Sistem Pasokan Energi Terintegrasi pada Pertanian Berbasis Sumber Energi Terbarukan

(1)

Seri Konferensi IOP: Ilmu Pengetahuan Bumi dan Lingkungan

KERTAS - AKSES TERBUKA

Penggunaan sumber energi terbarukan dalam sistem pasokan energi terintegrasi untuk pertanian

Untuk mengutip artikel ini: D Kodirov et al 2020 IOP Conf. Ser: Lingkungan Bumi. Sci. 614 012007

Lihat artikel online untuk pembaruan dan penyempurnaan.

Anda mungkin juga menyukai

-Penilaian keberlanjutan skenario pasokan energi: studi kasus Mali Safiatou Mariko, Souleymane Sanogo, Rabani Adamou et al.

-Tinjauan lanjutan atas kebijakan mitigasi perubahan iklim di Jerman, Prancis, dan Belanda

Di Wang, Liang Dong dan Jianhao Mei -Optimalisasi tekno-ekonomi produksi urea

terbarukan untuk pertanian berkelanjutan dan pemanfaatan_CO2

(2)

Konten ini diunduh dari alamat IP 140.213.163.28 pada 10/12/2023 pukul 22:59

(3)

Penggunaan sumber energi terbarukan dalam sistem pasokan energi terintegrasi untuk pertanian

D Kodirov^1* , Kh Muratov^1,2 , O Tursunov^1,3,4 , E I Ugwu⁵ , dan A Durmanov¹

1Institut Insinyur Irigasi dan Mekanisasi Pertanian Tashkent, 100000 Tashkent, Uzbekistan

2"Uzbekenergo" JSC Scientific and Technical Center LLC, 100076 Tashkent, Uzbekistan

3Institut Penelitian Kehutanan, 111104 Tashkent, Uzbekistan

4Sekolah Teknik Mesin dan Tenaga, Universitas Shanghai Jiao Tong, 200240 Shanghai, Cina

5Departemen Teknik Sipil, Sekolah Tinggi Teknik dan Rekayasa, Teknologi, Universitas Pertanian Michael Okpara, Umudike, Nigeria

*Email: [email protected]

Abstrak. Di banyak sektor industri, misalnya di bidang pertanian, banyak negara yang menganggap sumber energi alternatif sebagai pilihan yang dapat diterima dan layak, mengingat kebutuhan energi yang tinggi di satu sisi dan dampak negatif bahan bakar fosil terhadap lingkungan di sisi lain. Pertanian berkelanjutan merupakan keseimbangan yang sulit untuk meningkatkan produksi tanaman dan menjaga stabilitas ekonomi sambil mengurangi penggunaan sumber daya alam yang langka dan efek negatif lingkungan. Oleh karena itu, penggunaan sistem energi terbarukan untuk pertanian berkelanjutan perlu dipromosikan.

Makalah ini adalah sebuah tulisan tentang berbagai teknologi terbaru dan layak untuk aplikasi energi terbarukan di sektor pertanian. Makalah ini juga membahas pentingnya energi terbarukan sebagai teknologi yang bersih dari segi lingkungan dan sumber energi yang paling dapat diandalkan. Studi ini mencakup berbagai jenis sumber energi terbarukan seperti t e n a g a surya, energi biomassa, dan tenaga air. Bentuk-bentuk energi terbarukan tersebut telah terbukti menjadi pilihan yang cocok di bidang pertanian, khususnya untuk daerah pedesaan terpencil.

1. Pendahuluan

Energi dibutuhkan pada semua tahap produk pertanian: dalam budidaya sayuran, ikan, dan produk peternakan dan kehutanan; dalam operasi pasca panen; dalam penyimpanan dan pengolahan makanan;

dalam transportasi dan distribusi makanan; dan dalam persiapan makanan. Jumlah energi yang kita gunakan dalam pertanian dan bagaimana kita menggunakannya pada akhirnya akan menentukan bagaimana sistem pangan pertanian kita dapat memenuhi tujuan ketahanan pangan di masa depan dan mencapai tujuan keberlanjutan yang lebih luas dengan cara yang ramah lingkungan. Dalam dua dekade terakhir, produksi bahan bakar fosil yang murah telah membuat perbedaan besar dalam memenuhi kebutuhan pangan dunia. Namun demikian, pasokan energi yang murah cenderung semakin langka dan pasar minyak semakin kompetitif, dan hal ini menyebabkan tarif listrik yang lebih tinggi.

Kemampuan kita untuk mencapai target produksi pangan mungkin akan berkurang di masa depan karena kekurangan energi fosil yang murah. Ini

(4)

ICECAE 2020

Konferensi IOP. Series: Ilmu Pengetahuan Bumi dan Lingkungan 614 (2020) 012007

Penerbitan IOP doi:10.1088/1755-1315/614/1/012007

Konten dari karya ini dapat digunakan di bawah ketentuan lisensi Creative Commons Atribusi 3.0. Penyebaran lebih lanjut dari karya ini harus tetap mencantumkan atribusi kepada penulis dan judul karya, kutipan jurnal, dan DOI.

Diterbitkan di bawah lisensi oleh IOP Publishing Ltd 1

(5)

memiliki konsekuensi penting baik bagi negara-negara yang mendapatkan keuntungan dari transisi hijau yang asli maupun bagi semua negara yang bertujuan untuk merevitalisasi sistem pertanian mereka dengan cara yang sama. Memodernisasi pertanian dengan meningkatkan penggunaan bahan bakar fosil seperti yang terjadi di masa lalu bukan lagi pilihan y a n g t e p a t . U m a t manusia perlu mempertimbangkan kembali peran sumber energi yang berbeda dalam mengembangkan sistem pertanian.

Energi terbarukan seperti tenaga air, biomassa, panas bumi, angin dan matahari, menawarkan banyak manfaat dan merupakan pilihan yang layak untuk sumber energi konvensional. Di satu sisi, sumber- sumber energi ini tidak akan habis; manfaat lingkungan dapat dicapai dengan memitigasi perubahan iklim dan meningkatkan kesejahteraan kesehatan, seperti yang diatur dalam Protokol Kyoto. Di sisi lain, volatilitas permintaan minyak yang memicu turbulensi dan kebingungan keuangan berasal dari sumber daya yang signifikan [1].

Berdasarkan negara, kebijakan energi dan karakteristik energi berkelanjutan/hijau akan mencakup cara-cara praktis seperti penelitian dan pengembangan yang didanai pemerintah, tarif feed-in, kebijakan yang mempromosikan hasil energi terbarukan dan sertifikat untuk energi terbarukan [2].

Dengan cara ini, para pembuat kebijakan akan mempercepat implementasi, mendorong kreativitas, dan memfasilitasi efisiensi yang lebih besar melalui infrastruktur listrik. Hal ini juga telah menarik perhatian beberapa perusahaan investasi kecil dan menengah dan, khususnya, grup-grup keuangan besar di sektor energi terbarukan.

Tabel 1. Sumber energi terbarukan di lahan pertanian [3]

Sumber energi Teknologi Kapasitas

Pemanas air tenaga surya SolarDomestic

Pemanas air tenaga surya untuk kebutuhan besar Sistem yang terhubung dengan jaringan PV atap yang menghasilkan energi listrik

BiomassaBoiler kayu efisiensi tinggi

Pembangkit CHP yang diberi makan oleh limbah pertanian atau tanaman energi

Pembangkit listrik tenaga air dalam skema derivasi

Pembangkit listrik tenaga air di jaringan distribusi air yang sudah ada

Kecil Sedang- besar Sedang- besar Kecil Sedang- sedang Sedang-kecil Sedang-kecil

Kotoran hewan Tanaman CHP yang diberi

makan oleh biogas Kecil Panas dan daya

gabungan (CHP)

Pencahayaan efisiensi tinggi Listrik efisiensi tinggi Peralatan rumah tangga Boiler efisiensi tinggi

Tanaman yang digabungkan dengan mesin penyerapan pendingin

Leba r Leba r Leba r

Kecil-sedang Sedang-besar

Turbin Angin (terhubung ke jaringan) Sedang-besar

Dalam konteks ini, pertanian memainkan peran penting sebagai salah satu sektor terpenting dalam produksi sumber energi alternatif di antara banyak sektor produktif lainnya [4]. Di negara berkembang, pertanian semakin dianggap sebagai strategi struktural, yang mampu menghasilkan

(6)

ICECAE 2020

3

tanaman pangan dan memenuhi permintaan konsumen yang terus meningkat, menyediakan barang publik (lanskap pertanian, keanekaragaman hayati) dan sumber daya (kegiatan wisata, listrik, pendidikan). Paradigma pertanian modern ini, yang melindungi ekosistem dan keseimbangan lahan pedesaan untuk kepentingan tren baru pembangunan pertanian yang lebih ramah lingkungan, mengurangi pasar energi dan mengarah pada pengelolaan sumber daya alam yang efektif [5], diwujudkan secara menyeluruh dalam produksi energi dari sumber energi terbarukan. Sumber energi terbarukan dalam industri pertanian, pada kenyataannya, merupakan sumber energi alternatif yang menjamin kemandirian dan keamanan energi yang maksimal sementara pada saat yang sama

(7)

pada saat yang sama memiliki konsekuensi ekologis yang tidak terlalu mengganggu. Penerapan sumber energi terbarukan dalam industri pertanian tercantum dalam Tabel 1. Namun konsep energi terbarukan di sektor pertanian berfokus pada menemukan keseimbangan antara meningkatkan produktivitas pertanian dan mendorong pembangunan ekonomi [6, 7], sementara, seperti yang telah disebutkan sebelumnya, mengurangi konsekuensi negatif terhadap lingkungan. Selain itu, penggunaan sumber daya terbarukan dan herbisida serta pestisida alami juga termasuk dalam mengisi kembali lahan pertanian [8, 9, 10].

Oleh karena itu, tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi kemungkinan penggunaan sumber energi terbarukan di sektor pertanian.

2. Pasokan Energi Berkelanjutan: Sistem Irigasi

Kontinuitas pasokan energi sistem irigasi air tanah merupakan elemen penting. Dalam pengumpulan peralatan dan prosedur pemompaan air tanah, ketidaklayakan pasokan energi berdampak pada petani.

Pompa ekstra besar digunakan pada periode listrik tersedia untuk memaksimalkan abstraksi dan untuk meminimalkan kelelahan motor karena fluktuasi pasokan [11, 12, 13]. Salah satu penjelasan umum mengapa air irigasi digunakan secara berlebihan adalah karena petani memasang sakelar pompa otomatis untuk memastikan bahwa mereka memompa air ketika pasokan energi yang tidak menentu bekerja. Hal ini akan mengakibatkan penipisan air tanah yang tidak perlu [14].

Sistem irigasi yang lebih efisien untuk penggunaan air, bagaimanapun, dapat mengkonsumsi lebih banyak energi. Sistem irigasi bertekanan, misalnya, seperti irigasi tetes, dapat menghemat air tetapi menggunakan energi untuk menekan sistem [15]. Oleh karena itu, trade-off perlu dipertimbangkan dengan hati-hati dan keputusan lokal harus dibuat.

Menerapkan strategi yang efisien untuk konservasi energi dan air mencakup pemahaman tentang interaksi antara penggunaan air dan energi serta akuntabilitas penggunaan satu sistem irigasi dengan sistem irigasi lainnya.

3. Penerapan Teknologi Surya di Sektor Pertanian

Energi terbarukan merupakan faktor penting dalam mengarahkan jaringan energi kita menuju efisiensi dan perlindungan pasokan. Dalam strategi kebijakan energi, baik secara nasional maupun internasional, pembangkitan listrik, panas, atau bahan bakar nabati dari sumber energi terbarukan tampaknya telah menjadi prioritas utama [16, 17].

Gambar 1. Diagram skematik sistem pemompaan air fotovoltaik [18]

(8)

ICECAE 2020

5

Sumber energi terbarukan terbesar adalah energi matahari. Sebagai contoh, dalam proses fotosintesis, produksi pertanian bergantung pada energi matahari. Matahari adalah yang paling hemat biaya dan ramah lingkungan karena penggunaan energi terbarukan dalam skala besar tidak akan melanggar kebijakan energi pedesaan [19]. Teknologi energi surya industri secara bersamaan diintegrasikan ke dalam kegiatan pertanian, di mana mereka digunakan sebagai sumber energi langsung atau untuk melengkapi kebutuhan energi pertanian [20]. Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang paling banyak digunakan untuk berbagai aplikasi di area pertanian [21]. Sebagai contoh, dalam pengeringan tanaman dan biji-bijian, pengering energi surya memberikan teknik pengeringan yang lebih handal dan berkualitas tinggi daripada sumber energi lainnya. Listrik tenaga surya juga digunakan pada pompa air pedesaan (lihat Gambar 1). Sistem pemompaan air yang paling hemat biaya adalah sistem fotovoltaik (PV) di tempat-tempat yang tidak memiliki jaringan listrik [22, 23, 24]. Untuk sumber air ternak terpencil, aerasi rawa, dan sistem irigasi terbatas, sistem PV hemat biaya. Sebagian besar pompa air yang saat ini ada di pasaran dirancang terutama untuk ditenagai oleh panel PV, tetapi pompa motor aliran langsung apa pun dapat bekerja pada panel fotovoltaik. Catu daya tenaga surya yang mendasar melibatkan kolektor surya, generator surya, dan turbin yang terhubung ke berbagai konsumsi listrik, misalnya pertanian dan berbagai perusahaan pertanian [25].

Gambar 2. Skema sistem pemanas rumah kaca menggunakan kolektor pelat datar surya (a); rumah kaca pertanian yang dipanaskan oleh kolektor selektif (b) [31]

Selain itu, energi matahari dapat digunakan untuk ventilasi atau pemanasan pasif, seperti rumah kaca, insulasi panas matahari, atau dikonversi menjadi listrik menggunakan fotovoltaik (PV) [26, 27].

Rumah kaca komersial biasanya bergantung pada tata surya untuk memasok kebutuhan penerangan mereka, dan oleh karena itu tidak dibangun untuk menggunakan matahari untuk tujuan pemanasan.

Rumah kaca ini mengandalkan pemanas minyak atau gas untuk mempertahankan suhu yang dibutuhkan untuk menumbuhkan tanaman di musim dingin. Namun, rumah kaca surya dirancang untuk menggunakan energi matahari baik untuk tujuan pemanasan maupun pencahayaan. Rumah kaca surya memiliki massa termal untuk menyimpan dan mengumpulkan energi panas matahari, dan juga insulasi untuk mempertahankan energi panas ini pada malam hari dan pada hari berawan / hujan [28,

(9)

29]. Di Daerah Kutub, rumah kaca surya dirancang untuk

(10)

ICECAE 2020

7

memaksimalkan eksposur kaca di sisi selatan. Sisi utara memiliki sedikit atau tanpa jendela kaca dan terisolasi dengan sangat baik. Untuk mengurangi kehilangan panas, kaca itu sendiri juga lebih efisien daripada kaca panel tunggal, dan beberapa produk yang berbeda tersedia mulai dari panel ganda hingga jendela kaca "seluler" [30]. Kebutuhan bahan bakar fosil untuk pemanasan berkurang dengan adanya rumah kaca surya. Pemanas minyak atau gas alam dapat berfungsi sebagai pemanas cadangan atau meningkatkan konsentrasi karbon dioksida untuk meningkatkan produksi tanaman dan pertumbuhan tanaman [4]. Diagram skematik sistem pemanas rumah kaca menggunakan kolektor pelat datar surya dan rumah kaca pertanian yang dipanaskan oleh kolektor selektif ditunjukkan pada Gambar 2.

Kemungkinan lain untuk menggunakan energi surya di bidang pertanian adalah sistem irigasi. Radiasi matahari sebagai sumber energi dapat digunakan untuk irigasi dan dapat diakses di lokasi operasi tanpa menggunakan jaringan distribusi [32, 33]. Kebutuhan air tanaman dan jumlah air yang dipompa oleh sistem pemompaan air bertenaga fotovoltaik juga terkait erat dengan insolasi matahari rata-rata.

4. Peran Energi Biomassa dalam Pertanian

Menurunnya cadangan hidrokarbon fosil tak terbarukan di dunia dan akibatnya kenaikan harga barel minyak setelah krisis minyak telah membentuk dasar untuk menentukan dan mengeksploitasi bentuk- bentuk produksi energi lainnya. Bahkan, peraturan yang ketat tentang emisi udara yang disebabkan oleh gas pembakaran dari bahan bakar fosil mengarah pada eksplorasi sumber energi terbarukan. Isu- isu baru untuk produksi bioenergi dari bahan baku terbarukan (biomassa) kini muncul.

Energi biomassa adalah energi yang dihasilkan dari bahan terbarukan yang bersifat organik [34], seperti tanaman terestrial (makanan, tanaman pertanian pakan ternak, vegetasi kayu, tanaman untuk produksi energi, tanaman industri), akuatik (ganggang, tanaman laut) dan mikroorganisme (jamur, ragi, dan bakteri), serta kumpulan limbah dan residu organik yang berasal dari pertanian, budidaya ikan, kehutanan, limbah kota dan residu lainnya [35]. Tentu saja, produk pertanian yang juga merupakan sumber makanan (biji-bijian, bit gula, dan biji minyak) akan menjadi bahan baku utama dari jumlah total bahan baku yang digunakan untuk memproduksi bahan bakar nabati [36, 37], tetapi penelitian besar-besaran dilakukan untuk meningkatkan penggunaan sumber bahan baku lain seperti biomassa lignoselulosa residu [38], tanaman untuk produksi energi, residu industri dan kota, dan lain- lain. [39, 40, 41, 42, 43, 44, 45]. Bahan bakar nabati modern atau bioenergi mengacu pada biomassa yang dikonversi menjadi produk bernilai tambah yang lebih tinggi dan pembawa energi yang lebih efisien dan nyaman, seperti biogas, bioetanol, biodiesel, dan pelet [40, 42, 44, 46, 47].

Di Bumi, diperkirakan 171x10⁹ biomassa disintesis (mengandung 77x10⁹ karbon) setiap tahunnya melalui proses fotosintesis dan proses sintesis metabolisme lainnya. Oleh karena itu, biomassa dapat dianggap sebagai sumber energi yang sangat penting yang memiliki dua keuntungan substansial: dapat diperbaharui, dan dengan membakarnya secara langsung atau tidak langsung dengan membakar bahan bakar nabati yang diperoleh dari biomassa, CO₂ dilepaskan yang juga berasal dari atmosfer melalui proses fotosintesis [35]. Akibatnya, neraca CO₂ adalah nol, yaitu pembakaran biomassa tidak menyebabkan peningkatan konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, berbeda dengan pembakaran bahan bakar fosil yang mengambil karbon dari litosfer ke atmosfer. Oleh karena itu, bioenergi dapat berkontribusi dalam mitigasi perubahan iklim dengan mengurangi emisi gas rumah kaca dan mendiversifikasi pilihan energi [35, 40, 41, 42, 43, 45]. Bioenergi juga dapat menjadi bagian penting dari sistem pertanian. Beberapa pihak menganggap bioenergi sebagai cara untuk meningkatkan efisiensi energi, mendorong pertumbuhan pertanian dan mengurangi emisi gas rumah kaca [48].

Pertumbuhan industri bioenergi semakin didorong oleh perkembangan teknis dalam pengolahan biomassa [49].

(11)

Berbagai jenis bahan bakar nabati dapat diproduksi dari biomassa dan, tidak seperti bahan bakar fosil (misalnya batu bara, minyak dan gas alam), bahan bakar nabati berkontribusi terhadap konservasi lingkungan, dan di satu sisi, bahan bakar nabati menghasilkan polusi yang jauh lebih sedikit dan tidak berbahaya di atmosfer [35, 45]. Di sisi lain, teknologi bahan bakar nabati generasi kedua mengarah pada penyulingan dan pembersihan residu dari mana bahan bakar nabati berasal [50] (biogas, limbah pertanian atau rumah tangga, bioetanol dan biodiesel dari pertanian, dan kehutanan).

Gambar 3. Mekanisme produksi bioetanol dari biomassa [22]

Saat ini, produksi bahan bakar nabati cair yang dihasilkan dari bahan baku pertanian, seperti bioetanol (mekanisme produksi ditunjukkan pada Gambar 3) dan biodiesel, sebagian besar didorong oleh subsidi pemerintah, insentif pajak, dan mandat [22, 51]. Kenaikan harga minyak dunia telah menciptakan lebih banyak permintaan dan investasi dalam bahan bakar nabati cair. Namun demikian, meskipun harga minyak yang lebih tinggi telah meningkatkan keuntungan dari hasil produksi bahan bakar nabati cair, 'ambang batas' dimana hasil produksi bahan bakar nabati cair menjadi kompetitif juga meningkat seiring dengan harga bahan baku pertanian [46]. Bagi banyak negara maju, ada peluang besar untuk meningkatkan produksi pertanian. Bahan bakar nabati cair dapat menjadi kekuatan pendorong untuk mewujudkan peluang ini. Konsep teknologi yang dapat dibawa oleh produksi bahan bakar nabati cair ke sektor pertanian dapat digunakan untuk meningkatkan produktivitas di seluruh sektor pertanian, baik melalui produksi energi maupun pangan [35]. Untuk memastikan bahwa bahan bakar cair alternatif dapat menambah ketahanan pangan dengan meningkatkan pendapatan, petani kecil akan lebih tertarik untuk memproduksi bahan bakar nabati cair [50]. Namun demikian, hasil panen petani kecil selalu lebih kecil dibandingkan dengan perkebunan besar dan dengan demikian membutuhkan lebih banyak lahan untuk menghasilkan jumlah bahan bakar nabati cair yang sama. Proyek-proyek di luar perkebunan besar seringkali kurang kompetitif, karena tingkat hasil panen yang lebih kecil dan pasokan yang tidak konsisten [52, 53].

Terlepas dari berbagai keunggulan sumber daya biomassa, tidak mudah bagi pemerintah dan lembaga struktural untuk menghasilkan dan memperluas manfaat bagi masyarakat. Ada juga kebutuhan untuk

(12)

ICECAE 2020

9

meninjau kembali kebijakan dan kerangka kerja kelembagaan saat ini untuk lebih mendorong sumber energi terbarukan ini agar lebih efektif dan efisien.

(13)

penggunaan domestik dan industri yang produktif, serta untuk meningkatkan kapasitas produksi energi, diperlukan penelitian dan pengembangan yang komprehensif terhadap potensi ekonomi biomassa dan untuk mencari cara yang lebih efektif dalam menangani limbah pertanian.

5. Penggunaan Tenaga Air dalam Pertanian

Tenaga air mungkin merupakan teknologi pembangkit energi terbarukan yang paling rasional, dapat diandalkan, dan hemat biaya yang tersedia [54]. PLTA merupakan sumber energi terbarukan terbesar dan menghasilkan sekitar 16% listrik dunia dan lebih dari empat perlima pasokan energi terbarukan dunia [55, 56]. Kapasitas PLTA terpasang di seluruh dunia telah meningkat secara eksponensial sejak tahun 1900, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4. Karena sebagian besar negara berkembang memiliki pasokan listrik yang dapat diandalkan, PLTA telah dianggap sebagai pasokan energi terbarukan yang layak untuk mendorong pembangunan pertanian di pabrik-pabrik industri [20, 57].

Saat ini, lebih dari 25 negara di seluruh dunia bergantung pada tenaga air untuk 90 persen produksi energi mereka, dan 12 negara bergantung pada tenaga air untuk 100 persen [56]. PLTA menyediakan sebagian besar listrik di 65 negara dan memainkan peran kunci di lebih dari 150 negara [58]. Di sebagian besar negara berkembang, kebutuhan untuk meningkatkan produktivitas pertanian melalui proses mekanisasi bersama dengan pengolahan makanan dan manfaat ekonomi telah didorong oleh kemajuan besar tambahan dalam tenaga air, seperti pembangunan bendungan [55]. Faktanya, biaya eksternal utama yang terlibat dalam produksi PLTA adalah pembangunan bendungan dan pasokan sumber daya air [59]. Hal ini, selain itu, berdampak pada produksi PLTA di masa depan dan ketergantungan negara-negara. Cina, Brasil, Kanada dan Amerika Serikat adalah negara-negara dengan kapasitas pembangkit listrik tenaga air tertinggi [60] (lihat Gambar 5).

Gambar 4. Pertumbuhan kapasitas terpasang PLTA sejak tahun 1900 (sumber: International Hydropower Association IHA)

Beberapa manfaat utama dari tenaga air adalah kapasitas "pemantauan beban" yang tak tertandingi (yaitu dapat mengikuti perubahan beban dari menit ke menit) [55, 56]. Selain stabilitas dan

perlindungan jaringan listrik

(14)

ICECAE 2020

11

fasilitas (spinning reserve), bendungan pembangkit listrik tenaga air dengan kapasitas waduk yang besar harus digunakan untuk menyimpan listrik dari waktu ke waktu, tergantung pada skala puncak sistem atau permintaan yang dipisahkan dari aliran masuk [61]. Sebagai bagian dari keserbagunaan ini, tenaga air merupakan alternatif yang sempurna untuk energi terbarukan yang bersifat intermiten karena, baik saat matahari terbit maupun saat angin bertiup, volume waduk dapat dinaikkan pada saat tidak ada sinar matahari atau angin. Selain itu, di mana diperlukan pasokan yang naik atau turun secara drastis karena penurunan atau peningkatan energi matahari atau angin, PLTA akan memenuhi persyaratan ini [62, 63]. Di seluruh sistem pertanian, tenaga air digunakan dalam kategori berikut:

listrik ladang untuk memompa air untuk irigasi, penyulingan dan penyimpanan barang pertanian dan untuk menerangi bangunan pertanian dan lingkungan, penggunaan langsung air untuk irigasi pertanian dari bendungan pembangkit listrik tenaga air [64] dan penggunaan bendungan untuk budidaya [55].

Kerugiannya meliputi: keandalan musiman, teknologi spesifik lokasi, kebutuhan irigasi pada skema berkepala tinggi, manajemen bendungan yang buruk yang menyebabkan banjir di sektor hilir bendungan, dan kurangnya pengetahuan tentang teknologi dan bagaimana menerapkannya menghambat eksploitasi sumber daya air di banyak daerah.

Gambar 5. Kapasitas terpasang PLTA pada tahun 2018: perbandingan berdasarkan negara (sumber: International Hydropower Association IHA) 6. Kesimpulan

Produksi pertanian dan kegiatan ekonomi saat ini sangat bergantung pada bahan bakar fosil seperti minyak dan batu bara. Sumber-sumber energi yang tidak dapat diperbaharui ini dapat menyebabkan dampak lingkungan yang merugikan. Idealnya, penggunaan sumber daya terbarukan seperti pembangkit listrik tenaga air, tenaga surya, dan biomassa dalam produksi pertanian harus diintegrasikan sebagai sumber energi yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Studi ini meninjau penggunaan sumber energi terbarukan alternatif seperti tenaga surya, biomassa, dan tenaga air dengan melihat prospek dan penerapannya saat ini untuk praktik pertanian. Sumber energi ini dapat berfungsi untuk mengurangi defisit energi dari berbagai praktik pertanian baik di daerah pedesaan maupun perkotaan dan mengurangi laju degradasi lingkungan. Namun, layanan penyuluhan pertanian

(15)

yang memadai diperlukan untuk mendidik, memberikan pencerahan, dan mentransfer pengetahuan ini ke daerah pedesaan untuk energi alternatif.

(16)

ICECAE 2020

13

pengembangan, pengelolaan, pemantauan, dan evaluasi. Penguatan institusi lokal, seperti koperasi pedesaan, juga dapat digunakan untuk meningkatkan kesadaran akan sumber energi terbarukan dan juga berfungsi untuk memastikan keamanan dan keberlanjutan instalasi pedesaan untuk kegiatan produksi dan pengolahan pertanian.

Konflik Kepentingan

Para penulis menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

Referensi

[1] Karakosta C, Flouri M, Dimopoulou S, Psarras J 2012 Energi Berkelanjutan Terbarukan Rev 16 5166-5175.

[2] Kaplan YA 2015 Renewable Sustainable Energy Rev 43 562-568.

[3] Omer AM 2008 Renew Sustain Energy Rev 12 1789-1821.

[4] Chel A, Kaushik G 2011 Agronomi Sustainable Develop 31 91-118.

[5] Mekhilef S, Faramarzi SZ, Saidur R, Salam Z 2013. Energi Berkelanjutan Terbarukan Rev 18 583- 594.

[6] Owusu PA, Asumadu-Sarkodie S 2016 Teknik Sipil & Lingkungan 3(1) 1167990.

[7] Ahuja D, Tatsutani M 2009 Survei dan Perspektif yang Mengintegrasikan Lingkungan dan Masyarakat 2(1) 1-16.

[8] Horrigan L, Lawrence RS, Walker P. Perspektif Kesehatan Lingkungan 110(5) 445-456.

[9] Pretty J, Bharucha ZP 2014 Ann Bot 114(8) 1571-1596.

[10] Yong RN, Mulligan CN, Fukue M 2015 Praktik Berkelanjutan dalam Rekayasa GeoLingkungan Edisi ke-2, Taylor & Francis, New York.

[11] Blanco H, Faaij A 2018 Renewable Sustainable Energy Re 81 1049-1086.

[12] Chen H, Cong TN, Yang W, Tan C, Li Y, Ding Y 2009 Kemajuan Ilmu Pengetahuan Alam 19 291 - 312.

[13] Sarbu I 2016 Air 8(12) 593.

[14] Shah T, Bhatt S, Shah RK, Talati J 2008 Pengelolaan Air Pertanian 95 1233-1242.

[15] Bakhsh A, Choudhry MR 2017 Teknik Irigasi Terapan, Universitas Pertanian, Faisalabad, Pakistan.

[16] Owusu PA, Asumadu-Sarkodie S 2016 J Cogent Engineering 3(1) 1167990.

[17] Gielen D, Boshell F, Saygin D, Bazilian MD, Wagner N, Gorini R 2019 Energy Strategy Reviews 24 38-50.

[18] Chandel SS, Naik MN, Chandel R 2015 Renew Sustain Energy Rev 49 1084-1099.

[19] Gul M, Kotak Y, Muneer T 2016 Eksploitasi Eksplorasi Energi 34 485-526.

[20] Chel A, Kaushik G 2011 Agronomi untuk Pembangunan Berkelanjutan 31(1) 91-118.

[21] Gustav R, Anne H, Thomas F, Christian P, Felipe T, Reinhard H 2008 Energy Policy 36 4048- 4056.

[22] Dai CC, Tao J, Wang Y, et al 2010 Afr J Microbiol Res 4 977-983.

[23] Eker B 2005 Trakia J Sciences 3(7) 7-11.

[24] Meah K, Fletcher S, Ula S 2008 Renew Sustain Energy Rev 12 472-487.

[25] Chaichan MT, Kazem HA 2018 Menghasilkan Listrik Menggunakan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Fotovoltaik di Irak, Springer, Swiss.

(17)

[26] Diwania S, Agrawal S, Siddiqui AS, Singh S 2020 Int J Energy Environmental Engineering 11 33-54.

[27] Biyik E, Araz M, Hepbasli A, Shahrestani M, Yao R, Shao L, Essah E, Oliveira AC, de Cano T, Rico E, Lechon JL, Andrade L, Mendes A, Atli YB 2017 Int J Eng Sci Tech 20 833-858.

[28] Taki M, Rohani A, Rahmati-Joneidabad M 2018 Pemrosesan Informasi dalam Pertanian 5 83- 113.

[29] Hastings R 2013 Pemanasan Surya Pasif di Lingkungan Binaan Lingkungan Binaan Berkelanjutan

eds Loftness V, Haase D (New York: Springer) bab.

[30] Agrawal B, Tiwari GN 2011 Membangun Sistem Termal Fotovoltaik Terintegrasi untuk Pembangunan Berkelanjutan, Royal Society of Chemistry, Cambridge, Inggris.

[31] Bargach MN, Tadili R, Dahman A, Boukallouch Mm 2004 Energi Terbarukan 20 415-433.

[32] Whiffen HJH, Haman DZ, Baird CD 1992 Appl Eng Agric 8 625-629.

[33] Guaita-Pradas I, Marques-Perez I, Gallego A et al 2019 Environ Monit Assess 191.764.

[34] Klass DL 1998 Biomassa untuk Energi Terbarukan, Bahan Bakar, dan Bahan Kimia, Elsevier, Belanda.

[35] Dobrowolski JW, Bedla D, Czech T, Gambus F, Gorecka K, Kiszcak W, Kuzniar T, Mazur R, Nowak A, Sliwka M, Tursunov O, Wagner A, Wieczorek J, Swiatek M 2017 Bioteknologi Inovatif Terintegrasi untuk Optimalisasi Bioproses Lingkungan dan Ekonomi Hijau Optimalisasi dan Penerapan Bioproses eds Purohit H, Kalia V, Vaidya A, Khardenavis A (Singapore: Springer) bab 3 hal 27-71.

[36] Bušić A, Marđetko N, Kundas S et al 2018 Food Technol Biotechnol 56(3) 289-311.

[37] Zhang Z, Lis M 2020 Keberlanjutan 12 1368.

[38] Saini JK, Saini R, Tewari L 2015 3 Bioteknologi 5(4) 337-353.

[39] Robak K, Balcerek M 2018 Food Technol Biotechnol 56(2) 174-187.

[40] Tursunov O, Isa KM, Abduganiev N, Mirzaev B, Kodirov D, Isakov A, Sergiienko SA 2019 Procedia Environmental Science, Engineering and Management 6(3) 365-374.

[41] Tursunov O, Zubek K, Dobrowolski J, Czerski G, Grzywacz P 2017 Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Minyak dan Gas Bumi - Rev. IFP Energies Nouvelles 72(6) 37.

[42] Tursunov O, Abduganiev N 2020 Material Hari Ini: Prosiding 25(1) 67-71.

[43] Tursunov O, Dobrowolski J, Zubek K, Czerski G, Czerski G, Grzywacz P, Dubert F, Lapczynska-Kordon B, Klima K, Handke B 2018 J Ilmu Termal 22 3057-3071.

[44] Tursunov O, Suleimenova B, Kuspangaliyeva B, Inglezakis VJ, Anthony EJ, Sarbassov Y 2020 Laporan Energi 6(1) 147-152.

[45] Tursunov O, Zubek K, Czerski G, Dobrowolski J 2020 J Therm Anal Calorim 139 3481-3492.

[46] Popp J, Lakner Z, Harangi-Rakos M, Fari M 2014 Renew Sustain Energy Rev 32 559-578.

[47] Bušić A, Kundas S, Morzak G et al 2018 Food Technol Biotechnol 56(2) 152-173.

[48] Thorneley P, Adams P 2018 Neraca Gas Rumah Kaca Sistem Bioenergi, Elsevier, Belanda.

[49] Scarlat N, Dallemand JF, Monforti-Ferrario F, Nita V 2015 Pembangunan Lingkungan Hidup 15 3- 34.

[50] Singh SV, Ming Z, Fennell PS, Shan N, Anthony EJ 2017 Kemajuan dalam Ilmu Energi dan Pembakaran 61 189-248.

[51] Hassan MH, Kalam MA 2013 Procedia Engineering 56 39-53.

[52] Johnson LK, Bloom JD, Dunning RD, Gunter CCh, Boyette MD, Creamer NG 2019 Sistem Pertanian 176 102672.

(18)

ICECAE 2020

15

[53] Seufert V, Ramankutty N, Foley JA 2012 Nature 485 229-232.

[54] Rahman MS, Nabil IM, Alam MM, Prosiding Konferensi AIP 2017 1919 020014.

[55] Kodirov D, Tursunov O, Parpieva S, Toshpulatov N, Kubyashev K, Davirov A, Klichov O 2019 E3S Web of Conferences 135 01036.

[56] Kodirov D, Tursunov O 2019 E3S Web of Conferences 97 05042.

[57] Degefu DM, He W, Zhao JH 2015 Pengelolaan Sumber Daya Air Berkelanjutan 1 305-314.

[58] Ahmed AZ 2012 Konservasi Energi, TechOpen, Rijeka, Kroasia.

[59] Branche E 2017 Comptes Rendus Physique 18 469-478.

[60] De Oliveira JFG, Trindade TCG 2018 Evaluasi Kinerja Keberlanjutan Sumber Energi Terbarukan: Kasus Brasil, Springer Nature, Swiss.

[61] Killingtveit A 2019 Tenaga Air Mengelola Pemanasan Global ed Letcher TM (London:

Elsevier) bab 8 hal 265-315.

[62] Kumar CRJ, Majid MA 2020 Keberlanjutan Energi dan Masyarakat 10 2.

[63] Das P, Mathuria P, Bhakar R, Mathur J, Kanudia A, Singh A Tinjauan Strategi Energi 2020 29 100482.

[64] Kodirov D, Tursunov O 2020 IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 883 012085.