Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam upaya untuk mengatasi tantangan perubahan iklim dan kebutuhan pangan yang terus meningkat, inovasi dalam teknologi pertanian menjadi sangat penting. Salah satu pendekatan yang menjanjikan adalah pengembangan greenhouse agrivoltaik, yang mengintegrasikan panel fotovoltaik (PV) dengan pertanian. Penelitian ini menyoroti pengembangan sebuah ‘test cell’ greenhouse yang tidak hanya berfungsi sebagai tempat tumbuh tanaman, tetapi juga memanfaatkan limbah panas dari panel PV untuk memperpanjang musim tanam. Ini adalah langkah signifikan dalam memadukan energi terbarukan dengan praktik pertanian yang berkelanjutan.
Pengukuran yang dilakukan selama satu tahun mencakup berbagai parameter penting seperti kelembapan relatif, suhu udara internal, radiasi matahari yang masuk, kecepatan angin, dan arah angin. Data ini sangat berharga untuk memahami dinamika lingkungan dalam greenhouse dan bagaimana faktor-faktor tersebut saling berinteraksi. Dengan menggunakan model transportasi panas dan kelembapan yang bersifat 1-D dan transien, serta model bayangan, peneliti dapat memvalidasi hasil eksperimen dan mendapatkan wawasan yang lebih dalam mengenai efisiensi sistem.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa desain greenhouse ini berhasil menjaga suhu udara di dalamnya tetap di atas suhu ambient sepanjang tahun. Menariknya, suhu di dalam test cell berada di bawah titik beku 36% lebih sedikit dibandingkan dengan suhu ambient. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan panel PV tidak hanya menghasilkan energi, tetapi juga berkontribusi pada pengaturan suhu yang lebih baik di dalam greenhouse, yang sangat penting untuk pertumbuhan tanaman, terutama di musim dingin.
Eksperimen pertumbuhan tanaman yang dilakukan dengan menggunakan kale (Brassica oleraceae), tanaman yang toleran terhadap bayangan, menunjukkan bahwa tanaman ini dapat tumbuh dengan baik di dalam test cell sepanjang musim dingin. Ini adalah temuan yang menggembirakan, karena menunjukkan potensi untuk meningkatkan ketahanan pangan di daerah dengan iklim yang lebih dingin. Dengan memanfaatkan limbah panas dari panel PV, greenhouse ini dapat menciptakan lingkungan yang lebih menguntungkan bagi pertumbuhan tanaman, bahkan di luar musim tanam tradisional.
Simulasi yang dilakukan dalam penelitian ini juga memberikan wawasan penting mengenai skala dan desain greenhouse. Ditemukan bahwa memperbesar ukuran greenhouse akan meningkatkan suhu udara di dalamnya, yang dapat lebih mendukung pertumbuhan tanaman. Namun, menariknya, jika panel PV digunakan untuk memberi daya pada beban listrik, suhu di dalam cell akan menurun. Ini menunjukkan adanya trade-off yang perlu dipertimbangkan dalam desain sistem agrivoltaik, di mana kebutuhan energi harus diseimbangkan dengan kebutuhan untuk menjaga suhu yang optimal bagi pertumbuhan tanaman.
Dari perspektif teknik sistem termal dan energi terbarukan, penelitian ini membuka peluang baru untuk mengembangkan sistem pertanian yang lebih efisien dan berkelanjutan. Integrasi teknologi PV dengan praktik pertanian tidak hanya dapat meningkatkan produktivitas, tetapi juga mengurangi ketergantungan pada sumber energi fosil. Dengan memanfaatkan sumber daya yang ada secara lebih efisien, kita dapat menciptakan sistem pertanian yang lebih ramah lingkungan dan berkelanjutan.
Secara keseluruhan, inovasi agrivoltaik yang ditunjukkan dalam penelitian ini merupakan langkah maju yang signifikan dalam mengatasi tantangan pertanian modern. Dengan memanfaatkan energi surya dan mengoptimalkan penggunaan ruang, kita dapat menciptakan solusi yang tidak hanya meningkatkan hasil pertanian, tetapi juga berkontribusi pada keberlanjutan lingkungan. Penelitian lebih lanjut dan pengembangan teknologi ini akan sangat penting untuk mewujudkan potensi penuh dari sistem agrivoltaik dalam mendukung ketahanan pangan global di masa depan.