Ditulis oleh Risky Yuniar Afarandi.

BAB 1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Meningkatnya permintaan energi menimbulkan tantangan terkait efisiensi energi dan pengurangan biaya operasional. Integrasi energi terbarukan dalam sistem mikrogrid memunculkan isu stabilitas dan keamanan jaringan, terutama ketika berbagai mikrogrid saling terhubung dengan jaringan distribusi utama. Untuk menjaga stabilitas operasional dan efisiensi daya, diperlukan model penjadwalan yang lebih canggih seperti day-ahead optimization, yang mampu mengatur interaksi dan fluktuasi daya, mengurangi ketergantungan pada jaringan utama, dan mendorong pertukaran daya antar-mikrogrid secara seimbang (He Lujin dkk., 2019). 

Samad, Koch, dan Stluka (2016) menyatakan bahwa jaringan listrik konvensional yang awalnya dirancang untuk energi berbahan bakar fosil kini sulit menyesuaikan diri dengan fluktuasi energi terbarukan yang semakin dominan. Bangunan dan mikrogrid yang terhubung ke jaringan harus lebih responsif dan ADR dapat membantu menyeimbangkan permintaan dan pasokan secara dinamis. Terutama pada mikrogrid dengan kebijakan zero-energy export (ZEE) yang membatasi ekspor energi surplus, diperlukan strategi penyimpanan dan manajemen energi yang efisien. Selain itu, perubahan suhu turut memengaruhi permintaan energi, terutama pada sistem HVAC sehingga model manajemen energi yang fleksibel dan memperhitungkan aspek lingkungan menjadi sangat penting untuk efisiensi ekonomi dan penggunaan sumber daya yang optimal (Abou Houran dkk., 2018). 

Laamim dkk. (2023) menyatakan bahwa minat global terhadap solusi mikrogrid tidak hanya pada efisiensi energi tetapi juga pada ketahanan dan kemandirian energi, terutama di daerah dengan akses jaringan yang terbatas atau tidak stabil. Proyek seperti Green Grid di Maroko menunjukkan bahwa mikrogrid berbasis energi terbarukan dapat mencapai kemandirian energi, mendukung pengembangan komunitas, menekan biaya operasional, dan mendorong transisi ke energi berkelanjutan. Solusi ini tidak hanya layak secara teknis, tetapi juga memberikan dampak sosial-ekonomi yang positif.  

Rumusan Masalah

• Bagaimana Automated Demand Response (ADR) dapat mengoptimalkan efisiensi sistem multi-mikrogrid dalam smart and green building, khususnya dalam mengurangi biaya operasional dan mengelola permintaan energi?
• Apakah manajemen multi-mikrogrid berbasis ADR layak untuk diimplementasikan dan dikomersialisasikan dalam smart and green building di Indonesia?

Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan esai ini yaitu:

• Mengetahui metode untuk mengoptimalkan efisiensi energi dan meminimalkan biaya operasional dalam gedung pintar melalui teknologi ADR dalam sistem multi-mikrogrid.
• Menentukan kelayakan implementasi dan komersialisasi teknologi multi-mikrogrid berbasis ADR di lingkungan smart and green building di Indonesia..

BAB II

DISKUSI DAN ANALISIS

Studi Literatur

Smart Building and Green Building

Smart and green building dirancang untuk meningkatkan efisiensi energi, kenyamanan penghuni, dan keberlanjutan dengan menggunakan sistem kontrol canggih yang mengatur energi, pencahayaan, dan HVAC secara real-time. Penggunaan material berkelanjutan dan desain arsitektur adaptif juga membantu mengurangi dampak lingkungan sekaligus menciptakan ruang dalam ruangan yang lebih sehat bagi penghuni (Ghaffarian Hoseini dkk., 2016). 

Selain itu, smart and green building mengikuti standar keberlanjutan seperti LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) dan BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) yang memastikan efisiensi sumber daya dan dampak lingkungan yang minimal. Dengan menyeimbangkan biaya dan efisiensi, bangunan ini mewujudkan pendekatan holistik dalam konstruksi berkelanjutan yang siap menghadapi tantangan energi dan lingkungan di masa depan (Darko dkk., 2017).

   Gambar 1. Konsep dasar smart and green building

Multi-Mikrogrid

Sistem multi-mikrogrid muncul sebagai inovasi signifikan dalam jaringan energi terdistribusi, terutama dalam aplikasi smart and green building. Sistem ini mengintegrasikan beberapa mikrogrid yang masing-masing mampu menghasilkan, menyimpan, dan mendistribusikan energi terbarukan seperti tenaga surya dan bayu. Berbeda dengan jaringan listrik tradisional, sistem multi-mikrogrid menawarkan fleksibilitas yang lebih tinggi, memungkinkan setiap mikrogrid beroperasi secara mandiri atau berkoordinasi satu sama lain. Struktur interkoneksi ini membantu menyeimbangkan beban daya, meningkatkan keandalan energi, dan mengurangi ketergantungan pada sumber daya listrik terpusat. Zhao dkk. (2020) mengatakan bahwa dengan mengoptimalkan penggunaan energi di seluruh jaringan, sistem multi-mikrogrid dapat mengurangi biaya energi dan meningkatkan ketahanan terhadap gangguan, terutama di area perkotaan dengan permintaan energi yang tinggi.

Selain mengintegrasikan berbagai sumber energi terbarukan, sistem multi-mikrogrid memanfaatkan strategi manajemen energi canggih untuk menjaga operasi yang stabil dan efisien. Dalam sistem ini, mikrogrid dapat berbagi daya atau beroperasi secara mandiri berdasarkan kebutuhan jaringan dan ketersediaan energi. Teknologi manajemen energi dalam multi-mikrogrid memungkinkan alokasi sumber daya yang dinamis sesuai pola konsumsi dan kondisi jaringan. Sistem ini juga mampu memprediksi dan merespon fluktuasi pasokan dan permintaan energi, sehingga meningkatkan keandalan dan efisiensi jaringan. Dengan integrasi ini, multi-mikrogrid mendukung optimalisasi energi terbarukan dan pencapaian keberlanjutan energi global (Liu dkk., 2019).

Gambar 2. Skema diagram sistem interconnected multi-mikrogrid

Automated Demand Response (ADR)

Sistem Automated Demand Response (ADR) dirancang untuk mengelola permintaan energi secara otomatis di berbagai lokasi melalui server terpusat yang disebut Demand Response Automation Server (DRAS). Seperti yang terlihat pada gambar, DRAS berfungsi sebagai pusat kontrol yang berkomunikasi dengan utilitas atau Independent System Operators (ISOs) serta beban-beban teragregasi di beberapa lokasi. Melalui API dan koneksi internet, DRAS dapat mengirimkan sinyal atau perintah ke lokasi-lokasi tertentu (seperti Situs A, B, C, D, dan E), memungkinkan setiap lokasi untuk menyesuaikan permintaan energi secara real-time berdasarkan kondisi jaringan dan harga energi yang berlaku. Dengan sistem ini, ADR memungkinkan respon permintaan yang terkoordinasi dan efisien terhadap fluktuasi jaringan, mengurangi beban puncak, dan meningkatkan keandalan jaringan. Keunggulan utama ADR adalah kemampuannya untuk melakukan penyesuaian dari sisi permintaan secara otomatis tanpa memerlukan intervensi manual, sehingga mempermudah pengelolaan energi pada saat-saat kritis.

   Gambar 3. Sistem arsitektur untuk implementasi ADR

Analisis

Cara Kerja Sistem

Sistem beroperasi dengan mengintegrasikan konfigurasi multi-mikrogrid, di mana setiap mikrogrid dapat secara mandiri menghasilkan dan menyimpan energi melalui sumber seperti panel surya dan baterai penyimpanan, sambil tetap terhubung ke jaringan utama untuk mendapatkan daya tambahan jika diperlukan. Automated Demand Response (ADR) memainkan peran utama dalam mengelola permintaan energi dengan menyesuaikan beban non-esensial selama jam-jam puncak atau periode dengan biaya tinggi sehingga konsumsi energi dapat diselaraskan dengan ketersediaan sumber energi terbarukan atau energi yang tersimpan. Data real-time dari sensor di seluruh gedung dikirim ke sistem ADR kemudian menganalisis produksi energi, konsumsi, dan sinyal dari jaringan. Berdasarkan analisis ini, ADR secara selektif mengurangi atau menggeser beban non-kritikal dan memprioritaskan penggunaan energi terbarukan, mengurangi ketergantungan pada daya dari jaringan utama serta meminimalkan biaya operasional. Koordinasi ini di seluruh mikrogrid meningkatkan efisiensi dan stabilitas energi, karena setiap mikrogrid dapat berbagi energi surplus atau mengandalkan energi yang tersimpan dalam sistem, mencapai keseimbangan yang optimal antara pasokan energi, permintaan, dan efektivitas biaya. 

Efisiensi Energi

Implementasi sistem multi-mikrogrid dengan Automated Demand Response (ADR) pada smart and green building meningkatkan efisiensi energi dengan mengurangi ketergantungan pada listrik jaringan dan memaksimalkan penggunaan energi terbarukan. ADR memungkinkan penyesuaian otomatis pada beban non-esensial berdasarkan harga energi dan ketersediaan daya terbarukan. Dengan cara ini, sistem dapat mengurangi konsumsi energi pada jam puncak hingga 30%, menghasilkan penghematan biaya yang signifikan.

Selain itu, penyimpanan energi dalam sistem multi-mikrogrid memungkinkan energi surplus dari sumber terbarukan disimpan untuk digunakan saat permintaan tinggi. Studi menunjukkan bahwa penggabungan ADR dengan penyimpanan energi meningkatkan efisiensi penggunaan energi hingga 80%, karena energi terbarukan dapat dimanfaatkan sepenuhnya tanpa pemborosan (Zhao dkk., 2020). Dengan demikian, multi-mikrogrid ber-ADR di smart and green building tidak hanya mengurangi biaya operasional, tetapi juga mendukung keberlanjutan energi.  

Analisis Keandalan dan Stabilitas Sistem

Keandalan dan stabilitas sistem multi-mikrogrid dengan Automated Demand Response (ADR) pada smart and green building sangat penting untuk memastikan pasokan energi yang konsisten dan manajemen beban yang efisien. Melalui ADR, sistem dapat menyesuaikan diri secara dinamis terhadap fluktuasi permintaan dan pasokan energi, terutama selama periode puncak atau saat sumber energi terbarukan menurun. Respon adaptif ini meningkatkan stabilitas pasokan energi di gedung dengan mengoptimalkan penggunaan energi yang tersimpan dan berkoordinasi dengan jaringan listrik sesuai kebutuhan. Penelitian menunjukkan bahwa sistem dengan integrasi ADR dapat mengurangi kejadian ketidakstabilan hingga 40% sehingga menghasilkan operasi energi yang lebih andal dan tangguh di smart and green building (Liu dkk., 2019). 

Analisis Dampak Ekologis

Penerapan sistem multi-mikrogrid dengan Automated Demand Response (ADR) di smart and green building memberikan manfaat lingkungan yang signifikan dengan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mengoptimalkan penggunaan energi terbarukan. Dengan memprioritaskan energi dari sumber seperti surya dan bayu, sistem ini meminimalkan emisi karbon yang terkait dengan energi dari jaringan listrik konvensional. Selain itu, ADR memungkinkan gedung untuk secara dinamis mengalihkan atau mengurangi beban energi selama jam puncak, sehingga menurunkan permintaan energi secara keseluruhan. Studi menunjukkan bahwa gedung dengan ADR dan sistem energi terbarukan terintegrasi dapat mengurangi emisi gas rumah kaca hingga 25%, mendukung tujuan pembangunan berkelanjutan dan menciptakan lingkungan perkotaan yang lebih bersih (Zhang dkk., 2020). .

BAB III

KESIMPULAN

Automated Demand Response (ADR) memberikan efektivitas dalam mengoptimalkan efisiensi sistem multi-mikrogrid pada smart and green building, terutama dalam mengurangi biaya operasional dan mengelola permintaan energi. Melalui ADR, sistem dapat menyesuaikan konsumsi energi dengan ketersediaan energi terbarukan dan harga listrik, memungkinkan penghematan biaya dan memaksimalkan penggunaan energi terbarukan. 

Selain itu, implementasi dan komersialisasi multi-mikrogrid berbasis ADR di Indonesia memiliki potensi besar. Teknologi ini tidak hanya meningkatkan efisiensi energi, tetapi juga mendukung keberlanjutan dengan mengurangi emisi karbon, menjadikannya solusi yang berkelanjutan bagi kebutuhan energi perkotaan di Indonesia. .

DAFTAR PUSTAKA

L. He, Z. Wei, H. Yan, K.-Y. Xv, M.-Y. Zhao, and S. Cheng, “A Day-ahead Scheduling Optimization Model of Multi-Microgrid Considering Interactive Power Control,” Proc. IEEE Conf. on Intelligent Green Building and Smart Grid (IGBSG), Yichang, China, pp. 667–668, 2019..

R. Yin, P. Xu, and B. Becerik-Gerber, “Automated Demand Response for Smart Buildings and Microgrids: The State of the Practice and Research Challenges,” Energy and Buildings, vol. 174, pp. 75–83, Oct. 2018..

Ghaffarian Hoseini, N. D. Dahlan, U. Berardi, A. GhaffarianHoseini, N. Makaremi, and M. GhaffarianHoseini, “Sustainable Energy Performances of Green Buildings: A Review of Current Theories, Implementations, and Challenges,” Renewable Sustain. Energy Rev., vol. 25, pp. 1–17, Sept. 2016..

Y. Zhang, H. Chen, and X. Hu, “Integration of ADR with Renewable Energy-Based Microgrid Systems for Peak Load Reduction and Environmental Impact Mitigation,” Energy Procedia, vol. 158, pp. 2501–2506, Apr. 2020..

S. Park and M. Kim, “Building-Integrated Microgrid with Zero Energy Export: Practical Approach to Sizing,” IEEE Trans. on Sustainable Energy, vol. 9, no. 3, pp. 1237–1245, Jul. 2018..

W. Liu, Z. Wang, and Y. Song, “Energy Management of Multi-Microgrids via Demand Response and Real-Time Energy Optimization,” Applied Energy, vol. 239, pp. 707–720, Apr. 2019..

X. Zhao, Q. Guo, and F. Li, “Multi-Microgrid Technology and Its Applications in Smart Distribution Networks,” J. Mod. Power Syst. Clean Energy, vol. 8, no. 1, pp. 1–10, Jan. 2020..

S. F. Zhao, L. Wu, and Y. H. Sun, “Energy Management of Microgrid in Smart Building Considering Air Temperature Impact,” IEEE Trans. on Smart Grid, vol. 9, no. 6, pp. 5700–5709, Nov. 2018..

P. Siano, “Demand Response and Smart Grids—A Survey,” Renewable Sustain. Energy Rev., vol. 30, pp. 461–478, Feb. 2014..

Darko, A. P. Chan, Y. Yang, and E. E. Ameyaw, “Green Building Rating Systems: Global Reviews of Practices and Research Efforts,” Renewable Sustain. Energy Rev., vol. 80, pp. 1242–1256, Dec. 2017.

.