih bersih, lebih lestari, dan lebih mandiri.
Kami telah menulis banyak artikel menarik mengenai tenaga alternatif di Space Magazine. Inilah Apa itu Tenaga Alternatif ?, Apa itu Tenaga Suria? dan Dari mana datangnya Tenaga Panas Bumi ?, Mungkinkah Dunia Menjalankan Tenaga Suria dan Angin ?, dan Menuai Tenaga Suria dari Angkasa.
Anda juga harus melihat Projek Dasar Tenaga Diperbaharui Makmal dan Tenaga Diperbaharui Nasional.
Astronomy Cast juga mempunyai episod mengenai perkara ini. Inilah Episod 51: Bumi.
Sumber:
- Wikipedia - Tenaga Boleh Diperbaharui
- Pentadbiran Maklumat Tenaga A.S. - Bahan Bakar Boleh Diperbaharui dan Alternatif
