Pemanasan global dan perubahan iklim termasuk di antara isu-isu global yang menekankan pentingnya sumber daya energi berkelanjutan dan perannya dalam mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. Menurut IEA, sektor perumahan dan transportasi bertanggung jawab atas 30% dan 28% konsumsi energi dunia dan 28% dan 23% emisi karbon dunia, masing-masing. Sistem fotovoltaik atap telah dengan cepat menjadi sumber energi terbarukan yang signifikan di banyak negara. Pemasangan sistem PV perumahan bersama dengan penyimpanan baterai di rumah dan bangunan telah tumbuh pesat dalam beberapa tahun terakhir, dan tren peningkatan ini diperkirakan akan terus berlanjut. Berdasarkan urgensi ini, maka penelitian ini akan berfokus pada:

• Model matematika praktis dan komprehensif yang menggunakan dua teknik optimasi metaheuristik untuk penentuan ukuran optimal PV dan BES yang terhubung ke jaringan listrik dari sistem dengan kendaraan listrik (EV).

• Sistem manajemen energi rumah berbasis aturan baru yang menggabungkan PV-BES-EV untuk memungkinkan pengguna memanfaatkan sistem secara efisien. Dalam HEMS yang diusulkan, EV diperlakukan sebagai beban sekunder selama pengisian daya dan sebagai sistem penyimpanan energi yang dapat memasok daya ke beban rumah tangga (V2H).

• Manajemen dinamis EV (pengisian/pengosongan daya berdasarkan SoC dan tarif TOU)

dalam manajemen energi rumah yang diusulkan berdasarkan status pengisian daya EV.

• Menerapkan pendekatan logika fuzzy untuk menemukan solusi kompromi dari Pareto

front yang dihasilkan dari MOPSO dan MOHHO.

Sistem rumah yang diusulkan mengintegrasikan berbagai sumber daya dan komponen untuk memastikan distribusi energi yang efisien di dalam rumah tangga, seperti yang ditunjukkan pada Gambar  berikut ini.

Gambar Smart home sistem

 Sumber daya utama adalah sistem fotovoltaik, yang menghasilkan energi selama jam-jam sinar matahari. Energi ini dialirkan ke bus DC, di mana energi tersebut dapat disimpan dalam penyimpanan energi baterai atau dikonversi oleh konverter DC/AC dua arah untuk digunakan oleh beban AC, termasuk peralatan rumah tangga. Unit penyimpanan energi baterai adalah baterai Nikel-Besi (NiFe), yang berfungsi sebagai unit penyimpanan cadangan, mampu menyimpan kelebihan energi PV dan melepaskannya ketika produksi PV tidak mencukupi. Konverter dua arah memungkinkan energi mengalir ke kedua arah, memungkinkan baterai untuk memasok daya ke rumah selama masa kebutuhan, dan juga untuk mengisi daya dari sistem PV ketika energi berlebih tersedia. Kendaraan listrik yang terhubung ke sistem dapat beroperasi dalam mode Kendaraan-ke-Rumah (V2H) dan Rumah-ke-Kendaraan (H2V). Dalam mode V2H, EV bertindak sebagai sumber energi sekunder, memasok daya kembali ke rumah saat dibutuhkan, sedangkan dalam mode H2V, EV mengisi daya dari sumber energi rumah. Sistem ini dikelola oleh Sistem Manajemen Energi Rumah Berbasis Aturan (RBHEMS)

pengontrol pusat, yang mengoordinasikan distribusi daya di berbagai sumber energi dan beban. Pengontrol memantau dan mengoptimalkan aliran energi antara sistem PV, baterai, jaringan listrik, beban rumah tangga, dan kendaraan listrik. Jika sumber energi yang tersedia

tidak mampu memenuhi kebutuhan rumah tangga, sistem dapat mengimpor daya dari jaringan listrik, bertindak sebagai sumber cadangan. RB-HEMS memastikan pengoperasian optimal dengan mengendalikan dan menyeimbangkan aliran daya dari semua sumber dan mengelola peran EV sebagai beban dan sumber, sehingga mengurangi ketergantungan pada jaringan listrik sekaligus memaksimalkan penggunaan energi terbarukan dan meminimalkan biaya.

Penilaian sistem yang terhubung ke jaringan listrik bergantung pada efisiensi biaya, keandalan, dan potensi pengurangan gas rumah kaca (GRK). Studi ini menyajikan kerangka kerja optimasi multi-objektif untuk mendesain sistem fotovoltaik (PV) dan penyimpanan energi baterai (BES) yang terhubung ke jaringan listrik dan terintegrasi dengan kendaraan listrik (EV) untuk rumah tangga di Riyadh, Arab Saudi. Kerangka kerja ini bertujuan untuk meminimalkan Biaya Energi (COE) dan Probabilitas Kehilangan Pasokan Daya (LPSP) sambil memaksimalkan Fraksi Energi Terbarukan (REF). Selain itu, emisi GRK dievaluasi sebagai hasil dari tujuan-tujuan ini. EV beroperasi dalam mode Kendaraan-ke-Rumah (V2H), meningkatkan fleksibilitas sistem dan manajemen energi. Proses optimasi menggunakan dua teknik metaheuristik canggih, Optimasi Swarm Partikel Multi-Objektif (MOPSO) dan Optimasi Harris Hawks Multi-Objektif (MOHHO), untuk mengidentifikasi solusi Pareto front. Logika fuzzy kemudian diterapkan untuk menentukan kompromi yang seimbang antara solusi yang optimal secara ekonomi (COE minimum), berorientasi pada energi terbarukan (REF maksimum), dan optimal secara lingkungan (emisi GHG minimum). Hasil simulasi menunjukkan bahwa sistem yang diusulkan mencapai COE sebesar USD 0,0554/kWh, LPSP sebesar 1,96%, dan REF sebesar 92,55%. Meskipun COE sedikit lebih tinggi daripada jaringan listrik, sistem ini memberikan manfaat lingkungan dan energi terbarukan yang signifikan. Studi ini menyoroti potensi pengintegrasian manajemen EV dinamis dan teknik optimasi canggih untuk meningkatkan kinerja sistem yang terhubung ke jaringan listrik. Temuan ini menunjukkan efektivitas penggabungan optimasi berbasis Pareto dengan logika fuzzy untuk mencapai solusi seimbang yangAddressing tujuan ekonomi, lingkungan, dan energi terbarukan, membuka jalan bagi sistem energi berkelanjutan di rumah tangga perkotaan.

Penelitian ini menunjukkan kelayakan dan efektivitas sistem energi rumah tangga yang terhubung ke jaringan listrik yang menggabungkan panel fotovoltaik, penyimpanan energi baterai,

dan integrasi kendaraan listrik untuk sebuah rumah tangga di Riyadh, Arab Saudi. Dengan menggunakan teknik optimasi metaheuristik tingkat lanjut, yaitu Optimasi Swarm Partikel Multi-Objektif dan Optimasi Harris Hawks Multi-Objektif, sistem dioptimalkan

untuk meminimalkan Biaya Energi dan Probabilitas Kehilangan Pasokan Daya sambil memaksimalkan Fraksi Energi Terbarukan. Hasilnya menunjukkan bahwa desain sistem yang diusulkan, yang didukung oleh Sistem Manajemen Energi Rumah berbasis aturan, secara efektif memenuhi permintaan energi dengan COE serendah USD 0,055/kWh dan REF sekitar 92%. Integrasi manajemen EV dinamis, termasuk operasi Kendaraan-ke-Rumah (V2H) dan Rumah-ke-Kendaraan (H2V), semakin meningkatkan fleksibilitas dan efisiensi sistem. Sistem yang diusulkan menunjukkan bahwa kontribusi energi terbarukan yang tinggi dapat dicapai di Riyadh, yang didukung oleh sumber daya matahari yang melimpah di wilayah tersebut. Penggunaan logika fuzzy untuk menyempurnakan solusi Pareto front memastikan kompromi yang seimbang di antara tujuan-tujuan yang bersaing, menyoroti potensi metodologi tersebut dalam memajukan sistem energi rumah tangga berkelanjutan.

Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, S.T., M.T., Ph.D.

Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:

https://www.mdpi.com/2071-1050/17/16/7364

Abd Alrzak Aldaliee,Nurulafiqah Nadzirah Mansor, Hazlie Mokhlis, Agileswari K. Ramasamy and

Lilik Jamilatul Awalin