Disusun oleh: Susi Susan.

Perkembangan teknologi dalam konstruksi bangunan dan arsitektur telah menghadirkan berbagai inovasi untuk mendukung pembangunan berkelanjutan. Salah satu teknologi yang memainkan peran penting dalam upaya ini adalah smart grid, atau jaringan listrik pintar, yang memungkinkan distribusi energi menjadi lebih efisien dan fleksibel. Integrasi smart grid dengan sistem manajemen energi pada bangunan cerdas berpotensi untuk mengoptimalkan penggunaan energi serta menekan biaya operasional, menjadikannya solusi ideal untuk menghadapi tantangan urbanisasi dan kebutuhan akan efisiensi energi (Farhangi, 2010).

Smart Grid sebagai Solusi Pengelolaan Energi

Smart grid merupakan sistem distribusi energi yang lebih canggih dibandingkan jaringan listrik tradisional. Dengan kemampuan untuk berkomunikasi langsung dengan bangunan melalui sistem manajemen energi, smart grid memungkinkan pengelolaan konsumsi listrik yang lebih responsif dan terukur. Melalui teknologi ini, bangunan cerdas dapat menyesuaikan penggunaan energi sesuai dengan kondisi jaringan listrik, termasuk memanfaatkan waktu-waktu tertentu ketika tarif listrik lebih rendah atau energi dari sumber terbarukan sedang melimpah (Gungor et al., 2013). .

Sumber: https://solusipanellistrik.com/

Sistem ini bekerja dengan cara berkomunikasi dengan perangkat-perangkat dalam bangunan, seperti pencahayaan, sistem HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning), dan peralatan lainnya yang memakan banyak energi. Smart grid memungkinkan bangunan untuk menggunakan energi dari jaringan listrik saat harga lebih murah, dan mengurangi konsumsi listrik saat harga tinggi atau saat beban jaringan sedang tinggi. Selain itu, dengan integrasi energi terbarukan seperti panel surya, bangunan dapat menggunakan energi yang dihasilkan secara mandiri, dan hanya mengandalkan jaringan listrik konvensional saat diperlukan (Li & Wen, 2014).

Pengelolaan Beban untuk Efisiensi Energi

Pengelolaan beban atau demand response merupakan komponen penting dalam penerapan smart grid pada bangunan cerdas. Sistem ini memungkinkan bangunan untuk menyesuaikan permintaan energi sesuai dengan sinyal dari penyedia listrik. Pada saat permintaan listrik di jaringan sangat tinggi, penyedia listrik dapat mengirim sinyal ke bangunan untuk mengurangi penggunaan listrik pada peralatan yang tidak mendesak atau mengoptimalkan pemakaian energi dari sumber lain. Hal ini tidak hanya mengurangi konsumsi energi di bangunan, tetapi juga membantu menjaga stabilitas jaringan listrik secara keseluruhan, terutama saat permintaan energi melonjak (Ramchurn et al., 2012).

Sebagai contoh, bangunan cerdas yang dilengkapi dengan smart grid dapat mengatur sistem HVAC agar bekerja pada kapasitas lebih rendah ketika beban listrik di jaringan tinggi. Hal ini dilakukan tanpa mengganggu kenyamanan penghuni, karena sistem akan tetap menjaga suhu ruangan dalam batas nyaman dengan penyesuaian yang minimal. Di saat yang sama, sistem pencahayaan juga bisa dimatikan di area yang tidak terpakai, sehingga penggunaan listrik dapat dikurangi secara signifikan (Zhou, Fu, & Yang, 2016).

Manfaat Smart Grid dan Pengelolaan Beban bagi Bangunan Cerdas

Integrasi smart grid dan pengelolaan beban dalam bangunan cerdas memberikan berbagai manfaat yang berkontribusi pada efisiensi energi dan keberlanjutan lingkungan, antara lain:

1. Penghematan Biaya Energi

Dengan memanfaatkan waktu-waktu ketika tarif listrik lebih rendah, bangunan cerdas dapat menekan biaya operasional. Hal ini sangat bermanfaat bagi bangunan komersial atau gedung perkantoran yang membutuhkan energi dalam jumlah besar (Gellings, 2009).Penghematan biaya energi merupakan salah satu keuntungan utama dari penerapan smart grid dalam bangunan cerdas. Dengan kemampuan untuk mengatur waktu dan intensitas penggunaan energi, smart grid memungkinkan bangunan untuk mengurangi biaya operasional dengan memanfaatkan tarif listrik yang lebih rendah di luar jam sibuk. Bangunan cerdas dapat mengoptimalkan penggunaan listrik pada saat harga energi rendah (off-peak) dan mengurangi konsumsi pada jam puncak (peak hours), ketika tarif listrik biasanya lebih tinggi.

Melalui komunikasi dua arah antara bangunan dan smart grid, sistem manajemen energi pada bangunan cerdas dapat menyesuaikan operasi perangkat seperti HVAC, pencahayaan, dan peralatan elektronik besar sesuai dengan sinyal harga dari penyedia listrik. Misalnya, sistem HVAC dapat diatur agar bekerja pada kapasitas rendah atau dimatikan sementara selama periode tarif tinggi, tanpa mengganggu kenyamanan penghuni. Selain itu, pencahayaan dan peralatan yang tidak esensial dapat dimatikan secara otomatis di area yang tidak terpakai, sehingga konsumsi energi dapat ditekan seminimal mungkin.

Lebih lanjut, bangunan yang menggunakan energi terbarukan seperti panel surya juga dapat menghemat biaya dengan mengandalkan pasokan listrik yang dihasilkan sendiri. Smart grid memungkinkan bangunan untuk menggunakan energi surya yang tersimpan pada siang hari, saat sinar matahari melimpah, dan hanya bergantung pada jaringan listrik di malam hari atau saat energi terbarukan tidak mencukupi. Jika ada kelebihan energi yang dihasilkan, smart grid bahkan memungkinkan bangunan untuk mengembalikan energi tersebut ke jaringan (dikenal sebagai net metering), yang dapat menghasilkan kredit atau pengurangan biaya pada tagihan listrik.

Di bangunan komersial atau perkantoran yang memiliki kebutuhan energi besar, penghematan biaya ini bisa sangat signifikan. Dengan memanfaatkan teknologi smart grid dan strategi pengelolaan beban, bangunan dapat mengurangi total biaya energi hingga 20-30%, tergantung pada pola konsumsi energi dan tarif listrik yang berlaku di wilayah tersebut. Penghematan ini tidak hanya menguntungkan pemilik bangunan secara finansial, tetapi juga menjadikan bangunan lebih kompetitif dan menarik bagi penyewa yang peduli dengan efisiensi energi dan keberlanjutan.

Selain itu, penghematan biaya energi melalui pengelolaan beban membantu menyeimbangkan permintaan energi dalam jaringan secara keseluruhan, yang pada gilirannya juga dapat menurunkan biaya operasional bagi penyedia listrik. Dengan adanya sinergi ini, smart grid dan bangunan cerdas dapat menciptakan lingkungan yang lebih efisien secara ekonomi dan lebih ramah lingkungan.

2. Pengurangan Emisi Karbon

Penggunaan energi terbarukan yang terintegrasi dengan smart grid memungkinkan bangunan mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil, sehingga menurunkan emisi karbon dan membantu mencapai target keberlanjutan (International Energy Agency, 2017). Smart grid pada bangunan cerdas membantu mengurangi emisi karbon dengan memprioritaskan energi terbarukan dan mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil. Bangunan dapat memanfaatkan energi dari panel surya atau baterai saat pasokan energi terbarukan tinggi dan hanya mengandalkan jaringan pada saat dibutuhkan. Selain itu, melalui demand response, bangunan dapat mengurangi konsumsi saat permintaan tinggi, membantu menurunkan kebutuhan energi dari pembangkit berbahan bakar fosil. Keuntungan ini mendukung target keberlanjutan kota, sertifikasi hijau, dan efisiensi biaya operasional, menjadikan bangunan lebih ramah lingkungan dan ekonomis.

3. Optimasi Penggunaan Energi Terbarukan

Smart grid memungkinkan bangunan cerdas untuk memprioritaskan energi dari sumber terbarukan seperti panel surya saat tersedia, dan mengurangi penggunaan listrik dari jaringan utama, yang seringkali bersumber dari energi fosil (U.S. Department of Energy, 2015). Smart grid membantu bangunan cerdas untuk memaksimalkan penggunaan energi terbarukan, seperti energi surya atau angin, dengan mengintegrasikannya ke dalam sistem manajemen energi. Dengan teknologi ini, bangunan dapat memprioritaskan penggunaan energi yang dihasilkan sendiri terlebih dahulu, mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik konvensional yang sering kali bersumber dari energi fosil.

Smart grid juga memungkinkan bangunan untuk menyimpan energi terbarukan yang dihasilkan saat produksinya tinggi—misalnya, listrik dari panel surya pada siang hari—dalam baterai untuk digunakan di malam hari. Selain itu, jika energi terbarukan yang dihasilkan lebih besar dari yang dibutuhkan, bangunan dapat mengembalikannya ke jaringan melalui sistem net metering, yang dapat mengurangi tagihan listrik. Dengan memaksimalkan energi terbarukan ini, bangunan cerdas tidak hanya menekan biaya energi tetapi juga mendukung pengurangan emisi karbon, menjadikannya solusi yang lebih hijau dan berkelanjutan.

4. Pengurangan Beban Puncak pada Jaringan Listrik

Dengan mengelola beban secara efektif, bangunan cerdas dapat membantu mengurangi beban pada jaringan listrik saat permintaan energi tinggi. Ini membantu mencegah risiko pemadaman listrik dan meningkatkan stabilitas jaringan (Wu, Xia, & Zhang, 2017). Penggunaan smart grid memungkinkan bangunan cerdas untuk mengelola beban energi secara efisien, membantu mengurangi beban puncak pada jaringan listrik. Dengan sistem ini, bangunan dapat menerima sinyal dari penyedia listrik untuk menyesuaikan konsumsi energi saat permintaan tinggi. Misalnya, pada saat beban puncak, sistem manajemen energi di bangunan cerdas bisa menurunkan penggunaan listrik untuk perangkat tidak penting, seperti pencahayaan di area kosong atau mengurangi kapasitas HVAC, tanpa mengurangi kenyamanan penghuni.

Pengelolaan beban ini menjaga stabilitas jaringan dan mencegah risiko pemadaman akibat kelebihan permintaan. Selain itu, dengan mengurangi ketergantungan pada pembangkit listrik berbahan bakar fosil selama jam-jam sibuk, bangunan cerdas juga membantu mengurangi emisi karbon. Secara keseluruhan, pengurangan beban puncak yang didukung smart grid meningkatkan efisiensi energi, menjaga kualitas layanan listrik, dan menciptakan sistem kelistrikan yang lebih berkelanjutan.

5. Fleksibilitas dalam Pengelolaan Energi

Bangunan yang terhubung dengan smart grid dapat menyesuaikan konsumsi energi secara otomatis berdasarkan data real-time. Ini memberikan fleksibilitas dalam pengelolaan energi sesuai kebutuhan penghuni dan kondisi jaringan listrik (Momoh, 2012). Smart grid memberikan bangunan cerdas fleksibilitas dalam mengelola konsumsi energi berdasarkan data real-time. Dengan kemampuan ini, bangunan dapat menyesuaikan penggunaan listrik secara otomatis sesuai kebutuhan penghuni dan kondisi jaringan, seperti memprioritaskan energi pada jam-jam tertentu atau menunda penggunaan saat tarif tinggi atau beban jaringan tinggi.

Fleksibilitas ini memungkinkan bangunan untuk mengoptimalkan penggunaan energi secara efisien tanpa mengorbankan kenyamanan. Selain itu, bangunan dapat memanfaatkan energi dari sumber terbarukan ketika tersedia atau menyimpan energi untuk digunakan nanti, mengurangi ketergantungan pada jaringan dan membantu menekan biaya operasional. Dengan sistem pengelolaan yang responsif, bangunan cerdas mampu menghadapi perubahan kebutuhan energi dengan lebih efisien, menjadikannya lebih hemat energi dan ramah lingkungan.

Kesimpulan

Integrasi smart grid dan pengelolaan beban pada bangunan cerdas menawarkan solusi canggih dan inovatif dalam mencapai efisiensi energi, keberlanjutan, dan penghematan biaya. Dengan adanya smart grid, bangunan dapat secara otomatis mengatur konsumsi listriknya berdasarkan kondisi jaringan dan kebutuhan aktual, termasuk memanfaatkan waktu saat tarif listrik rendah atau ketika energi terbarukan, seperti dari panel surya, tersedia secara melimpah. Teknologi ini memungkinkan bangunan untuk menggunakan energi secara optimal, menekan biaya operasional, dan meminimalkan dampak lingkungan dengan mengurangi emisi karbon yang dihasilkan dari konsumsi energi fosil.

Pengelolaan beban melalui demand response juga menjadi kunci dalam menjaga stabilitas jaringan listrik, terutama saat permintaan energi mencapai puncaknya. Kemampuan bangunan cerdas untuk menurunkan penggunaan listrik pada perangkat yang tidak mendesak membantu mencegah beban berlebih pada jaringan, mengurangi risiko pemadaman, dan menjaga kelancaran pasokan energi secara keseluruhan. Di samping itu, fleksibilitas dalam penggunaan energi memberikan bangunan cerdas kemampuan untuk beradaptasi dengan berbagai kondisi jaringan, sehingga mampu memberikan kenyamanan bagi penghuninya sambil tetap efisien secara energi.

Secara keseluruhan, smart grid mendukung pembangunan berkelanjutan dengan mendorong optimalisasi energi terbarukan, mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil, dan mengurangi emisi karbon. Teknologi ini tidak hanya menghemat biaya tetapi juga menjadikan bangunan lebih ramah lingkungan, menjadikannya pilihan yang ideal di tengah tantangan urbanisasi yang pesat. Dengan demikian, implementasi smart grid pada bangunan cerdas bukan hanya langkah menuju efisiensi energi, tetapi juga fondasi penting untuk menciptakan lingkungan perkotaan yang lebih hijau, berkelanjutan, dan tangguh di masa depan.

Daftar Pustaka

Farhangi, H. (2010). “Jalan Menuju Smart Grid.” IEEE Power and Energy Magazine, 8(1), 18–28. doi:10.1109/MPE.2009.934876

Gungor, V. C., Sahin, D., Kocak, T., Ergut, S., Buccella, C., Cecati, C., & Hancke, G. P. (2013). “Sebuah Survei tentang Potensi Aplikasi Smart Grid dan Persyaratan Komunikasi.” lEEE Transactions on Industrial Informatics, 9(1), 28–42. doi:10.1109/TII.2012.2218253

Li, H., & Wen, J. (2014). “Tinjauan Pemodelan Energi Bangunan untuk Pengendalian dan Operasi.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 37, 517–537. doi:10.1016/j.rser.2014.05.056

Ramchurn, S. D., Vytelingum, P., Rogers, A., & Jennings, N. R. (2012). “Menyematkan ‘Kepintaran’ dalam Smart Grid: Tantangan Besar bagi Kecerdasan Buatan.” Communications of the ACM, 55(4), 86–97. doi:10.1145/2133806.2133825

Zhou, K., Fu, C., & Yang, S. (2016). “Manajemen Energi Pintar Berbasis Big Data: Dari Big Data menuju Big Insights.” *Renewable and Sustainable Energy Reviews*, 56, 215–225. doi:10.1016/j.rser.2015.11.050

Gellings, C. W. (2009). Smart Grid: Mendukung Efisiensi Energi dan Respon Permintaan. The Fairmont Press, Inc.

International Energy Agency (IEA). (2017). Digitalisasi dan Energi. Paris: IEA. Tersedia di: https://www.iea.org/reports/digitalization-and-energy

U.S. Department of Energy (DOE). (2015). Tinjauan Teknologi Empat Tahunan: Penilaian Teknologi Energi dan Peluang Penelitian. Washington, D.C.: DOE. Tersedia di: https://www.energy.gov/quadrennial-technology-review

Wu, G., Xia, Q., & Zhang, H. (2017). “Respon Permintaan dalam Smart Grid: Sebuah Tinjauan.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 75, 35–53. doi:10.1016/j.rser.2016.10.061

Momoh, J. A. (2012). Smart Grid: Dasar-dasar Desain dan Analisis. Wiley-IEEE Press.