Building Integrated Photovoltaic: Upaya Mewujudkan Net Zero Energy pada Bangunan

Menurut data dari The Council on Tall Buildings and Urban Habitat (CTBUH), pada tanggal 25 Agustus 2022, Indonesia menempati peringkat ke-8 di antara negara-negara dengan jumlah gedung pencakar langit terbanyak di dunia. Indonesia memiliki 129 gedung pencakar langit dengan ketinggian lebih dari 150 meter, serta 48 gedung dengan ketinggian lebih dari 200 meter. Salah satu bangunan tinggi yang mencapai tinggi lebih dari 300 meter adalah Autograph Tower dan telah selesai dibangun pada tahun 2022 lalu.

Sebuah penelitian yang dilakukan di Institut Energi Universitas California mengungkapkan bahwa penggunaan listrik, per meter persegi luas lantai, hampir dua setengah kali lebih besar di gedung perkantoran bertingkat tinggi dengan 20 lantai atau lebih dibandingkan di gedung bertingkat rendah dengan 6 lantai atau kurang. Penggunaan gas juga meningkat mencapai 40% seiring dengan ketinggian. Akibatnya, total emisi karbon dari gas dan listrik gedung bertingkat dua kali lebih tinggi dibandingkann gedung bertingkat rendah.  Berdasarkan data dari Green Building Council Indonesia, pemakaian listrik di gedung-gedung perkantoran di Indonesia dua kali lipat lebih boros daripada bangunan-bangunan yang sama di Malaysia ataupun Singapura yang hanya memakai listrik 100 kWh/m2/tahun. 

Seiring dengan semakin minimnya lahan dan pertumbuhan ekonomi maka akan semakin mendorong bertambahnya gedung-gedung tinggi di Indonesia. Hal ini juga akan mendorong tingginya penggunaan energi serta peningkatan emisi karbon sehingga akan menyebabkan urban heat island di perkotaan Indonesia. Urban heat island terjadi ketika suhu di wilayah perkotaan menjadi lebih tinggi daripada di wilayah pedesaan di sekitarnya. Oleh karena itu dibutuhkan suatu upaya dalam mewujudkan net zero energy pada bangunan-bangunan tinggi di Indonesia untuk meminimalisir terjadinya urban heat island, pengurangan emisi gas rumah kaca, dan perubahan iklim.

Net zero energy building merupakan metode desain dan konstruksi yang bertujuan untuk mencapai bangunan yang efisien energi, terhubung ke jaringan listrik, dan mampu menghasilkan energi dari sumber-sumber terbarukan untuk memenuhi kebutuhan energi sendiri. Hal ini dapat membuat bangunan memiliki konsumsi energi total berjumlah nol sehingga total energi konvensional yang digunakan oleh bangunan per tahun sama dengan jumlah energi terbarukan yang dihasilkan bangunan tersebut.

Salah satu upaya dalam mewujudkan net zero energy building adalah dengan menerapkan teknologi yang bernama “Building Integrated Photovoltaic (BIPV)”. Building Integrated Photovoltaic (BIPV) merupakan sistem pembangkit energi baru terbarukan pembangkit fotovoltaik yang secara sekaligus menjadi struktur bangunan yang terintegrasi dan esensial sehingga dapat membangkitkan energi sekaligus menjadi atap gedung bangunan. Secara sederhana, BIPV merupakan sebuah panel surya yang terintegrasi ke dalam struktur dan selubung bangunan. 

BIPV mempunyai fungsi ganda yaitu dapat sebagai lapisan luar suatu struktur bangunan dan juga menghasilkan listrik yang dapat digunakan di lokasi tersebut ataupun diekspor ke jaringan listrik. Sistem BIPV dapat memberikan penghematan material dan biaya listrik, mengurangi polusi, dan menambah daya tarik arsitektur suatu bangunan.

Baca juga : BSI Mitra Plasma Sawit Komit Wujudkan Net Zero Emission

Sistem BIPV yang lengkap meliputi :

1. Modul PV (yang mungkin berupa film tipis atau kristal, transparan, semi transparan, atau buram)
2. Pengontrol muatan, untuk mengatur daya masuk dan keluar dari bank penyimpanan baterai (dalam sistem yang berdiri sendiri)
3. Sistem penyimpanan tenaga listrik, umumnya terdiri dari jaringan utilitas dalam sistem interaktif utilitas atau, sejumlah baterai dalam sistem yang berdiri sendiri;
4. Peralatan konversi daya termasuk inverter untuk mengubah output DC modul PV menjadi AC yang kompatibel dengan jaringan utilitas;
5. Pasokan listrik cadangan seperti generator diesel (opsional-biasanya digunakan dalam sistem yang berdiri sendiri)
6. Dukungan yang sesuai dan pemasangan perangkat keras, perkabelan, dan pemutusan keselamatan.

Gambar 1.2 10 Diagram Sistem BIPV. (Sumber: Murdoch University Energy Research and Innovation Group)

Sistem BIPV dapat terhubung ke jaringan utilitas yang ada atau dapat dibuat sebagai sistem mandiri yang berdiri sendiri (off-grid). Keuntungan dari produksi listrik saat digunakan termasuk mengurangi kerugian transmisi dan distribusi bagi penyedia layanan listrik (dikenal sebagai 'dukungan jaringan listrik') serta pengurangan tagihan listrik bagi konsumen melalui pengelolaan puncak produksi dengan periode permintaan puncak. Selain itu, bangunan yang menghasilkan listrik melalui sumber energi terbarukan mengurangi ketergantungan pada generator utilitas konvensional dan seringkali mengurangi total emisi gas penyebab perubahan iklim.

BIPV dapat diaplikasikan ke dalam elemen-elemen arsitektural bangunan yaitu sebagai berikut :

• Fasad

BIPV dapat diintegrasikan ke sisi bangunan, menggantikan jendela kaca tradisional dengan film tipis semi-transparan atau panel surya kristal. Permukaan ini memiliki lebih sedikit akses terhadap sinar matahari langsung dibandingkan sistem atap, namun biasanya menawarkan area yang lebih luas. Dalam aplikasi retrofit, panel PV juga dapat digunakan untuk menyamarkan eksterior bangunan yang tidak menarik atau rusak.

• Atap

Dalam aplikasi ini, material BIPV menggantikan material atap atau, dalam beberapa kasus, atap itu sendiri. Beberapa perusahaan menawarkan atap surya terintegrasi yang terbuat dari kaca laminasi; yang lain menawarkan “sirap” tenaga surya yang dapat dipasang sebagai pengganti sirap atap biasa.

• Kaca

Sel surya ultra-tipis dapat digunakan untuk membuat permukaan semi transparan, yang memungkinkan cahaya matahari menembus sekaligus menghasilkan listrik. Ini sering digunakan untuk membuat skylight PV atau rumah kaca.

Baca juga : Subholding Upstream Pertamina Bukukan Value Creation Real Hingga Rp 1,5 Triliun

Gambar 1.3 Pengaplikasian BIPV (Sumber: Penulis)

Dengan peran ganda ini, sistem BIPV menghadirkan beragam keuntungan. Sistem ini dapat membantu mengurangi konsumsi material bangunan dan memperkecil penggunaan ruang, sehingga mengurangi biaya listrik. Selain itu, BIPV juga memiliki dampak positif terhadap lingkungan dengan mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan mengurangi emisi gas rumah kaca yang merusak lapisan ozon. Selain manfaat-manfaat tersebut, BIPV juga memberikan nilai tambah estetika pada arsitektur bangunan yang bersangkutan, yaitu sebagai berikut :

• Memenuhi kebutuhan pencahayaan bangunan

Komponen BIPV saat diaplikasikan dapat menyesuaikan susunan sel surya yang ada dengan transmitansi cahaya tertentu.

• Memenuhi persyaratan kinerja keselamatan gedung

Ketebalan kaca gedung disatukan dengan komponen panel surya memiliki ketangguhan dan elastisitas yang baik dan tahan terhadap goncangan maupun terpaan bahan-bahan alam.

• Integrasi arsitektur

Penggunaan BIPV memberikan nilai estetika tambahan pada struktur bangunan. Ini dapat mengurangi paparan langsung sinar matahari serta perlindungan terhadap erosi hujan, sambil tetap mempertahankan penampilan visual bangunan yang utuh. Hal ini bertujuan untuk menciptakan harmoni visual yang optimal dengan desain bangunan.

Berdasarkan uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa Building Integrated Photovoltaic dapat menjadi salah satu upaya efektif dalam penghematan energi dan pemanfaatan energi terbarukan sehingga dapat mewujudkan net zero energy pada bangunan-bangunan tinggi di Indonesia yang akan terus bertambah di masa yang akan datang seiring semakin minimnya lahan dan pertumbuhan ekonomi.

DAFTAR PUSTAKA

Baca juga : Bey Machmudin: Integrasi Data Tingkatkan Penerimaan Pajak

Thaib, Razali., dkk. 2019. Analisis Pemanfaatan Material Berubah Fasa Sebagai Pengatur Temperatur Sistem Building Integrated Photovoltaics (BIPV). Proceeding Seminar Nasional Politeknik Negeri Lhokseumawe.

https://www.seia.org/initiatives/building-integrated-photovoltaics/ , Building-Integrated Photovoltaics, diakses pada tanggal 14 April 2024

https://solarfunda.com/building-integrated-photovoltaics/ , Building Integrated Photovoltaics: Benefits, Drawbacks & Cost of BIPV, diakses pada tanggal 14 April 2024 

Bintang Bella Ersa Mayori Mahulae
Mahasiswi Arsitektur Undip

Update berita dan artikel RM.ID menarik lainnya di Google News

Dapatkan juga update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari RM.id. Mari bergabung di Grup Telegram "Rakyat Merdeka News Update", caranya klik link https://t.me/officialrakyatmerdeka kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.