Sebagai sebuah negara, lebih dari setengah dari apa yang kita habiskan untuk energi akan sia-sia, menurut laporan oleh Lawrence Livermore National Laboratory.
Salah satu penyebab utamanya adalah panas. Pabrik-pabrik, seperti pabrik baja, mengeluarkan sejumlah besar energi dalam bentuk panas — tetapi panas itu hampir selalu lolos ke atmosfer, di mana tidak banyak manfaatnya.
Tetapi tim ilmuwan yang bekerja sama antara Massachusetts Institute of Technology dan Stanford University telah mengembangkan jenis baterai baru yang dapat membantu memanfaatkan panas dan menyalurkannya kembali ke dalam jaringan, mengambil keuntungan dari prinsip yang kurang dikenal yang disebut efek termogalvanik.
Hingga saat ini, sebagian besar penelitian seputar konversi limbah panas telah difokuskan pada daya termoelektrik. Generator termoelektrik, misalnya, telah meningkat popularitasnya selama beberapa tahun terakhir. Sistem memindahkan elektron dari sisi panas dari bahan konduktif, seperti logam, ke sisi dingin; begitu ada, elektron dapat dikonversi menjadi arus ke perangkat daya atau mengisi baterai. Generator digunakan untuk memberi daya pada hal-hal seperti sistem radio dan telemetri pada saluran pipa gas, sebagai sumber daya cadangan untuk lokasi penelitian tak berawak, dan bahkan sebagai sumber daya terbarukan pada penjelajah Curiosity Mars.
Sistem ini sangat terkenal dan diteliti dengan baik sehingga sudah digunakan dalam produk yang menghadapi konsumen, termasuk BioLite CampStove yang populer.
Tetapi, menurut Yi Cui, seorang profesor di Stanford yang membantu memimpin pengembangan baterai baru, generator termoelektrik tidak dapat secara memadai memanen energi dari pabrik besar dan pabrik yang tidak berjalan sepanas, misalnya, api unggun.
Panas limbah yang berasal dari pabrik baja, misalnya, tidak cukup panas (atau baterai tidak cukup dingin) agar reaksi termoelektrik berfungsi.
Bekerja sama dengan sebuah tim di MIT yang dipimpin oleh Gang Chen, seorang peneliti dengan latar belakang yang mendalam dalam termoelektrik, Cui malah mengembangkan baterai yang dirancang khusus dengan apa yang disebut "panas bermutu" dalam pikiran.
Konsep baru ini berpusat di sekitar baterai berbasis air yang cukup standar dengan elektroda positif dan negatif. Tim menempatkan baterai kosong di daerah dengan banyak limbah panas dan kemudian mulai mengisinya. Setelah baterai terisi penuh, mereka mendinginkannya sampai suhu kamar, pada titik mana baterai habis — dan baterai yang didinginkan dapat mengeluarkan lebih banyak energi daripada yang dimasukkan ke dalamnya.
Itulah fenomena termogalvanik di tempat kerja.
"Perubahan suhu menyebabkan perubahan energi bebas, dan watt berubah banyak, " kata Cui. Akibatnya, baterai mengambil energi dari panas limbah — jika tidak, energi yang terbuang yang dapat diumpankan kembali ke jaringan.
Baterai, tidak seperti sistem termoelektrik, saat ini tidak dapat sepenuhnya mati, karena mereka membutuhkan arus searah untuk mengisi daya. Idenya adalah, bahwa Anda harus menarik lebih sedikit daya dari grid untuk melakukannya.
Tim masih bereksperimen dengan seberapa cepat dapat memanaskan dan mendinginkan baterai dan berapa kali sel dapat didaur ulang sebelum dihabiskan. Di laboratorium, dibutuhkan beberapa jam bagi baterai untuk menyelesaikan satu siklus pengisian daya. Tim belum mendorong satu sel pun melalui lebih dari 50 siklus.
Saat ini, kami tidak memiliki pemahaman yang jelas tentang seberapa besar daya yang dapat dihasilkan sistem seperti Cui. Cui akhirnya membayangkan rangkaian beberapa sel yang dapat dipasang di pabrik. Ketika suhu satu sel naik dari paparan limbah panas, yang lain bergerak ke siklus pendinginan.
"Setengah dari mereka terisi dalam suhu tinggi, dan setengah dari mereka terisi dalam suhu rendah, " katanya.
Saat ini, target utamanya adalah limbah panas yang diproduksi pabrik, tetapi Cui merasa sistem tersebut dapat diterapkan di tempat lain di masa depan. Tim juga dapat bereksperimen dengan bahan baterai lain yang memungkinkan efek termogalvanik diterapkan pada tingkat panas yang lebih tinggi, seperti yang diproduksi oleh perapian atau oven.
Pada saat sistem pemanenan energi sudah menjadi hal biasa di luar negeri, sistem seperti Cui bisa terbukti sangat berharga untuk mengeksplorasi bidang energi baru di Amerika Serikat. Dalam beberapa tahun ke depan, panas dari London Underground akan digunakan untuk menghangatkan sekitar 1.400 rumah. Dan banyak energi Denmark berasal dari limbah panas.
Dengan penemuan seperti ini, kita bisa mulai mengejar ketinggalan.
