10 Teknologi Baru Untuk Masa Depan yang Dikembangkan Georgia Institute of Technology – Populasi manusia dunia sudah lebih dari 7 miliar — jumlah yang bisa melebihi 11 miliar pada tahun 2100, menurut proyeksi dari Perserikatan Bangsa-Bangsa.
10 Teknologi Baru Untuk Masa Depan yang Dikembangkan Georgia Institute of Technology
steorn – Populasi yang meningkat ini, ditambah dengan tantangan lingkungan, memberikan tekanan yang lebih besar pada sumber daya energi yang sudah tegang. Memang, tidak ada peluru perak, tetapi para peneliti Georgia Tech sedang mengembangkan berbagai teknologi untuk membuat daya lebih berlimpah, efisien, dan ramah lingkungan.
Dikutip dari gatech.edu, Fitur ini memberikan tampilan cepat pada selusin proyek tidak biasa yang dapat melampaui teknologi energi tradisional untuk membantu memberi daya pada segala hal mulai dari sensor kecil hingga rumah dan bisnis.
1. Generator Fleksibel
Grup Yee juga mempelopori penggunaan polimer dalam generator termoelektrik (TEG). Perangkat solid-state yang secara langsung mengubah panas menjadi listrik tanpa bagian yang bergerak, TEG biasanya terbuat dari semikonduktor anorganik. Namun polimer adalah bahan yang menarik karena fleksibilitas dan konduktivitas termal yang rendah. Kualitas ini memungkinkan desain cerdas untuk perangkat berperforma tinggi yang dapat beroperasi tanpa pendinginan aktif, yang secara dramatis akan mengurangi biaya produksi.
Baca juga : 10 Perusahaan Analis Teknologi Paling Berpengaruh di 2018
Para peneliti telah mengembangkan polimer semikonduktor tipe-P dan N dengan nilai ZT berkinerja tinggi (metrik efisiensi untuk bahan termoelektrik). “Kami ingin mendapatkan nilai ZT 0,5, dan saat ini kami berada di sekitar 0,1, jadi kami tidak jauh,” kata Yee.
Dalam satu proyek yang didanai oleh Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara, tim telah mengembangkan TEG radial yang dapat melilit pipa air panas apa pun untuk menghasilkan listrik dari limbah panas. Generator tersebut dapat digunakan untuk menyalakan sumber cahaya atau jaringan sensor nirkabel yang memantau kondisi lingkungan atau fisik, termasuk suhu dan kualitas udara.
“Termoelektrik masih terbatas pada aplikasi khusus, tetapi mereka dapat menggantikan baterai dalam beberapa situasi,” kata Yee. “Dan hal hebat tentang polimer, kita benar-benar dapat mengecat atau menyemprotkan bahan yang akan menghasilkan listrik.”
Ini membuka peluang di perangkat yang dapat dikenakan, termasuk pakaian atau perhiasan yang dapat bertindak sebagai termostat pribadi dan mengirimkan denyut panas atau dingin ke tubuh Anda. Memang, ini dapat dilakukan sekarang dengan termoelektrik anorganik, tetapi teknologi ini menghasilkan bentuk keramik yang besar, kata Yee. “Plastik dan polimer akan memungkinkan pilihan yang lebih nyaman dan bergaya.” Meskipun tidak cocok untuk aplikasi skala grid, perangkat tersebut dapat memberikan penghematan yang signifikan, tambahnya.
2. Daur Ulang Gelombang Radio
Para peneliti yang dipimpin oleh Manos Tentzeris telah mengembangkan pemanen energi elektromagnetik yang dapat mengumpulkan energi sekitar yang cukup dari spektrum frekuensi radio (RF) untuk mengoperasikan perangkat untuk Internet of Things (IoT), kulit pintar dan sensor kota pintar, dan elektronik yang dapat dikenakan.
Memanen gelombang radio bukanlah hal baru, tetapi upaya sebelumnya terbatas pada sistem jarak pendek yang terletak beberapa meter dari sumber energi, jelas Tentzeris, seorang profesor di Sekolah Teknik Elektro dan Komputer Georgia Tech. Timnya adalah yang pertama mendemonstrasikan pemanenan energi jarak jauh sejauh tujuh mil dari sumbernya.
Para peneliti meluncurkan teknologi mereka pada tahun 2012, memanen puluhan mikrowatt dari satu saluran televisi UHF. Sejak itu, mereka telah secara dramatis meningkatkan kemampuan untuk mengumpulkan energi dari beberapa saluran TV, Wi-Fi, seluler, dan perangkat elektronik genggam, memungkinkan sistem untuk memanen daya dalam urutan miliwatt. Ciri-ciri dari teknologi tersebut antara lain:
Antena ultra-wideband yang dapat menerima berbagai sinyal dalam rentang frekuensi yang berbeda.
Pompa pengisian daya unik yang mengoptimalkan pengisian daya untuk beban sewenang-wenang dan tingkat daya RF sekitar.
Antena dan sirkuit, cetak inkjet 3-D di atas kertas, plastik, kain, atau bahan organik, yang cukup fleksibel untuk membungkus permukaan apa pun. (Teknologi ini menggunakan prinsip-prinsip dari lipatan kertas origami untuk menciptakan struktur kompleks “pintar” yang mengubah bentuk yang mengkonfigurasi ulang diri mereka sendiri sebagai respons terhadap sinyal elektromagnetik yang masuk.)
Para peneliti baru-baru ini mengadaptasi pemanen untuk bekerja dengan perangkat pemanen energi lainnya, menciptakan sistem cerdas yang menyelidiki lingkungan dan memilih sumber energi ambien terbaik untuk dikumpulkan. Terlebih lagi, ia menggabungkan berbagai bentuk energi, seperti kinetik dan matahari, atau elektromagnetik dan getaran. Meskipun masih ada beberapa pekerjaan untuk menskalakan proses pencetakan, komersialisasi penelitian yang didukung oleh National Science Foundation dapat terjadi dalam waktu dua tahun.
3. Pilih Getaran yang Baik
Dalam pendekatan pemanenan energi lainnya, para peneliti di Sekolah Teknik Mesin Georgia Tech membuat kemajuan dengan energi piezoelektrik — mengubah ketegangan mekanis dari getaran sekitar menjadi listrik. Para ilmuwan telah menjelajahi bidang ini selama lebih dari satu dekade, tetapi teknologi belum dikomersialkan secara luas karena pemanenan piezoelektrik sangat bergantung pada kasus dan aplikasi, jelas Alper Erturk, asisten profesor akustik dan dinamika yang memimpin Struktur Cerdas dan Sistem Dinamis Georgia Tech. Laboratorium.
Pemanen energi piezoelektrik saat ini bergantung pada perilaku resonansi linier, dan untuk memaksimalkan daya listrik, frekuensi eksitasi sumber sekitar harus sesuai dengan frekuensi resonansi pemanen. “Bahkan sedikit ketidakcocokan menghasilkan output daya yang berkurang secara drastis, dan ada banyak skenario di mana itu terjadi,” kata Erturk.
Sebagai tanggapan, kelompok Erturk telah memelopori desain dinamis nonlinier dan komputasi canggih untuk mengembangkan pemanen energi piezoelektrik pita lebar yang beroperasi pada rentang frekuensi yang luas. Faktanya, salah satu desain terbaru mereka, pemanen berbentuk M, dapat mencapai output level miliwatt bahkan untuk input getaran level mili-g kecil — peningkatan bandwidth frekuensi 660 persen dibandingkan dengan rekan linier. “Pemanen nonlinier juga memiliki perilaku resonansi sekunder,” kata Erturk, “yang dapat memungkinkan konversi frekuensi di pemanen MEMS yang mengalami resonansi perangkat lebih tinggi daripada frekuensi getaran sekitar.”
Meskipun output listrik dari pemanen energi getaran kecil, itu masih cukup untuk menyalakan sensor nirkabel untuk pemantauan kesehatan struktural di jembatan atau pesawat terbang, elektronik yang dapat dikenakan, atau bahkan implan medis. “Pemanenan piezoelektrik dapat menghilangkan kerumitan penggantian baterai di banyak perangkat berdaya rendah — memberikan daya yang lebih bersih, kenyamanan yang lebih besar, dan penghematan yang berarti dari waktu ke waktu,” kata Erturk.
4. Kekuatan Menggosok dengan Cara yang Benar
Triboelectricity memungkinkan produksi muatan listrik dari gesekan yang disebabkan oleh dua bahan berbeda yang bersentuhan. Meskipun dikenal selama berabad-abad, fenomena tersebut sebagian besar telah diabaikan sebagai sumber energi karena ketidakpastiannya. Namun para peneliti yang dipimpin oleh Zhong Lin Wang, seorang Profesor Bupati di Sekolah Sains dan Teknik Material Georgia Tech, telah menciptakan nanogenerator triboelektrik baru (TENGs) yang menggabungkan efek triboelektrik dan induksi elektrostatik. Dengan memanen energi mekanik acak, generator ini dapat terus mengoperasikan perangkat elektronik kecil.
TENG pertama memulai debutnya pada tahun 2012. Didukung oleh ketukan kaki, itu menghasilkan arus bolak-balik yang cukup ke bank daya LED. Sejak itu para peneliti telah mendorong amplop pada teknologi mereka dan telah mengembangkan sistem pengisian sendiri yang tidak hanya mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah tetapi juga dilengkapi unit manajemen daya yang beradaptasi dengan variabilitas dalam gerakan manusia.
5. Rectenna Optik
Para peneliti yang dipimpin oleh Baratunde Cola, seorang profesor di Sekolah Teknik Mesin Georgia Tech, telah mengembangkan rectenna optik pertama yang diketahui — sebuah teknologi yang bisa lebih efisien daripada sel surya saat ini dan lebih murah. Rectennas, yang merupakan bagian antena dan bagian penyearah, mengubah energi elektromagnetik menjadi arus listrik searah. Ide dasarnya telah ada sejak tahun 1960-an, tetapi tim Cola mewujudkannya dengan teknik fabrikasi skala nano dan fisika yang berbeda. “Alih-alih mengubah partikel cahaya, seperti yang dilakukan sel surya, kami mengubah gelombang cahaya,” jelasnya.
Kunci dari teknologi ini adalah antena yang cukup kecil untuk menyesuaikan panjang gelombang cahaya (sekitar satu mikron) dan dioda super cepat — sebagian dicapai dengan membangun antena pada salah satu logam di dioda. Cola menjelaskan prosesnya:
Karbon nanotube ditanam secara vertikal dari substrat.
Menggunakan deposisi lapisan atom, nanotube dilapisi dengan aluminium oksida untuk berfungsi sebagai isolator.
Lapisan kalsium dan logam aluminium yang sangat tipis ditempatkan di atasnya untuk bertindak sebagai anoda.
Saat cahaya mengenai nanotube karbon, muatan bergerak melalui penyearah, yang menyala dan mati untuk menciptakan arus searah yang kecil. Struktur logam-isolator-logam-dioda cukup cepat untuk membuka dan menutup pada tingkat 1 kuadriliun kali per detik.
Dari perspektif kinerja, perangkat saat ini beroperasi hanya di bawah efisiensi 1 persen. Namun karena teori cocok dengan eksperimen laboratorium, Cola berharap dapat meningkatkan efisiensi spektrum luas hingga 40 persen (yang sebanding dengan efisiensi 20 persen untuk sel surya silikon). Manfaat penting lainnya: Rectenna optik bekerja pada suhu tinggi, dan produksi massal harus murah. Teknologi ini juga dapat disetel ke frekuensi yang berbeda, sehingga rectenna dapat digunakan sebagai detektor atau dalam pemanenan energi.
Para peneliti sekarang fokus pada menurunkan resistansi kontak dan menumbuhkan nanotube pada substrat fleksibel untuk aplikasi yang membutuhkan pembengkokan. Pekerjaan tersebut telah didukung oleh DARPA, Pusat Sistem Perang Antariksa dan Angkatan Laut, dan Kantor Penelitian Angkatan Darat.
6. Energi Pulp
Meskipun emisi bahan bakar fosil mungkin menjadi penyebab utama pemanasan global, ada juga kekhawatiran yang berkembang atas kerusakan lingkungan dari barang elektronik yang dibuang. Para peneliti di Georgia Tech’s Center for Organic Photonics and Electronics (COPE) dan Renewable Bioproducts Institute sedang mengembangkan elektronik berbasis kertas – sel surya organik, dioda pemancar cahaya organik (OLED), dan transistor efek medan organik (OFET) – dibuat di atas selulosa – substrat berbasis yang dapat didaur ulang dengan mudah.
Penggunaan kertas untuk substrat telah menghasilkan buzz yang cukup besar di antara para peneliti, tetapi porositas dan kekasaran permukaannya yang tinggi menimbulkan tantangan. Komponen elektronik organik saat ini menggunakan lapisan semikonduktor berbasis karbon yang sangat tipis — sekitar 1.000 kali lebih tipis dari rata-rata rambut manusia. “Karena mereka sangat tipis, Anda memerlukan substrat yang hampir datar secara atomik di mana permukaannya berukuran hingga satu nanometer,” jelas Bernard Kippelen, direktur COPE dan seorang profesor di Sekolah Teknik Elektro dan Komputer Georgia Tech.
Untuk mengatasi hal ini, tim Kippelen menggunakan cellulose nanocrystals (CNCs), sejenis bahan kayu ajaib, untuk mengembangkan perangkat semikonduktor baru, menunjukkan bahwa CNCs adalah alternatif yang layak untuk substrat plastik tradisional — sambil menawarkan manfaat lingkungan baru. Perangkat yang dibuat pada substrat ini dapat dengan mudah dilarutkan dalam air, memungkinkan bahan semikonduktor dan lapisan logam disaring dan didaur ulang.
Aplikasi akan tergantung pada ekonomi dan kinerja. Untuk sel surya berbasis CNC, para peneliti telah mencapai efisiensi konversi daya sebesar 4 persen. Efisiensi dapat ditingkatkan menjadi 10 persen tetapi akan membutuhkan bahan yang lebih mahal, kata Kippelen. Jadi, alih-alih peternakan surya berbasis kertas menjadi norma, ia memprediksi aplikasi berdaya rendah, seperti penutup komputer dan alas mouse, untuk sel surya berbasis CNC.
OLED berbasis selulosa, yang memiliki kinerja yang sebanding dengan perangkat saat ini, menunjukkan potensi yang lebih besar untuk diadopsi pasar. “Tren pada layar panel datar adalah ukuran yang lebih besar dan resolusi yang lebih tinggi,” kata Kippelen. “Substrat kaca, bagaimanapun, menimbulkan masalah manufaktur dan transportasi karena kekakuan dan mudah pecah. Dan plastik memiliki masalah pada siklus hidup produk akhir.” Namun dengan biaya rendah dan fleksibilitas OLED berbasis kertas, tampilan panel datar bisa seukuran dinding.
7. Bahan Bakar dari Langit
Dalam proyek menarik lainnya, para peneliti yang dipimpin oleh Peter Loutzenhiser memanfaatkan energi matahari untuk membalikkan proses pembakaran dan menghasilkan gas sintesis (campuran hidrogen, karbon monoksida, dan sejumlah kecil karbon dioksida), yang dapat diubah menjadi bahan bakar seperti minyak tanah dan bensin. .
“Alih-alih menggunakan sumber daya fosil untuk membuat bahan bakar, kami menggunakan produk sampingan pembakaran (air dan karbon dioksida) untuk memberi energi kembali pada sistem dengan matahari,” jelas Loutzenhiser, asisten profesor di Sekolah Teknik Mesin Georgia Tech.
Para peneliti sedang mempelajari proses dua langkah menggunakan oksida logam yang dapat memisahkan air dan karbon dioksida. Langkah pertama, yang terjadi antara 1100 dan 1800 derajat Celcius, secara termal mengurangi atau “menarik” oksigen dari bahan oksida logam. Kemudian pada suhu sekitar 300 hingga 900 derajat Celcius, air atau karbon dioksida dimasukkan pada langkah kedua. Suhu yang lebih rendah ini menguntungkan untuk re-oksidasi, yang memungkinkan oksida logam untuk mengambil kembali oksigen baik dari air atau karbon dioksida, menghasilkan hidrogen atau karbon monoksida. “Dua langkah itu penting – jika tidak, oksigen akan bergabung kembali dengan karbon monoksida atau hidrogen, menghasilkan pelepasan panas yang kemudian akan hilang,” kata Loutzenhiser.
Para peneliti telah menunjukkan bahwa teknologi bekerja dengan seng oksida, tetapi mereka sedang mencari bahan yang dapat mempercepat reaksi dan mengurangi suhu langkah pertama. “Anda menginginkan sesuatu yang dapat mereduksi pada suhu serendah mungkin pada tahap suhu tinggi dan mampu mengambil oksigen dari karbon dioksida atau uap air pada tahap kedua,” jelas Loutzenhiser.
Baru-baru ini, kelompok tersebut mencapai hasil yang menjanjikan dengan bahan konduktor elektronik ionik campuran. Sekarang mereka mencoba menyesuaikan bahan-bahan ini untuk memecah molekul CO2 atau molekul uap air pada suhu yang lebih rendah.
Jika dikomersialkan, teknologi tersebut dapat mengubah daerah gurun menjadi ladang bahan bakar, Loutzenhiser mengatakan: “Alih-alih menarik bahan bakar dari tanah, kita dapat menarik karbon dioksida dari udara dan menggunakan matahari untuk mengubahnya dengan air menjadi media penyimpanan jangka panjang. yang dapat dikirim dan digunakan di seluruh dunia tanpa mengubah infrastruktur transportasi.”
8. Halo Graphene Supercaps, Selamat Tinggal Baterai?
Digunakan dalam segala hal mulai dari aplikasi militer hingga lift dan mobil, superkapasitor adalah sumber energi bersih yang menarik karena mereka cepat mengisi dan melepaskan dan memiliki masa pakai yang lama. Tapi ada satu kelemahan besar: kepadatan energi yang rendah. “Superkapasitor saat ini hanya memiliki sepersepuluh kepadatan energi baterai lithium-ion,” kata Meilin Liu, Profesor Bupati di Sekolah Sains dan Teknik Material Georgia Tech. “Agar perangkat memberi Anda energi listrik yang sama, perangkat itu harus jauh lebih besar.”
Bekerja di C.P. Wong, Profesor Bupati lainnya, Liu sedang mengembangkan superkapasitor berbasis graphene yang menawarkan kepadatan energi yang meningkat secara signifikan sambil mempertahankan daya tinggi dan umur operasional yang panjang. Penelitian ini didanai oleh ARPA-E.
Grafena adalah bahan dua dimensi yang menghantarkan listrik lebih baik dari tembaga dan lebih ringan dari baja dan 100 kali lebih kuat. Namun graphene memiliki kecenderungan untuk menumpuk dan membentuk grafit. Untuk mencegah hal ini, para peneliti menempatkan spacer molekul di antara lembaran graphene, menciptakan struktur berpori 3-D yang menunjukkan kapasitansi 400 Faradays per gram – empat kali lebih tinggi dari supercaps saat ini. Para peneliti juga telah meningkatkan kapasitansi dengan mendispersikan senyawa logam transisi ke dalam struktur berbasis graphene.
Graphene sendiri hanya dapat menghasilkan kapasitansi sekitar 400 Faradays per gram material. Sebaliknya, senyawa logam transisi memiliki kerapatan energi yang lebih tinggi (2.000 hingga 3.000 Faraday per gram), tetapi konektivitas elektroniknya buruk, yang memperlambat aliran elektron yang diperlukan untuk pengisian dan pengosongan. Namun dengan menggabungkan senyawa logam dengan graphene berpori 3-D, yang mendapat nilai tinggi untuk konektivitas, para peneliti telah mencapai kapasitansi sekitar 1.500 Faradays per gram sambil mempertahankan siklus superior.
Para peneliti juga meningkatkan kepadatan energi dengan memperluas tegangan menggunakan dua bahan elektroda yang berbeda (satu positif dan satu negatif). “Setiap bahan redoks memiliki potensi jendela operasinya sendiri, dan kami mengoptimalkan struktur nano untuk mencapai kepadatan energi tertinggi,” jelas Liu. Dengan perkembangan baru ini, para peneliti mendekati supercaps yang bisa sekecil baterai, tetapi diisi dan dikosongkan lebih cepat dan bersepeda lebih lama, kata Liu. “Supercaps generasi baru ini dapat menggantikan baterai, memberikan daya yang lebih bersih, lebih aman, dan lebih kuat untuk banyak aplikasi, mulai dari elektronik portabel hingga kendaraan listrik dan jaringan pintar.”
9. Pompa Panas Skala Mikro Monolitik
Membuktikan bahwa hal-hal baik datang dalam paket kecil, para peneliti yang dipimpin oleh Srinivas Garimella telah mengembangkan sistem pendingin berukuran buku teks baru yang beroperasi pada limbah panas daripada listrik. Teknologi yang mendasari telah digunakan dalam instalasi skala besar, seperti rumah sakit dan kampus universitas, jelas Garimella, seorang profesor di Sekolah Teknik Mesin Georgia Tech. Namun timnya membawa sains ke tingkat yang baru dengan bekerja pada skala mikro dan menciptakan unit mandiri.
Cara kerjanya: Bagian yang sangat kecil diukir menjadi lembaran logam tipis dengan area berbeda yang mewakili komponen berbeda. Fluida kerja mengalir dalam urutan yang sama seperti dalam sistem yang lebih besar, meskipun dalam satu ruang. Minimisasi saluran masuk dan keluar pipa menghasilkan kekompakan yang lebih besar dan label harga yang lebih rendah.
Keuntungan lainnya:
Tidak ada refrigeran sintetis yang digunakan, dan lebih sedikit cairan yang dibutuhkan, yang selanjutnya menurunkan biaya dan meningkatkan keamanan.
Tidak diperlukan kompresor dan hanya ada beberapa bagian yang bergerak, mengurangi kebisingan dan meningkatkan keandalan.
Desain modular memungkinkan unit dikonfigurasi untuk menghasilkan dari beberapa watt hingga puluhan kilowatt pendinginan atau pemanasan.
Sejak meluncurkan unit proof-of-concept pada tahun 2009, para peneliti telah mengembangkan pompa panas dengan kapasitas pendinginan satu dan dua ton refrigeran. (Kapasitas unit hunian saat ini berkisar dari satu hingga empat ton refrigeran.) Efisiensi telah ditingkatkan secara substansial, dan teknik fabrikasi juga telah ditingkatkan untuk memungkinkan produksi massal.
“Meskipun biaya awal untuk konsumen mungkin lebih tinggi daripada pompa panas tradisional, biaya siklus hidup harus sebanding karena biaya operasi yang lebih rendah,” kata Garimella, mencatat bahwa uji lapangan dijadwalkan akhir tahun ini, dan teknologinya mungkin siap untuk komersialisasi pada 2017 .
Para peneliti juga telah mengadaptasi teknologi untuk menyediakan pendinginan menggunakan limbah panas dari generator diesel di pangkalan militer, di mana suhu lingkungan sangat tinggi. “Tidak hanya bahan bakar diesel yang sangat mahal untuk diangkut, ada juga risiko bagi manusia dalam pengiriman bahan bakar tersebut,” kata Garimella. “Menggunakan energi dalam bahan bakar diesel secara maksimal dengan menyediakan daya serta pendinginan melalui unit-unit ini, tanpa mengkonsumsi energi utama tambahan, akan menurunkan biaya keseluruhan dan meningkatkan keselamatan personel.”
Penelitian ini telah didukung oleh ARPA-E, Departemen Energi, Angkatan Darat AS, Komando Teknik Fasilitas Angkatan Laut, Aliansi Riset Georgia, dan Atlanta Gas Light.
Baca juga : Mengenal Perusahaan Teknologi Royal Dutch Shell
10. Pembangkit Listrik Generasi Berikutnya
Para peneliti di Sekolah Teknik Mesin Georgia Tech sedang mengerjakan perubahan besar untuk pembangkit listrik, memperkenalkan inovasi yang berkisar dari siklus daya yang diubah hingga bahan infrastruktur baru. Dalam satu proyek, uap diganti dengan karbon dioksida superkritis (SCCO2) sebagai fluida kerja untuk mengoperasikan turbin dan menghasilkan listrik. SCCO2 terjadi ketika karbon dioksida mengalami tekanan di atas 7,4 megapascal dan suhu di atas 31 derajat Celcius. Keadaan magis ini, di suatu tempat antara cairan dan gas, memberikan kepadatan fluida yang tinggi, konduktivitas termal, dan kapasitas panas.
SCCO2 saat ini digunakan dalam dry cleaning dan dekafeinasi kopi yang ramah lingkungan. Dalam aplikasi energi, kepadatan dan kompresibilitasnya yang tinggi akan memungkinkan generator untuk mengekstrak lebih banyak daya dari turbin, jelas Devesh Ranjan, seorang profesor mekanika fluida. “Peralatan dapat dibuat dari bahan terbaik, namun secara dramatis lebih kecil, yang akan mengurangi biaya produksi.”
Kelebihan lainnya: sifat pendinginan SCCO2 yang unik. “Kebanyakan pembangkit listrik berada di dekat danau atau sungai karena membutuhkan banyak air untuk mendinginkannya,” kata Ranjan. “Karena koefisien perpindahan panas sangat tinggi dengan SCCO2, Anda dapat melakukan pendinginan kering di lingkungan kering seperti gurun, yang terbaik untuk pengumpulan matahari.”
Menggunakan SCCO2 di pembangkit listrik tenaga surya terkonsentrasi dapat mendorong efisiensi termal dari 45 menjadi 60 persen, cukup untuk bersaing dengan bahan bakar fosil, kata Asegun Henry, asisten profesor transfer panas, pembakaran, dan sistem energi. “Namun ini membutuhkan suhu operasi yang lebih tinggi – 800 derajat Celcius dibandingkan dengan suhu saat ini di bawah 600 derajat – dan penukar panas saat ini benar-benar tidak dapat menahan tekanan.”
Untuk mengatasi ini, Henry dan Ranjan bekerja sama dengan peneliti Universitas Purdue untuk mengembangkan generasi baru penukar panas yang dapat menahan suhu dan tekanan yang sangat tinggi, sebuah proyek yang didukung oleh pendanaan DOE SunShot. Ken Sandhage, mantan profesor Georgia Tech sekarang di Purdue’s School of Material Engineering, telah mengembangkan proses untuk membuat material komposit suhu tinggi menjadi bentuk 3-D yang rumit dengan biaya murah.
Selain membuat tenaga surya lebih kompetitif, penukar panas juga dapat digunakan dengan SCCO2 untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik bahan bakar fosil. “Lebih efisiensi berarti lebih sedikit emisi karbon dioksida per kilowatt yang dihasilkan,” kata Henry.