Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Dalam era modern ini, sistem pemanas, ventilasi, dan pendinginan udara (HVAC) telah menjadi teknologi yang sangat penting untuk meningkatkan kenyamanan manusia dan produktivitas pertanian. Namun, tantangan besar yang dihadapi adalah tingginya konsumsi energi yang dihasilkan oleh sistem HVAC, yang sering kali menyebabkan lonjakan permintaan daya puncak. Hal ini memerlukan langkah-langkah mitigasi yang memadai untuk menjaga stabilitas jaringan listrik dan memastikan bahwa konsumsi daya tidak melebihi batas maksimum yang diizinkan. Oleh karena itu, penelitian ini menawarkan solusi inovatif melalui penerapan skema kontrol prediktif model (MPC) untuk pengelolaan bersama dispatch generasi hibrida dan respons permintaan yang dapat diatur dari sistem HVAC dalam mikrogrid.
Skema MPC yang diusulkan mengelola secara simultan energi yang dihasilkan, perangkat penyimpanan, dan beban yang dapat dikendalikan. Pendekatan ini bertujuan untuk meningkatkan kinerja mikrogrid tanpa mengorbankan kenyamanan termal. Strategi respons permintaan diterapkan secara eksplisit dengan membatasi beban yang dapat dikendalikan dan secara implisit dengan mengoptimalkan operasi sistem melalui inersia termalnya. Dengan menggunakan model parameter variabel linier (LPV) untuk sistem HVAC dan bank baterai, serta prediksi kasar untuk suhu eksternal, generasi terbarukan, dan permintaan yang tidak dapat diatur, skema ini menunjukkan fleksibilitas yang tinggi dalam menghadapi ketidakpastian.
Salah satu keunggulan dari MPC adalah kemampuannya untuk mentolerir ketidaksesuaian besar antara model dan tanaman, sehingga model prediksi yang sederhana dapat digunakan untuk peramalan yang diperlukan. Dengan memanfaatkan sinyal penjadwalan model LPV, parameter variabel waktu dapat diprediksi untuk meningkatkan kontrol umpan balik dan umpan maju. Formulasi MPC yang layak untuk prosesor tertanam juga dikembangkan untuk operasi off-grid dan terhubung ke jaringan, menjadikannya solusi yang adaptif untuk berbagai kondisi.
Penelitian ini menerapkan skema yang dikembangkan pada dua studi kasus yang menarik di Argentina: sebuah peternakan unggas otomatis yang terisolasi dari jaringan listrik dan sebuah fasilitas kesehatan yang terhubung ke jaringan dengan tagihan listrik yang tinggi akibat penalti. Hasil simulasi menunjukkan efektivitas dan manfaat ekonomi dari strategi manajemen yang diusulkan. Dalam kasus terisolasi, sistem ini berhasil menghemat 55% bahan bakar dan memanfaatkan sumber daya dengan lebih baik dibandingkan dengan pengendali berbasis aturan konvensional.
Lebih lanjut, dalam kasus yang terhubung ke jaringan, sistem ini memberikan penghematan tagihan bulanan sebesar 26% dan penghematan investasi hingga 750%. Angka-angka ini menunjukkan bahwa penerapan kontrol prediktif model tidak hanya meningkatkan efisiensi energi tetapi juga memberikan dampak ekonomi yang signifikan bagi pengguna. Hal ini sangat penting, terutama di negara-negara berkembang di mana biaya energi dapat menjadi beban yang berat bagi industri dan fasilitas kesehatan.
Dari perspektif teknik sistem termal dan energi terbarukan, penelitian ini menyoroti pentingnya integrasi teknologi canggih dalam pengelolaan energi. Dengan memanfaatkan kontrol prediktif dan model yang adaptif, kita dapat menciptakan sistem HVAC yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Ini sejalan dengan tujuan global untuk mengurangi emisi karbon dan meningkatkan keberlanjutan dalam penggunaan energi.
Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan kontribusi yang berarti dalam pengembangan solusi inovatif untuk tantangan energi yang dihadapi oleh sistem HVAC. Dengan pendekatan yang tepat, kita dapat mencapai keseimbangan antara kenyamanan termal, efisiensi energi, dan keberlanjutan, yang merupakan kunci untuk masa depan yang lebih baik dalam pengelolaan sumber daya energi.
