Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Pertumbuhan populasi yang pesat dan peningkatan standar hidup telah menyebabkan permintaan yang lebih tinggi akan pangan dan hasil pertanian. Namun, tantangan besar muncul akibat perubahan iklim, terutama peningkatan suhu rata-rata yang berdampak negatif pada pertanian. Di daerah dengan iklim panas dan kering, suhu dalam rumah kaca dapat mencapai tingkat yang jauh lebih tinggi daripada suhu lingkungan, yang berpotensi menyebabkan dehidrasi parah dan kematian tanaman. Oleh karena itu, penelitian ini menawarkan solusi inovatif melalui pengembangan sistem rumah kaca terintegrasi yang berkelanjutan dan tangguh untuk mengontrol iklim dalam rumah kaca.
Sistem yang diusulkan menggabungkan berbagai teknologi canggih, termasuk sistem fotovoltaik termal yang memanfaatkan transfer panas melalui peristiwa didih, penyimpanan energi termal berbasis material perubahan fase, sistem pendinginan absorpsi lithium bromide, dehumidifier, serta penukar panas tanah bor. Selain itu, atap selektif spektrum dirancang khusus untuk rumah kaca, yang berfungsi untuk mengoptimalkan pencahayaan dan mengurangi beban pendinginan. Dengan memanfaatkan sumber energi terbarukan seperti radiasi matahari, udara ambient, dan pendinginan geotermal, sistem ini mampu menyediakan listrik, pendinginan ruang, pendinginan udara, dan air irigasi.
Analisis termodinamika yang komprehensif dilakukan untuk mengevaluasi efisiensi energi dan eksrgi dari subsistem serta sistem secara keseluruhan. Hasil analisis menunjukkan efisiensi energi dan eksrgi keseluruhan masing-masing sebesar 43,36% dan 19,19%. Angka-angka ini menunjukkan bahwa sistem terintegrasi ini tidak hanya efisien dalam penggunaan energi, tetapi juga mampu memberikan kontribusi signifikan terhadap pengurangan emisi karbon yang dihasilkan dari penggunaan energi fosil.
Salah satu inovasi kunci dalam sistem ini adalah atap selektif spektrum yang secara signifikan mengurangi beban pendinginan maksimum hingga 29,2% dibandingkan dengan atap rumah kaca konvensional. Ini sangat penting dalam konteks iklim panas dan kering, di mana pengendalian suhu dalam rumah kaca menjadi tantangan utama. Dengan sistem ini, diharapkan tanaman dapat tumbuh dalam kondisi yang lebih optimal, meningkatkan hasil panen dan kualitas produk pertanian.
Dalam kondisi iklim panas dan kering yang diteliti, sistem ini mampu menghasilkan 33,28 kW pendinginan, 29,3 kW listrik, 8,36 L/jam air irigasi terdehumidifikasi, dan 250 m3/jam udara ventilasi kering. Hasil ini menunjukkan potensi besar dari sistem terintegrasi ini dalam mendukung pertanian berkelanjutan, terutama di daerah yang paling terpengaruh oleh perubahan iklim.
Analisis ekonomi yang dilakukan berdasarkan biaya siklus hidup menunjukkan bahwa sistem ini memiliki kelayakan ekonomi yang baik. Biaya levelized untuk pendinginan, listrik, dan air masing-masing tercatat sebesar 0,021 USD/kWhc, 0,0366 USD/kWhele, dan 8,8 USD/m3. Angka-angka ini menunjukkan bahwa sistem terintegrasi ini tidak hanya efisien secara teknis, tetapi juga kompetitif secara biaya, menjadikannya pilihan yang menarik bagi petani dan investor.
Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan wawasan yang berharga tentang bagaimana teknologi terintegrasi dapat digunakan untuk mengatasi tantangan pertanian di iklim yang semakin ekstrem. Dengan memanfaatkan sumber energi terbarukan dan teknologi inovatif, sistem rumah kaca ini tidak hanya menjanjikan peningkatan hasil pertanian, tetapi juga berkontribusi pada keberlanjutan lingkungan. Inovasi semacam ini sangat penting untuk memastikan ketahanan pangan di masa depan, terutama di daerah yang paling rentan terhadap dampak perubahan iklim.
