Ditulis oleh Bhisma Raditya Nugraha.

Seiring dengan perkembangan zaman yang ditandai oleh urbanisasi yang cepat dan peningkatan permintaan energi, konsep bangunan cerdas menjadi salah satu solusi inovatif untuk mengelola sumber daya secara efisien dan berkelanjutan. Sektor bangunan menyumbang lebih dari 30% emisi gas rumah kaca di seluruh dunia, yang memperburuk masalah perubahan iklim. Untuk mengatasi tantangan ini, inovasi yang dapat mengoptimalkan konsumsi energi tanpa mengurangi kenyamanan penghuni sangat diperlukan. Salah satu solusi yang menjanjikan adalah teknologi digital twin, yang memungkinkan pembuatan replika digital dari bangunan fisik guna memantau dan mengelola kinerja energi secara real-time. Essai ini dibuat dengan tujuan untuk mengeksplorasi bagaimana teknologi digital twin dapat menjadi pendekatan inovatif dalam meningkatkan efisiensi energi di bangunan cerdas. Selain itu, akan dibahas juga implementasi di beberapa studi kasus, serta tantangan dan peluang yang mungkin dihadapi ke depan.

Istilah digital twin merujuk pada konsep penciptaan representasi digital dari objek atau sistem fisik yang ada di dunia nyata, yang disebut “kembar” karena replika digital ini berfungsi sebagai salinan virtual dari aset fisik tersebut. Dalam konteks bangunan digital twin adalah sebuah konsep untuk menciptakan model digital dari suatu bangunan fisik yang terhubung dengan sensor dan data real-time. Model ini dapat merekam, memantau, dan menganalisis performa bangunan secara virtual. Teknologi ini bergantung pada data dari sensor Internet of Things (IoT) yang terpasang di berbagai elemen bangunan, seperti sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin (HVAC), pencahayaan, serta listrik, untuk menciptakan model yang selalu diperbarui sesuai dengan perubahan kondisi lingkungan dan aktivitas pengguna.

Digital twin tidak hanya berfungsi sebagai alat pemantauan, tetapi juga sebagai simulasi untuk menguji berbagai skenario dan memprediksi kebutuhan energi sebelum penerapan fisik dilakukan. Dengan demikian, digital twin memberikan solusi yang lebih fleksibel dan terjangkau dalam mengelola energi di bangunan cerdas.

Teknologi digital twin memungkinkan pengelola bangunan untuk memonitor konsumsi energi secara real-time. Melalui data sensor yang meliputi berbagai parameter seperti suhu, kelembapan, cahaya, dan jumlah penghuni, sistem digital twin dapat mengidentifikasi area dengan penggunaan energi berlebih. Hal ini memungkinkan penyesuaian otomatis untuk mengurangi konsumsi energi tanpa mengurangi kenyamanan pengguna.

Manfaat Digital Twin dalam Efisiensi Energi

Selain itu, pengelola bangunan dapat melakukan simulasi dan memprediksi kebutuhan energi. Misalnya, sebelum mengganti sistem pencahayaan menjadi lampu LED, digital twin dapat mensimulasikan dampak penggantian tersebut terhadap konsumsi energi dan memberikan rekomendasi yang paling efisien. Simulasi ini memungkinkan pengambilan keputusan yang lebih akurat dan ekonomis.

Digital twin juga berfungsi untuk perawatan preventif. Dengan memantau kinerja setiap komponen sistem, digital twin dapat mendeteksi penurunan performa atau kerusakan yang dapat meningkatkan konsumsi energi. Dengan demikian, perawatan dapat dilakukan sebelum kerusakan besar terjadi, sehingga mengurangi pemborosan energi dan biaya perawatan di kemudian hari.

Tantangan dan Solusi dalam Penerapan Digital Twin

Bangunan yang telah lama berdiri sebelumnya sering kali tidak dirancang dengan infrastruktur digital yang sesuai. Hal ini menjadi tantangan dalam penerapan digital twin. Solusinya adalah dengan melakukan retrofit, dengan kata lain menambahkan sensor dan komponen IoT secara bertahap untuk mengintegrasikan teknologi ini tanpa perlu melakukan renovasi besar-besaran. Sehingga dengan cara tersebut tidak perlu merombak system bangunan secara keseluruhan

Walaupun digital twin menawarkan banyak manfaat jangka panjang, biaya awal untuk implementasinya cukup tinggi. Hal tersenbut dapat diantisipasi dengan estimasi ROI yang tepat, dan biaya tersebut dapat tertutupi oleh penghematan energi dan efisiensi operasional yang diperoleh. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa pengembalian investasi bisa dicapai dalam waktu 3-5 tahun.

Namun, penggunaan digital twin melibatkan pengumpulan data real-time yang bersifat sensitif, termasuk aktivitas pengguna dan penggunaan energi. Oleh karena itu, diperlukan protokol keamanan yang ketat untuk melindungi data dari akses yang tidak sah dan menjaga privasi penghuni bangunan.

Potensi Masa Depan Digital Twin terhadap Bangunan Cerdas

Digital twin memiliki potensi untuk menjadi standar baru dalam pengelolaan energi bangunan cerdas di masa depan. Dengan data yang selalu diperbarui, teknologi ini dapat membantu menciptakan kota pintar yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Nantinya, digital twin juga dapat diintegrasikan dengan teknologi lain, seperti machine learning dan blockchain, untuk menghasilkan prediksi energi yang lebih cerdas dan akurat. Kombinasi ini bisa mengurangi pemborosan energi lebih jauh lagi.

Digital twin dapat menjadi alat penting dalam mempengaruhi kebijakan energi. Dengan data yang akurat dan analisis yang mendalam, pembuat kebijakan dapat mengembangkan regulasi yang lebih efektif dalam mencapai tujuan efisiensi energi dan keberlanjutan.

Studi Kasus: Implementasi Digital Twin pada Bangunan Cerdas

sumber : archdaily.com

Nama Bangunan :The Edge, Amsterdam, Netherlands

Lokasi : Gustav Mahlerlaan 2970, 1081 LA Amsterdam, Netherlands

The Edge adalah gedung perkantoran berkelanjutan yang dibangun untuk menjadi salah satu bangunan paling cerdas dan efisien di dunia. Didesain oleh perusahaan teknik PLP Architecture, bangunan ini menggunakan teknologi digital twin sebagai inti dari sistem manajemen energinya. Selain itu, The Edge telah meraih skor tertinggi dalam sertifikasi keberlanjutan BREEAM, menyoroti pencapaian luar biasa dalam efisiensi energi dan manajemen lingkungan.

Pemanfaatan Digital Twin di The Edge:

1. Optimalisasi Energi Melalui Pencahayaan dan HVAC Cerdas

Digital twin The Edge memantau intensitas pencahayaan alami yang masuk ke dalam gedung melalui fasad kaca dan mengoptimalkan penggunaan pencahayaan buatan dengan menyesuaikan kebutuhan di setiap ruangan. Selain itu, sistem HVAC (pemanas, ventilasi, dan pendingin udara) diatur secara otomatis oleh digital twin berdasarkan jumlah penghuni, cuaca luar, dan tingkat kelembapan, memastikan suhu optimal dan kenyamanan penghuni tanpa membuang energi.

sumber : archdaily.com

2. Penggunaan Sensor IoT untuk Pemantauan Real-Time

Seluruh gedung dilengkapi dengan sensor Internet of Things (IoT) yang terhubung dengan digital twin untuk memantau pola penggunaan ruang dan sumber daya. Teknologi ini mengintegrasikan data dari sensor untuk memberikan pemahaman real-time tentang penggunaan ruangan, konsumsi energi, dan kebutuhan operasional lainnya. Digital twin tidak hanya menghemat energi, tetapi juga memperpanjang masa pakai perangkat dengan menghindari operasi berlebih.

3. Manajemen Ruangan yang Adaptif

The Edge menggunakan digital twin untuk mengoptimalkan ruang kerja dengan mengidentifikasi area yang jarang digunakan dan menyesuaikan pengaturan energi berdasarkan tingkat okupansi. Ini memungkinkan perusahaan untuk memaksimalkan efisiensi ruang sambil tetap menjaga kenyamanan bagi pengguna. Misalnya, ketika sebuah area tidak digunakan, digital twin akan menyesuaikan suhu dan mematikan lampu secara otomatis untuk menghemat energi.

Dampak dan Manfaat:

Dengan digital twin, The Edge berhasil mencapai penghematan energi hingga 70% dibandingkan gedung konvensional yang setara. Sistem ini memastikan bahwa setiap sumber daya energi digunakan dengan efisien. Selain itu, pengguna gedung dapat menyesuaikan lingkungan kerja mereka, seperti suhu atau pencahayaan, sesuai kebutuhan. Hal ini tidak hanya meningkatkan kenyamanan, tetapi juga produktivitas penghuni gedung. Digital twin juga dapat digunakan untuk memantau kondisi perangkat dan sistem bangunan, memungkinkan deteksi dini atas potensi masalah. Ini mengurangi biaya pemeliharaan jangka panjang dan meningkatkan keandalan operasi gedung.

Dari ulasan di atas dapat disimpulkan jika penggunaan teknologi digital twin di bangunan cerdas menawarkan solusi inovatif untuk tantangan energi yang dihadapi di era modern. Dengan kemampuannya untuk memantau, memprediksi, dan mengoptimalkan penggunaan energi, digital twin berpotensi mengubah cara kita mendesain dan mengelola bangunan agar lebih efisien dan berkelanjutan. Di masa depan, penerapan teknologi ini akan semakin meluas dan menjadi bagian tak terpisahkan dari pengembangan kota pintar. Melalui integrasi yang tepat, digital twin dapat menjadi kunci utama menuju lingkungan yang lebih ramah dan mendukung keberlanjutan global..

DAFTAR PUSTAKA

Kritzinger, W., Karner, M., & Lichtenegger, T. (2018). “Digital Twin in manufacturing: A systematic literature review.” Journal of Manufacturing Systems, 48, 125-142. doi:10.1016/j.jmsy.2018.03.014.

Zhang, Y., & Xu, L. D. (2018). “Digital Twin: A new model for sustainable manufacturing.” Procedia CIRP, 72, 370-375. doi:10.1016/j.procir.2018.03.043.

Ghaffarianhoseini, A., Ghaffarianhoseini, A., & Hwang, Y. (2018). “Sustainable housing: A review on the development of sustainable housing in the context of urbanization.” Sustainable Cities and Society, 37, 412-426. doi:10.1016/j.scs.2017.10.028.

“The Edge / PLP Architecture” (2016). ArchDaily. Accessed 4 Nov 2024. <https://www.archdaily.com/785967/the-edge-plp-architecture> ISSN 0719-8884

Candan, H. S., & Boz, H. (2019). “Energy efficiency in buildings: An overview of current technologies.” Energy Reports, 5, 40-50. doi:10.1016/j.egyr.2019.02.006.

Rojas, E., & Chao, C. (2020). “Challenges and strategies for implementing digital twins in construction.” Journal of Construction Engineering and Management, 146(8), 04020072. doi:10.1061/(ASCE)CO.1943-7862.0001817.

Cheng, J. C., & Ma, L. (2020). “Data security in smart buildings: A review.” Journal of Building Performance, 11(1), 1-12. doi:10.21834/jbp.v11i1.253.

Bandyopadhyay, S., & Kundu, S. (2020). “The future of smart cities: A review of the current state of research and development.” Sustainable Cities and Society, 53, 101869. doi:10.1016/j.scs.2019.101869.

Liu, Y., & Wang, Q. (2021). “Innovative technologies for energy-efficient buildings: Current status and future trends.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 135, 110133. doi:10.1016/j.rser.2020.110133.

.