Investasi besar Jerman pada energi fusi membuka peluang sekaligus ancaman bagi Indonesia. Pemerintah, industri, perguruan tinggi, dan badan riset nasional perlu segera membangun strategi nasional teknologi laser, AI, fotonik, dan manufaktur yang lebih cerdas.
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
TechnoMachinews.id – Fraunhofer ILT (sumber): Investasi miliaran euro yang dilakukan oleh Jerman pada energi fusi sebaiknya menjadi alarm strategis bagi Indonesia. Kenapa?
Ketika negara maju mulai membangun rantai pasok teknologi energi generasi berikutnya, Indonesia jangan hanya berkutat pada hilirisasi konvensional berbasis komoditas mentah.
Jika tidak segera melakukan reposisi industrial, Indonesia berisiko kembali hanya menjadi pasar, bukan pemain utama dalam ekonomi teknologi global pada tahun-tahun mendatang.
Skala tantangan juga terlihat dari fakta bahwa produksi tahunan global dioda daya tinggi saat ini bahkan tidak mencukupi permintaan satu pembangkit listrik IFE pun. Fraunhofer ILT, bersama dengan para mitranya dalam konsorsium DioHELIOS, mencari solusi konkret.
Proyek DioHELIOS adalah salah satu inisiatif dalam program Fusion 2040. Dalam proyek PriFUSIO yang terkait erat, sebuah konsorsium yang dipimpin oleh Fraunhofer ILT mengerjakan pembuatan komponen optik utama laser berenergi tinggi untuk pembangkit listrik fusi.
“Ini tentang pengembangan dan validasi sistematis lebih lanjut,” jelas Dr. Sarah Klein, Koordinator Penelitian Fusi di Fraunhofer-Gesellschaft.
Proyek ini berfokus pada metode baru untuk produksi, pelapisan, dan kontrol kualitas lensa dan kisi optik, serta simulasi dan pengembangan material pelat penguat, yang, bersama dengan dioda laser daya tinggi, dimaksudkan untuk memperkuat pulsa pengapian hingga kisaran megajoule (satuan energi dalam sistem metrik—setara dengan satu juta (106) joule.
“Semua komponen optik harus tahan terhadap operasi pembangkit listrik 24/7 (dua puluh empat jam/tujuh hari). Ini membutuhkan, antara lain, peningkatan ambang batas kerusakan yang signifikan,” rinci Dr. Sarah Klein.
Lebih lanjut, pendekatan baru diperlukan untuk memproduksi komponen optik yang awalnya berjumlah kecil dan terkadang sangat besar ini secara hemat biaya. Fraunhofer ILT juga mengejar pendekatan yang menjanjikan.
Yakni rantai proses berbasis laser untuk pembentukan, pemolesan, dan pasca-pemrosesan. Dibandingkan dengan metode mekanis, alat ringan ini menghasilkan lebih sedikit retakan mikro dan cacat pada komponen optik sejak awal, yang meningkatkan kekokohan dan masa pakainya.
Penampang ruang fusi dari pembangkit listrik fusi kurungan inersia. Beberapa ratus laser, masing-masing diperkuat dalam jalur berkas terpisah dan disejajarkan secara sinkron dengan target, menyalakan pelet seukuran merica yang mengandung bahan bakar deuterium tritium sekitar 15 kali per detik.
Fusi pelet ini melepaskan energi netral iklim yang mampu memenuhi kebutuhan beban dasar.
Dalam proyek IFE-Targetry-HUB dan Durable, tim Fraunhofer ILT berada di garis depan dalam mengembangkan teknologi kunci untuk pembangkit listrik fusi.
Proyek Durable berfokus pada simulasi dan pengembangan proses untuk manufaktur aditif komponen dinding sisi plasma. Dalam operasi pembangkit listrik 24/7, neutron yang dilepaskan oleh fusi terus menerus membombardir dinding.
Energi kinetiknya ditransfer di dalam dinding ke media pendingin, yang menguap dan menggerakkan turbin. Elemen dinding khusus juga diperlukan di mana neutron digunakan untuk menghasilkan isotop hidrogen tritium dari litium.
“Proses manufaktur aditif berbasis laser sangat ideal untuk membentuk paduan tungsten yang tahan suhu tinggi dan sangat kuat yang digunakan di dinding,” tambah Dr. Sarah Klein.
Fraunhofer ILT menemukan dan mematenkan pencetakan 3D logam – dan telah mengembangkannya secara sistem=atis sejak saat itu.
AI memainkan peran yang semakin penting dalam proses ini, serta dalam teknologi pelapisan laser berkecepatan tinggi yakni Extreme High-Speed Laser Aplication (EHLA), yang juga dirancang dan dipatenkan di institut tersebut.
“Kedua proses aditif tersebut memiliki potensi besar untuk produksi komponen pembangkit listrik,” Dr. Sarah menambahkan.
Sama pentingnya adalah proses yang dibantu laser untuk produksi target bahan bakar. Jika pembangkit listrik fusi akan dinyalakan hingga 1,3 juta kali sehari dalam operasi 15 Hz, biaya target harus dikurangi secara signifikan, hingga kisaran sen.
Para peneliti di Fraunhofer ILT juga menangani tantangan ini dalam proyek IFE-Targetry-HUB. Banyak benang merah bertemu dalam penelitian fusi, benang merah yang telah diambil dan dikembangkan oleh institut ini selama beberapa dekade terakhir.
Kini, landasan itu membuahkan hasil. “Proyek-proyek kami beroperasi dengan fokus khas Fraunhofer: yaitu memikirkan kembali teknologi dan mentransfernya dari penelitian ke aplikasi industri yang konkret,” kata Dr. Sarah Klein yang mengkoordinir penelitian fusi.
Memahami laser berenergi tinggi dari dasar
Laser berenergi tinggi dari pembangkit Listrik—Inertial Fusion Energy (IFE) masa depan diharapkan memiliki ratusan jalur berkas paralel. Di dalam setiap jalur, ribuan batang dioda laser daya tinggi akan memompa pelat penguat yang terbuat dari kaca atau kristal khusus untuk memperkuat pulsa ke tingkat energi yang dibutuhkan untuk penyalaan.
Laser kompleks seperti itu tidak dapat direalisasikan dengan menggunakan pendekatan coba-coba. Sebaliknya, metode komputasi diperlukan untuk menguji dan mengoptimalkannya secara virtual sebelum membangun prototipe.
Prototipe virtual dari komponen, subsistem, dan akhirnya laser berenergi tinggi yang lengkap memungkinkan para peneliti untuk mengeksplorasi fungsinya dan mensimulasikannya secara realistis dalam operasi virtual.
Dalam beberapa tahun terakhir, Fraunhofer ILT telah mengembangkan model simulasi laser yang canggih untuk desain, pengembangan, dan penskalaan industry atau Diode-Pumped Solid-State Lasers (DPSSL). Model-model ini sekarang sedang diuji dengan membandingkannya dengan solusi serupa dari Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) dalam proyek ICONIC-FL.
LLNL—lembaga milik Amerika Serikat itu mengkhususkan diri dalam simulasi dan konstruksi laser berenergi tinggi, sementara Fraunhofer ILT berfokus pada DPSSL dengan daya menengah tinggi. Kedua mitra tersebut memberikan keahlian yang saling melengkapi.
“Proyek ini bukan tentang menggabungkan model simulasi kami atau bertukar kode,” tegas Johannes Weitenberg, manajer proyek dari Fraunhofer ILT.
Sebaliknya, kedua institut tersebut bertujuan untuk saling belajar dan memvalidasi ulang hasil simulasi mereka untuk generasi Diode-Pumped Solid-State Lasers berikutnya untuk pembangkit listrik fusi dengan melakukan validasi silang independen terhadap desain laser.
Untuk tujuan ini, pihak masing-masing mensimulasikan tahap amplifikasi laser berenergi tinggi menggunakan solusi masing-masing. Dengan demikian, mereka bermaksud untuk menyelidiki efek fisik yang kompleks.
“Dalam operasi 24/7, pemanasan, efek refraksi, dan aberasi dapat mendistorsi berkas laser. Bahkan efek terkecil pun memiliki dampak yang signifikan dan dapat menyebabkan kehilangan efisiensi atau bahkan kerusakan langsung pada optik,” papar Johannes Weitenberg.
Tujuannya adalah untuk memahami secara tepat apa yang terjadi di dalam setiap pelat penguat individual untuk kemudian mensimulasikan tumpukan pelat yang kompleks.
Pada akhirnya, penelitian fusi saat ini bertujuan untuk mendorong lompatan teknologi melalui pendekatan multidisiplin. Contoh NIF menunjukkan apa yang mungkin:
Dengan menggunakan keahlian ilmiah dan teknik, serta optimasi proses yang didukung simulasi dan AI, mereka telah berhasil meningkatkan surplus energi fusi dari 1,5 kali menjadi empat kali lipat input energi dari laser.
Tujuannya adalah untuk meningkatkan faktor ini menjadi faktor 50 hingga 100 menggunakan laser berenergi tinggi yang secara khusus dioptimalkan untuk pembangkit listrik IFE.
Laser berenergi tinggi tidak hanya menarik untuk fusi.
Proyek pembangkit listrik fusi yang ambisius ini membutuhkan kerja sama yang erat antara industri dan penelitian. Program pendanaan pemerintah dapat meletakkan fondasi teknologi, tetapi dalam jangka panjang, perusahaan harus berinvestasi dan membangun rantai pasokan.
Untuk inovasi, ini berarti inovasi tersebut tidak hanya harus diarahkan pada tujuan jangka panjang pembangkit listrik fusi, tetapi juga pada pasar aplikasi lainnya.
Misalnya, untuk membangun kapasitas produksi yang diperlukan untuk dioda laser daya tinggi dan mengurangi biayanya ke tingkat yang dibutuhkan melalui skala ekonomi, aplikasi baru harus dikembangkan.
“Institut kami mendukung industri dalam upaya ini dengan kekayaan keahliannya, yang telah terakumulasi selama lebih dari 40 tahun,” jelas Dr Sarah Klein.
Efek limpahan awal sudah mulai muncul. Proyek PriFUSIO menghasilkan generasi baru pelat kaca kuarsa sintetis, yang, selain untuk fusi, juga menarik untuk aplikasi laser daya tinggi lainnya dalam rentang inframerah dekat – termasuk pemotongan dan pengelasan laser.
Produsen Heraeus Covantics telah mengoptimalkan proses manufaktur baik dari segi kinerja maupun biaya. Mereka juga menawarkan fleksibilitas yang lebih besar dalam ukuran pelat. Material baru ini dicirikan oleh penyerapan yang sangat rendah dan kepadatan daya yang tinggi.
Selain fusi, dibutuhkan juga laser berenergi tinggi: Sebagai penggerak sumber sekunder, laser ini dimaksudkan untuk membuka jalan bagi pembangkitan radiasi ultraviolet ekstrem atau extreme ultrabiolet (EUV), sinar-X, atau neutron.
Salah satu aplikasi yang menjanjikan adalah pencitraan gabungan sinar-X dan neutron, yang saat ini sedang dikembangkan bersama oleh Fraunhofer ILT dalam proyek (kolaborasi) yang dinamai PLANET.
Teknologi ini bertujuan untuk memungkinkan analisis optik dan material dari isi barel dan wadah tertutup melalui dindingnya.
Sumber sinar laser merupakan kunci untuk memperkecil ukuran akselerator partikel yang dibutuhkan untuk ini dan mengintegrasikannya ke dalam perangkat yang ringkas, dan bahkan berpotensi portabel.
“Sebagian besar dari apa yang kami kerjakan dalam penelitian fusi relevan dengan banyak pasar. Kami tidak hanya mengerjakan pembangkit listrik!” tegas Dr Sarah Klein. Fusi mewakili peluang besar bagi industri laser dan optik di Jerman dan Eropa.
Jika keberhasilan komersial fusi laser membutuhkan waktu lebih lama dari yang diharapkan, industri dapat memanfaatkan pasar baru dengan lompatan teknologi yang dicapai dalam penelitian fusi.
Jika berhasil, satu pembangkit listrik akan membutuhkan produksi tahunan global saat ini untuk dioda laser daya tinggi serta puluhan ribu optik besar. Bahkan dengan perkiraan konservatif, volume penjualan pasar laser global saat ini akan meningkat secara dramatis.
Energi fusi belum memasuki komersial hari ini. Akan tetapi, sejarah industri menunjukkan bahwa dominasi ekonomi selalu dimulai jauh sebelum teknologi mencapai pasar massal.
Negara yang lebih dulu membangun supply chain, talenta riset, manufaktur presisi, dan ekosistem deep-tech biasanya menjadi pemenang jangka panjang. Itulah yang sedang dilakukan Jerman.
Program Fusion 2040 bukan hanya proyek energi, melainkan strategi industrialisasi nasional berbasis teknologi tinggi. Mereka menyiapkan industri laser, fotonik, AI engineering, additive manufacturing, material maju, hingga otomasi produksi untuk menyambut pasar yang bahkan belum sepenuhnya lahir.
Indonesia seharusnya membaca ini sebagai momentum. Sebab dampak energi fusi nantinya tidak hanya menyerang sektor energi fosil, tetapi juga akan mengubah lanskap industri manufaktur global.
Negara yang menguasai laser industri, optik presisi, chip fotonik, robotika, dan simulasi AI akan memiliki keunggulan kompetitif besar pada era industri berikutnya. Masalahnya, Indonesia masih tertinggal pada hampir semua lapisan teknologi tersebut.
Ketergantungan terhadap impor mesin presisi, rendahnya investasi riset industri, lemahnya ekosistem semikonduktor, hingga minimnya kolaborasi perguruan tinggi-industri menjadi hambatan struktural serius.
Jika pola ini berlanjut, Indonesia berpotensi kembali mengalami middle-income technology trap: kaya sumber daya tetapi minim penguasaan teknologi inti. Padahal peluangnya terbuka sangat besar.
Energi fusi membutuhkan laser industri berdaya tinggi, sensor optik, AI simulasi, manufaktur aditif, material tahan panas ekstrem, otomasi industri, semikonduktor, dan sistem pendinginan canggih.
Seluruh rantai nilai itu menjadi pintu masuk industrialisasi baru bagi Indonesia jika diarahkan sejak sekarang.
Momentum ini juga relevan dengan agenda hilirisasi nasional. Selama ini hilirisasi Indonesia terlalu fokus pada mineral mentah seperti nikel. Ke depan, hilirisasi seharusnya naik kelas menjadi hilirisasi teknologi dan intellectual property.
Karena nilai ekonomi terbesar abad ini bukan lagi sekadar bahan baku, tetapi penguasaan teknologi inti.
Investasi besar Jerman pada energi fusi memperlihatkan satu fakta penting: perang ekonomi masa depan akan ditentukan oleh penguasaan teknologi industri berpresisi tinggi, bukan sekadar sumber daya alam.
Indonesia masih memiliki waktu untuk ikut masuk ke dalam ekosistem tersebut meski waktunya tidak panjang.
Jika pemerintah, industri, dan universitas gagal membaca arah perubahan ini, Indonesia berisiko kembali menjadi konsumen teknologi global.
Sebaliknya, jika momentum ini dimanfaatkan untuk membangun kapasitas deep-tech nasional sejak sekarang, Indonesia dapat mengambil posisi strategis dalam rantai industri energi generasi berikutnya.
Energi fusi mungkin belum menghasilkan listrik komersial hari ini. Tetapi perlombaan industrinya sudah dimulai sekarang. #SalamSobatmmINDUSTRI
