Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Pemanfaatan energi terbarukan untuk keperluan pertanian semakin menjadi fokus dalam menghadapi tantangan energi global dan keberlanjutan lingkungan. Salah satu inovasi yang sedang dikembangkan adalah optimalisasi sistem pemompaan air dengan sumber daya energi surya. Pada penelitian ini, pengembangan pengontrol optimal untuk sistem tenaga surya tanpa baterai yang terhubung dengan jaringan listrik digunakan untuk memenuhi kebutuhan irigasi. Tujuannya adalah untuk meminimalkan biaya operasional energi dari jaringan listrik dan memaksimalkan penggunaan tenaga surya.
Studi ini dilakukan di sebuah lahan pertanian di Kajiado, Kenya (latitude −1.6033257° dan longitude 36.7863352°), di mana sistem fotovoltaik (PV), listrik jaringan, pompa air, dan tangki penyimpanan air dipadukan menjadi model optimasi pemrograman linear biner. Model ini kemudian diselesaikan menggunakan solver intlinprog di MATLAB. Data konsumsi energi diperoleh melalui pencatat daya tiga fase, sedangkan data kebutuhan air dikumpulkan dengan menggunakan meter air di lokasi dan pengukur waktu.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa penggunaan pengontrol optimal dapat mengurangi biaya energi hingga 44,4%. Penggunaan energi fotovoltaik secara lebih efisien juga meningkat sebesar 24%, yang berdampak pada 3,6% lebih banyak air yang dapat dipompa dibandingkan dengan sistem tanpa pengontrol optimal.
Dalam perspektif Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, penelitian ini memberikan sumbangsih yang sangat penting. Sebab, salah satu tantangan besar dalam penggunaan energi terbarukan, khususnya tenaga surya, adalah variasi intensitas cahaya matahari berdasarkan lokasi geografis. Model pengontrol optimal ini tidak hanya memaksimalkan penggunaan energi surya tetapi juga memungkinkan penghematan energi dari jaringan listrik secara signifikan, memberikan solusi yang lebih hemat biaya untuk kebutuhan irigasi pertanian.
Salah satu aspek penting dari penelitian ini adalah integrasi antara data permintaan air dan energi yang digunakan. Seringkali dalam studi pemompaan air sebelumnya, hubungan antara kebutuhan air dan energi tidak diperhitungkan secara mendalam. Namun, dengan memperhitungkan interkoneksi tersebut, sistem yang diusulkan menjadi lebih efisien dan sesuai dengan kondisi di lapangan. Selain itu, pendekatan ini juga mempertimbangkan perbedaan intensitas energi terbarukan seperti tenaga surya di berbagai wilayah, yang memperkuat relevansi penelitian ini untuk diterapkan di berbagai kondisi geografis lainnya.
Pemanfaatan sistem fotovoltaik tanpa baterai juga merupakan keuntungan tambahan, karena mengurangi biaya penyimpanan energi yang umumnya mahal. Dengan demikian, sistem ini menjadi solusi yang lebih terjangkau bagi petani, terutama di wilayah pedesaan yang seringkali sulit mendapatkan akses ke energi listrik yang stabil.
Lebih jauh lagi, penelitian ini membuktikan bahwa teknologi pengontrol optimal dapat meningkatkan hasil irigasi dengan energi yang lebih sedikit. Dengan meningkatnya jumlah air yang dapat dipompa, maka efisiensi pertanian secara keseluruhan juga meningkat. Hal ini tentu akan sangat menguntungkan terutama di daerah-daerah yang rawan kekeringan dan memiliki keterbatasan akses terhadap air.
Penelitian ini membuka jalan bagi pengembangan lebih lanjut di bidang energi terbarukan, khususnya untuk keperluan pertanian. Selain itu, pendekatan yang digunakan juga dapat diterapkan pada berbagai sistem pemompaan air lainnya di luar pertanian, seperti distribusi air bersih untuk keperluan rumah tangga dan industri. Dalam jangka panjang, optimalisasi sistem semacam ini dapat menjadi solusi kunci untuk mencapai tujuan keberlanjutan energi global.
Kesimpulannya, studi ini menunjukkan potensi besar dalam penghematan energi dan peningkatan efisiensi melalui optimalisasi penggunaan tenaga surya di sektor pertanian. Dengan model pengontrol optimal yang diusulkan, petani dapat memanfaatkan sumber daya alam yang terbarukan secara lebih efisien dan mengurangi ketergantungan pada sumber energi tak terbarukan. Hal ini sejalan dengan upaya global untuk transisi menuju energi yang lebih bersih dan berkelanjutan.
