Para peneliti terus mencari cara agar bangunan tidak hanya berfungsi sebagai tempat berlindung, tetapi juga mampu menghasilkan energi dan meningkatkan keselamatan penghuninya. Salah satu inovasi terbaru datang dari pengembangan genteng pintar berbasis teknologi termoelektrik yang dapat memanen energi matahari sekaligus memberikan peringatan dini ketika terjadi kebakaran. Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Advanced Composites and Hybrid Materials pada tahun 2026 ini menunjukkan bagaimana inspirasi dari arsitektur tradisional dapat melahirkan solusi modern bagi tantangan bangunan masa depan.

Konsep smart building dan green building semakin mendapat perhatian di berbagai negara. Smart building mengacu pada bangunan yang mampu memanfaatkan teknologi untuk meningkatkan efisiensi, kenyamanan, dan keamanan. Sementara itu, green building berfokus pada pengurangan dampak lingkungan melalui penggunaan energi yang lebih efisien dan material yang lebih berkelanjutan. Dalam konteks tersebut, para peneliti menghadirkan perangkat berbentuk genteng yang mampu menjalankan dua fungsi sekaligus, yaitu menghasilkan listrik dari panas matahari dan mendeteksi kebakaran secara mandiri.

Baca juga artikel tentang: Arsitektur Di Era AI: Bagaimana Teknologi Membentuk Kota Yang Lebih Hijau Dan Efisien

Teknologi yang menjadi dasar penelitian ini dikenal sebagai teknologi termoelektrik. Teknologi tersebut memanfaatkan perbedaan suhu untuk menghasilkan energi listrik. Ketika satu sisi material memiliki temperatur lebih tinggi dibanding sisi lainnya, elektron akan bergerak dari daerah panas menuju daerah yang lebih dingin. Pergerakan elektron inilah yang menghasilkan tegangan listrik. Fenomena tersebut dikenal sebagai Efek Seebeck dan telah lama digunakan dalam berbagai aplikasi ilmiah maupun industri.

Meskipun teknologi termoelektrik bukan hal baru, penerapannya pada bangunan masih relatif terbatas. Sebagian besar bangunan modern masih mengandalkan panel surya sebagai sumber energi terbarukan. Panel surya memang sangat efektif menghasilkan listrik, tetapi kinerjanya sangat bergantung pada intensitas cahaya. Teknologi termoelektrik menawarkan pendekatan yang berbeda karena memanfaatkan panas dan perbedaan temperatur yang terjadi secara alami pada struktur bangunan.

Hal yang membuat penelitian ini menarik adalah sumber inspirasinya. Para ilmuwan mempelajari desain genteng tradisional yang banyak ditemukan pada bangunan kuno di Tiongkok dan kawasan Asia Timur. Genteng tradisional memiliki bentuk melengkung dan tersusun saling bertumpuk. Desain tersebut ternyata tidak hanya memiliki nilai estetika, tetapi juga memberikan keuntungan fungsional yang sangat penting.

Permukaan genteng yang melengkung mampu menangkap sinar matahari lebih efektif dibanding permukaan datar biasa. Pada saat yang sama, ruang kosong yang terbentuk di antara susunan genteng menciptakan sirkulasi udara alami. Sirkulasi tersebut membantu menjaga bagian bawah tetap lebih dingin dibanding bagian atas yang terkena sinar matahari langsung. Perbedaan suhu antara kedua sisi inilah yang menjadi kunci bagi sistem termoelektrik untuk menghasilkan energi listrik.

Para peneliti kemudian mengembangkan perangkat berbentuk genteng yang meniru karakteristik tersebut. Mereka menggunakan material komposit berbasis lignin dan karbon nanotube. Lignin merupakan senyawa alami yang banyak ditemukan pada kayu dan sering dianggap sebagai limbah dalam industri pulp dan kertas. Pemanfaatan lignin menunjukkan bahwa teknologi canggih tidak selalu memerlukan bahan yang mahal atau sulit diperoleh. Sebaliknya, bahan yang selama ini kurang dimanfaatkan dapat menjadi bagian penting dalam inovasi berkelanjutan.

Material komposit yang digunakan memiliki kemampuan fototermal yang sangat baik. Kemampuan ini memungkinkan material menyerap energi matahari dan mengubahnya menjadi panas secara efisien. Ketika panas terkumpul pada bagian atas perangkat dan bagian bawah tetap relatif dingin berkat ventilasi alami, terciptalah gradien suhu yang besar. Kondisi tersebut meningkatkan kemampuan sistem untuk menghasilkan energi listrik.

Integrasi perangkat termoelektrik berbentuk genteng pada atap bangunan untuk memanen energi dari perbedaan suhu, dengan karakterisasi hubungan tegangan, arus, daya keluaran, dan kinerja pada berbagai gradien temperatur (Ding, dkk. 2026).

Hasil pengujian menunjukkan performa yang cukup menjanjikan. Dalam simulasi penyinaran matahari, perangkat mampu menghasilkan perbedaan suhu hingga mendekati 60 Kelvin. Perangkat yang terdiri atas 20 elemen termoelektrik menghasilkan tegangan sekitar 60 milivolt dengan daya maksimum mencapai 11,9 mikrowatt.

Sekilas angka tersebut tampak kecil jika dibandingkan kebutuhan listrik rumah tangga. Namun para peneliti tidak merancang teknologi ini untuk menggantikan panel surya atau jaringan listrik utama. Mereka mengembangkan perangkat ini sebagai sumber energi bagi sensor dan perangkat elektronik berdaya rendah yang banyak digunakan dalam sistem smart building.

Saat ini bangunan modern menggunakan berbagai jenis sensor untuk memantau suhu, kelembapan, kualitas udara, kondisi struktur, hingga tingkat keamanan. Sebagian besar sensor tersebut masih bergantung pada baterai yang harus diganti secara berkala. Jika sebuah bangunan memiliki ratusan bahkan ribuan sensor, proses penggantian baterai dapat menjadi pekerjaan yang rumit dan mahal. Kehadiran sumber energi mandiri seperti genteng termoelektrik dapat membantu mengurangi ketergantungan tersebut.

Selain menghasilkan listrik, perangkat ini memiliki fungsi kedua yang tidak kalah penting, yaitu sebagai sistem peringatan kebakaran. Ketika kebakaran terjadi, suhu di sekitar perangkat akan meningkat secara drastis dalam waktu singkat. Peningkatan suhu tersebut menghasilkan perbedaan temperatur yang jauh lebih besar dibanding kondisi normal. Akibatnya, perangkat menghasilkan sinyal listrik yang lebih kuat dan dapat digunakan sebagai indikator adanya kebakaran.

Keunggulan utama sistem ini terletak pada kemampuannya bekerja tanpa sumber listrik eksternal. Banyak sensor kebakaran konvensional memerlukan daya listrik atau baterai agar tetap beroperasi. Sebaliknya, sistem termoelektrik ini memanfaatkan panas dari kebakaran itu sendiri untuk menghasilkan sinyal peringatan. Dengan kata lain, perangkat dapat berfungsi sebagai alarm yang menyalakan dirinya sendiri.

Pengujian laboratorium menunjukkan bahwa perangkat mampu merespons perubahan suhu dengan sangat cepat. Waktu respons yang tercatat bahkan kurang dari seperlima detik. Respons yang cepat sangat penting karena setiap detik dapat menentukan keberhasilan upaya pencegahan penyebaran api pada tahap awal kebakaran.

Para peneliti juga mengintegrasikan sistem ini dengan teknologi komunikasi nirkabel. Ketika mendeteksi kondisi yang mengindikasikan kebakaran, perangkat dapat mengirimkan sinyal ke telepon pintar atau pusat kontrol bangunan. Kemampuan tersebut membuka peluang integrasi yang lebih luas dengan sistem Internet of Things yang kini semakin banyak digunakan dalam pengelolaan gedung modern.

Potensi penerapan teknologi ini tidak hanya terbatas pada bangunan baru. Bangunan bersejarah dan situs warisan budaya juga dapat memperoleh manfaat besar. Banyak bangunan kuno yang menggunakan material kayu memiliki risiko kebakaran yang tinggi. Namun pemasangan sistem keamanan modern sering kali menimbulkan tantangan karena dapat mengubah karakter asli bangunan tersebut. Bentuk perangkat yang menyerupai genteng tradisional memungkinkan integrasi yang lebih harmonis tanpa mengurangi nilai arsitektural dan historis bangunan.

Penelitian ini menunjukkan bahwa inovasi masa depan tidak selalu lahir dari pendekatan yang sepenuhnya baru. Terkadang solusi terbaik muncul ketika ilmuwan memadukan teknologi modern dengan kebijaksanaan desain yang telah berkembang selama ratusan tahun. Genteng termoelektrik ini menjadi contoh bagaimana arsitektur tradisional dapat memberikan inspirasi bagi pengembangan bangunan yang lebih cerdas, lebih aman, dan lebih ramah lingkungan.

Meskipun masih memerlukan pengembangan lebih lanjut sebelum digunakan secara luas, hasil penelitian ini memberikan gambaran menarik tentang masa depan smart building. Suatu hari nanti, atap bangunan mungkin tidak hanya berfungsi sebagai pelindung dari panas dan hujan, tetapi juga sebagai pembangkit energi mini sekaligus penjaga keselamatan yang bekerja secara mandiri. Melalui perpaduan antara sains material, energi terbarukan, dan desain arsitektur tradisional, para peneliti telah membuka jalan menuju generasi baru bangunan berkelanjutan yang mampu menjawab tantangan lingkungan dan keamanan di masa depan.

Baca juga artikel tentang: Arsitektur Front End Cerdas Untuk Aplikasi Cepat, Aman, Dan Siap Masa Depan

REFERENSI:

Ding, Zhaofu dkk. 2026. Tile-shaped thermoelectric devices for solar energy harvesting and fire warning in oriental ancient architectures. Advanced Composites and Hybrid Materials.