Energi menjadi urat nadi kehidupan gedung modern. Listrik mengalir untuk menyalakan lampu, komputer, pendingin ruangan, lift, hingga sistem keamanan. Di saat yang sama, semakin banyak gedung yang mulai memanfaatkan energi terbarukan dan bahkan memiliki kendaraan listrik yang terhubung ke jaringan daya. Semua ini membuat pengelolaan energi menjadi semakin kompleks. Sebuah penelitian yang terbit tahun 2025 di jurnal Building Simulation membahas cara baru untuk mengatur penggunaan energi gedung secara cerdas, terutama dengan mempertimbangkan kendaraan listrik dan pasar energi harian.

Penelitian ini berangkat dari kenyataan bahwa struktur energi global sedang berubah. Banyak negara beralih ke energi rendah karbon, memperbanyak kendaraan listrik, dan mendorong penggunaan energi terbarukan. Gedung tidak lagi sekadar konsumen energi. Kini, gedung juga bisa menyimpan, mengatur, dan bahkan menjual energi kembali ke jaringan. Kondisi ini menciptakan peluang sekaligus tantangan besar: bagaimana mengatur semua aliran energi itu secara efisien setiap hari.

Salah satu konsep penting dalam penelitian ini adalah manajemen energi “day ahead” atau satu hari sebelumnya. Pasar energi di banyak negara bekerja berdasarkan prediksi kebutuhan listrik esok hari. Pengelola energi harus memperkirakan berapa banyak listrik yang akan dipakai, kapan puncak konsumsi terjadi, dan berapa biaya yang dibutuhkan. Keputusan ini akan memengaruhi operasi gedung selama 24 jam berikutnya. Jika perkiraan meleset, biaya bisa membengkak atau pasokan energi menjadi tidak stabil.

Baca juga artikel tentang: Paradigma Thermodynamic Dalam Desain Bangunan Hijau: Kajian Eksploratif

Gedung pintar modern biasanya memiliki sistem manajemen energi yang disebut Building Energy System atau BES. Sistem ini mengoordinasikan berbagai sumber dan beban energi di dalam gedung. Selain terhubung ke jaringan listrik umum, gedung juga bisa memiliki penyimpanan energi, sistem pemanas berbasis listrik, serta stasiun pengisian kendaraan listrik. Kendaraan listrik tidak hanya berfungsi sebagai alat transportasi. Baterai di dalamnya juga bisa bertindak sebagai penyimpan energi sementara. Pada saat tertentu, energi di dalam baterai kendaraan bahkan bisa kembali disalurkan untuk membantu sistem.

Arsitektur sistem energi smart building yang mengintegrasikan aliran listrik, panas, gas, dan karbon antara beban gedung (seperti EV dan pendingin), sumber energi (seperti PV, turbin gas, dan boiler gas), serta jaringan distribusi listrik, jaringan gas, dan pasar karbon untuk mengoptimalkan konsumsi energi dan emisi (Zhao, dkk. 2025).

Namun pengelolaan energi tidak selalu berjalan mulus. Harga listrik bisa berubah ubah. Jumlah kendaraan yang terhubung bisa berbeda setiap hari. Cuaca memengaruhi kebutuhan pendingin atau pemanas. Semua faktor ini membuat perhitungan menjadi penuh ketidakpastian. Jika pengelola salah mengambil keputusan, biaya energi meningkat dan emisi karbon ikut naik.

Untuk menghadapi ketidakpastian ini, para peneliti menggunakan pendekatan matematis yang disebut distributionally robust optimization atau DRO. Meski namanya rumit, intinya sederhana. Pendekatan ini membantu sistem mengambil keputusan terbaik meski data masa depan tidak pasti. Sistem menghitung berbagai kemungkinan skenario lalu memilih strategi yang paling aman dan efisien di antara semuanya. Metode ini mirip seperti seseorang yang mempersiapkan payung bukan hanya saat ramalan cuaca mengatakan hujan, tetapi juga saat kemungkinan hujan cukup tinggi.

Penelitian ini juga menggabungkan konsep demand side management atau DSM. DSM berfokus pada pengaturan beban listrik dari sisi pengguna. Dalam kasus ini, gedung bisa sedikit menaikkan atau menurunkan penggunaan listrik berdasarkan sinyal harga dari pasar energi. Jika harga sedang tinggi, sistem menunda penggunaan energi yang tidak mendesak. Jika harga sedang rendah, gedung bisa menyimpan energi ke dalam baterai atau memanfaatkan kendaraan listrik.

Salah satu inovasi lain yang diteliti adalah pemanfaatan sistem pemanas gedung sebagai penyimpan energi tidak langsung. Udara dan material bangunan memiliki sifat termal. Artinya, suhu tidak berubah secara instan. Peneliti memanfaatkan karakteristik ini untuk menyimpan energi dalam bentuk panas. Dengan pengaturan yang cermat, gedung bisa memanaskan ruangan sedikit lebih awal saat harga energi masih rendah lalu menurunkan konsumsi saat harga tinggi, tanpa mengurangi kenyamanan penghuni.

Untuk menguji pendekatan ini, para peneliti membangun model simulasi yang menggabungkan gedung, jaringan listrik, dan kendaraan listrik. Mereka merancang kerangka interaksi antara ketiganya untuk pasar energi harian. Dalam model tersebut, sistem BES membuat jadwal operasi sehari sebelumnya, termasuk kapan mengisi baterai kendaraan listrik, kapan menggunakan energi jaringan, kapan memanfaatkan panas yang tersimpan, dan kapan mengurangi beban.

Perbandingan total biaya yang dihitung dengan metode optimasi ketidakpastian berbeda (SO, DRO, dan RO), menunjukkan bahwa SO memiliki biaya terendah sedangkan RO menghasilkan biaya tertinggi seiring kenaikan tingkat kepercayaan (Zhao, dkk. 2025).

Hasil simulasi menunjukkan bahwa strategi ini memberikan manfaat nyata. Biaya operasi total sistem energi gedung menurun lebih dari 26 persen. Penghematan ini terjadi karena sistem mampu memanfaatkan perubahan harga energi dengan cerdas sekaligus mengoptimalkan penyimpanan energi yang tersedia. Selain penghematan biaya, beban energi juga menjadi lebih stabil. Beban puncak berkurang sehingga jaringan listrik tidak perlu bekerja terlalu keras pada jam tertentu.

Pengurangan emisi karbon juga menjadi dampak penting. Saat sistem lebih efisien, energi tidak lagi terbuang percuma. Kendaraan listrik yang dahulu hanya dianggap sebagai alat transportasi kini juga berperan sebagai bagian dari ekosistem energi. Sinergi antara gedung, jaringan, dan kendaraan menciptakan sistem yang lebih tangguh dan fleksibel.

Semua ini sangat relevan dengan masa depan kota. Populasi meningkat dan lebih banyak kendaraan listrik akan memenuhi jalan. Jika tidak dikelola dengan baik, beban energi bisa melonjak tak terkendali. Namun dengan pendekatan cerdas seperti ini, gedung dapat bertindak sebagai pusat kendali energi yang membantu menyeimbangkan kebutuhan dan pasokan.

Tentu ada tantangan nyata dalam penerapan sistem ini di dunia praktik. Infrastruktur digital harus kuat. Data harus aman. Pemilik gedung perlu memahami cara kerja sistem. Namun penelitian ini memberikan landasan teoritis yang kuat untuk mengembangkan solusi praktis selanjutnya. Kombinasi teknologi sensor, kendaraan listrik, kecerdasan buatan, dan metode optimasi canggih memungkinkan terciptanya sistem energi yang lebih adil bagi lingkungan dan ekonomi.

Intinya, gedung masa depan tidak hanya meminum energi dari jaringan listrik. Gedung akan berpikir sebelum menggunakan energi, menimbang harga, kapasitas penyimpanan, kondisi kendaraan listrik, serta kenyamanan penghuni. Setiap keputusan diambil berdasarkan analisis cermat yang mempertimbangkan risiko dan ketidakpastian. Dengan cara ini, teknologi membantu kita hidup lebih nyaman tanpa membebani planet secara berlebihan.

Baca juga artikel tentang: Lebih Sehat dengan Bangunan Hijau: Mengapa Desain Ramah Lingkungan Dapat Meningkatkan Kualitas Hidup

REFERENSI:

Zhao, Bingxu dkk. 2025. Day-ahead energy management of a smart building energy system aggregated with electrical vehicles based on distributionally robust optimization. Building Simulation 18 (2), 339-352.