Sebuah sistem fotosintesis buatan baru dari Jepang dirancang untuk menyesuaikan diri dengan perubahan sinar matahari tanpa baterai. Pendekatan ini bisa membuat produksi bahan bakar surya lebih stabil sekaligus menekan biaya perangkat pendukung yang selama ini ikut membebani sistem.
Tim peneliti dari Osaka Metropolitan University menyebut sistem tersebut mampu menjaga keluaran bahan bakar tetap lebih merata saat intensitas cahaya naik dan turun sepanjang hari. Dalam pengujian luar ruang, perangkat itu tetap menghasilkan asam format dari air dan karbon dioksida meski kondisi matahari berubah.
Fotosintesis buatan pada dasarnya meniru cara tanaman memanfaatkan cahaya matahari untuk mengubah air dan karbon dioksida menjadi senyawa kaya energi. Pada sistem ini, produk akhirnya adalah asam format, yang dapat digunakan sebagai bahan bakar sekaligus medium penyimpanan energi.
Tantangan terbesar untuk perangkat semacam ini adalah cahaya matahari yang tidak stabil. Banyak sistem 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.
Untuk mengatasi hal tersebut, tim yang dipimpin Associate Professor Yasuo Matsubara dan Professor Yutaka Amao mengubah electrolyzer agar regulasi terjadi di dalam perangkat. Dengan desain itu, 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 akan memanas secara alami dan panas itu menurunkan hambatan listrik sehingga aliran listrik menjadi lebih lancar.
Karena perilaku itu sudah tertanam dalam sistem, perangkat dapat mengatur dirinya sendiri saat cuaca berubah. Teknologi ini masih berada pada tahap penelitian.
Dampak untuk sistem energi surya
Penghapusan baterai, konverter, dan elektronik pendukung lain dari rancangan fuel solar dapat menyederhanakan sistem energi bersih. Langkah ini juga berpotensi menurunkan biaya awal bagi kota, perusahaan, maupun rumah tangga yang memakai infrastruktur energi yang lebih bersih.
Sistem yang lebih praktis juga dapat membantu mengubah cahaya matahari yang berubah-ubah menjadi bahan bakar yang bisa disimpan. Dengan begitu, 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.
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.