Ditulis oleh Nadia Mazaya Nur Fauzia.

PENDAHULUAN

Saat ini global warming telah menjadi masalah yang cukup signifikan di dunia. Bahkan menurut berita yang dikeluarkan oleh PBB bahwa saat ini dunia telah memasuki tahap global boiling. Penyebab dari global boiling salah satunya adalah efek gas rumah kaca yang berasal dari berbagai jenis gas, salah satunya yaitu CO2. Bangunan telah menyumbang lebih dari 30% gas CO2   per tahunnya sehingga beberapa negara mulai mencanangkan program Green Building (WGBC, 2018). Green building merupakan salah satu program pembangunan gedung yang mengedepankan faktor lingkungan dan faktor kesehatan manusia. Program ini dinilai dapat berkontribusi penuh dalam mencapai nilai SDGs, yaitu Inovasi, Industri dan Infrastruktur serta dapat berperan dalam pembangunan yang lebih tahan terhadap perubahan iklim (WGBC, 2018). Pada tahun 2022 hanya 60 gedung di Indonesia berhasil meraih sertifikat Green Building, dari total jumlah tersebut 35 gedung dengan rating gold dan 22 gedung rating platinum (Satria Islam P.S, 2023). Hal ini menunjukkan bahwa masih banyak gedung yang belum memenuhi aspek persyaratan dari green building, salah satunya sistem refrigerasi yang lebih ramah lingkungan. Saat ini penggunaan AC di Indonesia didominasi oleh vapor compressed system. Namun, penggunaan cairan refrigerant sebagai pendingin pada AC seperti HFC, CFC, dan HCFC menjadi masalah karena dapat merusak lapisan ozon dan menyumbang global warming. Oleh karena itu diperlukan sistem refrigerasi yang menggunakan refrigerant ramah lingkungan, salah satunya yaitu Vapor Absorption Refrigeration System (VARS). VARS merupakan sistem refrigerasi yang menggunakan NH3-Air atau LiBr-Air sebagai refrigerant nya (Cengel, 2015). Pada proses pendinginan menggunakan VARS, ada beberapa tahap salah satunya yaitu proses pemanasan larutan refrigerant melalui generator. Proses pemanasan larutan refrigerant yang dapat melalui beberapa jenis proses, yaitu pembakaran, menggunakan sumber banas seperti panas bumi ataupun menggunakan electric heater. Electric heater dinilai paling aman untuk kondisi bangunan kantor di perkotaan karena minimnya sumber panas yang tersedia.

Indonesia memiliki potensi energi angin yang cukup besar. Berdasarkan data Rencana Umum Energi Nasional, mengatakan bahwa potensi energi angin sebesar 60.647 MW untuk kecepatan aliran angin 4 meter/detik (Peraturan Presiden No. 22 Tahun 2017). Pemerintah Indonesia telah merencanakan untuk melakukan pembangunan infrastruktur lebih banyak lagi untuk pembangkit listrik tenaga angin karena tingginya potensi energi angin di Indonesia.

Teknologi pembangkit listrik tenaga angin atau bayu (PLTB) menjadi salah satu pembangkit listrik energi terbarukan yang ramah lingkungan dan memiliki potensi yang cukup baik untuk diimplementasikan (Prasetyo, 2019). Jenis pembangkit listrik ini mengadopsi konsep konversi energi kinetik menjadi energi listrik yang memanfaatkan energi kinetik dari aliran angin. Kelebihan utama dari pembangkit listrik tenaga angin tanpa baling baling (PLTB) melibatkan integrasinya yang mudah ke dalam bangunan, meminimalkan pergerakan eksternal, dan memastikan operasional yang andal. Oleh karena itu dengan mengintegrasikan kedua komponen ini menjadi satu sistem dapat menjadi salah satu pendukung untuk mewujudkan pembangunan green building yang berkelanjutan.

ISI

Mekanisme Kerja Kincir Angin Tanpa Baling-Baling

Mekanisme kerja Vortex Bladeless Wind Power Generator PLTB tanpa baling-baling menggunakan prinsip dari angin datang dapat menciptakan daerah dengan tekanan rendah di antara sepasang airfoil yang dicerminkan. Hisapan ini menarik aliran udara dari lubang (jet udara) di permukaan foil, mengambil udara dari interior airfoil berongga. Udara kemudian terhisap dan kemudian disuplai oleh manifold yang menggabungkan turbin dan generator.

PLTB tanpa baling-baling merupakan salah satu inovasi dalam teknologi generator tenaga karena perangkat ini didesain sedemikian rupa secara vertikal sehingga tidak memiliki gerakan eksternal dan mudah diintegrasikan ke dalam struktur bangunan. Oleh sebab itu, dengan ‘menyapu’ area angin yang luas melalui desain yang andal, pembangkit listrik tanpa baling-baling ini berhasil mengatasi tantangan yang sebelumnya menghambat solusi angin terdistribusi lainnya, menjadikannya solusi yang efektif dalam memainkan peran penting dalam pasar energi (Orrel et al., 2017).

Besar energi yang dihasilkan oleh VBWPG sendiri bergantung pada berbagai parameter dan asesmen, seperti ketinggian bangunan dan kekuatan aliran sumber angin di area tersebut. Aplikasi 10 unit VBWPG pada gedung dengan ketinggian 15m dengan rata-rata kecepatan aliran angin pertahun sekitar 6,0 m/s akan menghasilkan sekitar 100.000 kWh/tahun. VBWPG menghasilkan daya listrik AC dan Windgrabber controller juga menghasilkan output berupa listrik AC. Hal ini memungkinkan untuk integrasi jaringan listrik yang sederhana dan fleksibel. Di bawah ini merupakan desain dari Vortex BladelessWind Power Generator

.

Gambar 1. Desain VBWPG

.

Integrasi VBWPG dan Sistem VARS.

Gambar 2. Integrasi VBWPG dan VARS

Sesuai dengan Gambar 2 di atas, sistem ini dimulai dengan integrasi 10 unit wind power generator menghasilkan listrik dengan mengonversi energi kinetik angin menjadi energi listrik arus bolak-balik (AC). Setiap unit dapat menghasilkan 220 VAC, 3-fasa AC generator dan terkoneksi dengan AC collector grid oleh controller. controller berfungsi sebagai penyetabil kecepatan rotasi generator sehingga dapat mengoptimalkan pembangkitan energi baik dalam kondisi angin turbulensi. Selain itu, komponen ini juga berfungsi sebagai pengaman apabila terjadi hembusan angin berlebihan atau kendala jaringan. Output dari controller yaitu daya 110 VAC satu fasa. Sistem ini menggunakan penyimpanan energi baterai Lithium-Ion dan dipasang inverter untuk mengubah kembali arus DC menjadi AC. Listrik yang dihasilkan digunakan untuk menyuplai energi bagi heater dan electric pump pada sistem VARS.

  Keunggulan dari integrasi VBWPG dengan VARS antara lain: 1). VBWPG mampu memproduksi daya listrik dibandingkan panel surya pada luas area yang sama, terutama jika dipasang di wilayah dengan potensi angin yang stabil dan kekuatannya cukup. Dalam kondisi kecepatan angin yang stabil, VBWPG dapat menghasilkan listrik hingga 27,3 kWh per hari per unit, cukup untuk memenuhi kebutuhan energi sistem VARS. Hal ini memungkinkan green building untuk mengurangi ketergantungan pada listrik dari pembangkit berbasis fosil, yang menghasilkan emisi karbon tinggi.

Berdasarkan perhitungan, cooling load atau beban pendinginan bangunan yang mampu ditangani oleh sepuluh unit VBWPG pada sistem VARS adalah 249,28 kWh per hari, yang sesuai untuk kebutuhan gedung dengan kapasitas maksimal hingga 150 orang. VBWPG juga lebih fleksibel untuk diterapkan di area padat penduduk karena tidak memerlukan ruang besar dan tidak menimbulkan gangguan suara seperti turbin angin konvensional. Dengan memanfaatkan angin sebagai sumber energi, green building dapat sepenuhnya mandiri tanpa bergantung pada listrik dari jaringan yang berbasis fosil..

3. Keunggulan Sistem Refrigerasi VARS

Keunggulan integrasi VBWPG dengan VARS yaitu VBWPG mampu menghasilkan daya listrik yang lebih besar dibandingkan panel surya pada luas area yang sama, terutama di wilayah yang memiliki potensi angin yang konsisten. Dalam kondisi kecepatan angin yang stabil, VBWPG dapat menghasilkan listrik hingga 27,3 kWh per hari per unit, cukup untuk memenuhi kebutuhan energi sistem VARS. Hal ini memungkinkan green building untuk mengurangi ketergantungan pada listrik dari pembangkit berbasis fosil, yang menghasilkan emisi karbon tinggi.

Berdasarkan perhitungan, cooling load atau beban pendinginan bangunan yang mampu ditangani oleh sepuluh unit VBWPG pada sistem VARS adalah 249,28 kWh per hari, yang sesuai untuk kebutuhan gedung dengan kapasitas maksimal hingga 150 orang. VBWPG juga lebih fleksibel untuk diterapkan di area padat penduduk karena tidak memerlukan ruang besar dan tidak menimbulkan gangguan suara seperti turbin angin konvensional. Dengan memanfaatkan angin sebagai sumber energi, green building dapat sepenuhnya mandiri tanpa bergantung pada listrik dari jaringan yang berbasis fosil. Oleh karena itu dengan menggabungkan kedua komponen ini menjadi sistem yang terintegrasi akan cukup efektif untuk mengurangi emisi karbon saat ini.

PENUTUP

Penggunaan Vortex Bladeless Wind Power Generator pada Vapor Absorption Refrigeration System dalam green building adalah langkah inovatif yang mendukung pengembangan bangunan ramah lingkungan. Dengan teknologi ini, bangunan dapat memenuhi kebutuhan energi untuk pendinginan tanpa mengandalkan listrik berbasis fosil, yang akan mengurangi emisi karbon secara signifikan. Penelitian ini menyimpulkan bahwa VBWPG lebih efisien dibandingkan panel surya dalam menyediakan energi, dengan kinerja yang stabil sepanjang hari terlepas dari kondisi cuaca.

Namun, untuk mencapai efisiensi optimal, dibutuhkan penelitian lanjutan terkait peningkatan kapasitas listrik VBWPG dan VARS agar dapat berfungsi maksimal di berbagai kondisi lingkungan. Jika sistem ini dioptimalkan dan diterapkan secara luas, VBWPG dan VARS dapat menjadi solusi utama bagi bangunan berorientasi keberlanjutan di masa depan, memberikan kontribusi besar dalam memerangi perubahan iklim dan menciptakan kota yang lebih hijau dan lebih sehat..

DAFTAR PUSTAKA.

AEROMINE. The Motionless Wind Energy System. Aeromine Technologies, Inc. https://aerominetechnologies.com/.

Çengel, Y. A., & Boles, M. A. (2016). Thermodynamics: An engineering approach (8th ed.). McGraw-Hill Education. pp 633-635.

Orrell, A. C., Foster, N. F., Morris, S. L. and Homer, J. S., 2017. ‘2016 Distributed Wind Market Report’, Prepared for the U.S. Department of Energy Office of Energy Efficiency by the Pacific Northwest National Laboratory.

Prasetyo Adhi, 2019. ‘STUDI POTENSI PENERAPAN DAN PENGEMBANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN DI INDONESIA’, Jurnal Online Mahasiswa Teknik Elektro, Vol 1, No. 1.

Satria Islam Putra Sarabis. (2023). Green building Atau Bangunan Hijau: Masa Depan  pembangunan.  Kementerian  Keuangan. https://www.djkn.kemenkeu.go.id/kpknl-malang/baca-artikel/16032/Green- Building-atau-Bangunan-Hijau-Masa-Depan-Pembangunan.html.

WGBC. (2018). Advancing net zero: Why green building is crucial in the fight against  climate  change.  World  Green  Building Council. https://worldgbc.org/article/advancing-net-zero-why-green-building-is- crucial-in-the-fight-against-climate-change/ . Diakses tanggal 16 Juli 2024.

.

.