Peran Biomasa dan Cooling Tower pada Green Hyperscale Data Center

Menjalankan operasi data besar membutuhkan listrik yang stabil dan tidak terputus serta pendinginan yang andal. Pembangkit listrik tenaga surya saja murah tetapi tidak stabil. Sifat intermittensi pembangkit listrik tenaga surya (sama seperti pembangkit listrik tenaga angin) akan menjadi hambatan sebagai sumber energi utama data center. Banyak energi dapat dihasilkan pada siang hari dan digunakan, tetapi energi yang tidak digunakan akan hilang begitu saja. Penyimpanan memungkinkan energi untuk digunakan kemudian, yakni misalnya untuk memenuhi kebutuhan selama periode permintaan tinggi, bukan hanya saat matahari bersinar. Hal inilah sehingga pembangkit listrik tenaga surya skala besar harus dipadukan dengan penyimpanan baterai. Energi bersih sekarang terkait erat dengan keandalan, waktu, dan perencanaan operasional, bukan hanya target emisi. Tetapi baterai kapasitas besar tersebut biayanya sangat mahal. 

 

Penggunaan bahan bakar biomasa untuk produksi listrik sebagai sumber energi data center akan menjadi kombinasi yang ideal dengan pembangkit listrik tenaga surya (panel surya) tersebut. Bahan bakar biomasa sebagai bahan bakar padat seperti batubara maka teknologi pembakaran untuk menghasilkan listrik juga sama. Bedanya bahan bakar biomasa adalah sumber energi terbarukan atau carbon neutral fuel, sedangkan batubara adalah bahan bakar fosil atau carbon positive fuel, Selain fasilitas pembangkit listrik biomasa, pembangkit listrik dari biogas juga bisa digunakan untuk mengatasi masalah intermittent pembangkit listrik tenaga surya (panel surya).  Hal ini karena fasilitas biomassa dan biogas menyediakan pembangkitan yang konsisten sepanjang tahun, menawarkan operator sistem kapasitas yang berharga dan dapat diatur yang dapat ditingkatkan atau diturunkan sesuai kebutuhan. 

Pendinginan yang handal bisa dilakukan dengan menggunakan cooling tower. Cooling tower adalah perangkat penukar panas secara evaporative cooling yang umum digunakan diberbagai industri pengolahan (kilang minyak, petrokimia, pulp and paper, tekstil dsb), maupun pembangkit listrik (batubara, gas, geothermal maupun biomasa). Faktor kunci berupa kualitas air sangat penting bagi operasional cooling tower tersebut, untuk lebih detail tentang berbagai masalah air pada cooling tower baca disini. Dengan cooling tower tersebut maka kebutuhan air untuk operasional data center bisa efisien karena air disirkulasi secara terus-menerus, bukan sekali pakai (once through system). Apalagi dengan water treatment technology menggunakan teknologi AOP (advanced oxidation process) untuk cooling tower water conditioner, maka selain hemat biaya juga ramah lingkungan karena tidak menghasilkan polusi sekunder dari aplikasinya.  

Sumber Energi untuk Data Center Antara Pertumbuhan dan Keberlanjutan serta Peran Bioenergi

Pusat data adalah fasilitas fisik yang menampung sistem komputer dan infrastruktur terkait, seperti server dan penyimpanan, yang digunakan untuk menyimpan dan memproses data. Mereka ini membentuk fondasi kekuatan komputasi suatu negara, dan menjadi sebuah ketergantungan inti dalam membangun Kecerdasan Buatan (AI) berskala besar.Dan khusus pusat data AI ini lebih boros energi. Menurut Badan Energi Internasional (IEA), pusat data AI tipikal saat ini menggunakan energi sebanyak 100.000 rumah tangga, sementara pusat-pusat AI besar saat ini mengonsumsi sekitar 20 kali lipat jumlah tersebut ( 2 juta rumah tangga).

Daya komputasi yang dibutuhkan untuk mendukung pertumbuhan AI juga meningkat dua kali lipat kira-kira setiap 100 hari. Sebagai contoh Malaysia bahwa tidak mengherankan jika konsumsi energi pusat data di Malaysia diproyeksikan melonjak hingga lebih dari 5.000 MW pada tahun 2035, yaitu 40 persen dari kapasitas daya Semenanjung Malaysia saat ini, atau 11,1 persen dari kapasitas daya Malaysia yang diproyeksikan pada tahun 2035. Sedangkan di Indonesia. Sedangkan proyeksi konsumsi listrik data center di Indonesia melonjak signifikan, diprediksi mencapai 5.200 MW pada 2034 dan bahkan bisa mencapai 12.000 MW pada 2033.  Dan kapasitas saat ini tahun 2025 baru sekitar 274 MW dan dengan prediksi pertumbuhan 16,8% per tahun bisa mencapai target >2.000 MW di 2029. 

Setidaknya ada 2 pendorong utama pertumbuhan industri pusat data ini. Pertama, faktor sisi permintaan meliputi pertumbuhan cloud dan AI, bersama dengan meningkatnya permintaan global akan kapasitas penyimpanan dan pemrosesan data dalam tugas sehari-hari seperti jejaring sosial, e-commerce, dan penyimpanan data. Kedua, faktor sisi penawaran meliputi ketersediaan sumber daya seperti listrik dan air, konektivitas serat optik dan ketersediaan lahan. 

Pada perkembangan pertumbuhan industri pusat data, dengan tinggi atau borosnya konsumsi energi untuk pusat data telah berkontribusi pada kenaikan harga listrik bagi penduduk dan usaha kecil. Setiap negara harus mengambil pelajaran dari studi kasus ini saat berupaya mencapai keseimbangan antara pertumbuhan dan keberlanjutan. Sebagai contoh yakni di Georgia, AS, pasar pusat data dengan pertumbuhan tercepat di AS, Georgia Power melaporkan bahwa 80 persen dari proyeksi peningkatan permintaan energi sebesar 8.200 MW pada tahun 2030 terkait dengan rencana pusat data yang akan dibuka di negara bagian tersebut. Untuk mengatasi peningkatan permintaan listrik, tarif listrik dasar telah dinaikkan dan pembangunan pembangkit listril tenaga nuklir (PLTN) baru.

Georgia merupakan pasar yang menarik untuk pusat data, mengingat harga listrik yang relatif rendah, dengan tarif listrik industri sekitar 42 persen di bawah rata-rata nasional AS. Keringanan pajak yang besar juga dijanjikan, dengan setidaknya US$163 juta dihapuskan dalam pengumpulan pajak negara bagian dan pajak penjualan lokal setiap tahun sejak tahun 2022. Tetapi sejak tahun 2023, rata-rata pelanggan perumahan Georgia Power membayar US$43 lebih banyak per bulan menyusul kenaikan tarif dasar listrik. Untuk menanggapi tantangan ini, Rancangan Undang-Undang Senat diajukan untuk melindungi pelanggan perumahan dan komersial dari tagihan listrik yang lebih tinggi karena investasi besar-besaran perusahaan listrik untuk memenuhi kebutuhan energi kecerdasan buatan. 

Upaya untuk  mengatasi peningkatan permintaan energi bagi pusat data sekaligus mengurangi dampak lingkungannya perlu dilakukan. Pendekatan yang biasa dilakukan adalah  optimalisasi Efektivitas Penggunaan Daya (Power Use Effectiveness / PUE) dan metrik terkait, serta peralihan ke energi terbarukan.  Penggunaan energi terbarukan untuk pusat data masih belum banyak dilakukan ataupun kalau sudah dilakukan maka kapasitasnya masih kecil yakni kurang dari 5%. Jenis energi terbarukan juga masih memprioritaskan matahari, dan angin yang bersifat intermittent. 

Para pelaku industri juga menyatakan bahwa sifat intermiten energi surya (setidaknya tanpa sistem penyimpanan baterai yang dikembangkan dengan baik) tidak menjadikannya sumber energi yang ideal untuk pusat data, mengingat kebutuhan untuk menjaga agar pusat data tetap beroperasi 24 jam sehari, 7 hari seminggu. Dengan kapasitas pembangkitan surya yang terbatas, pusat data sering mengandalkan generator diesel cadangan. Meskipun diesel terbarukan (biodiesel dan green diesel) merupakan pilihan yang tersedia, saat ini belum ada peraturan yang mendorong transisi ini. 

Biomasa sebagai sumber energi atau bioenergi bagi pusat data tersebut masih sangat minim. Biomasa tersebut bisa digunakan langsung pada pembangkit listrik biomasa(PLTBm) dimana tipe CFB sangat umum digunakan ataupun dengan cara cofiring pada pembangkit listrik (PLTU) batubara. Selain itu juga bisa memanfaatkan biomasa sebagai sumber energi dan juga produksi biochar yakni dengan teknologi pirolisis, seperti perusahaan di AS ini. Syngas dari pirolisis tersebut sebagai sumber energi yang bersifat carbon neutral dan biochar sebagai produk utama untuk carbon sequestration / CCS sehingga operasionalnya carbon negative.  

Memanen Energi dari Matahari

Matahari sangat penting sebagai sumber energi bagi makhluk hidup termasuk tumbuhan, hewan dan manusia. Matahari adalah sumber energi yang sangat melimpah, gratis dan tidak akan habis kecuali pada saat kiamat tiba. Kata matahari disebut sebanyak 25 kali di Al Qur’an dan menjadi salah satu nama surat yang Allah diabadikan dalam Al Qur’an. Ini menunjukkan bahwa Allah ingin memberikan isyarat bahwa ada yang perlu digali oleh manusia melalui asy-syams atau matahari.

Seorang muslim dari Amerika Serikat (AS) yang juga merupakan aktivis lingkungan, Ibrahim Abdul Matin (2012), dalam bukunya Green Deen : What Islam Teaches about Protecting the Planet menyebut energi baru terbarukan sebagai energy from heaven (energi dari surga). Energi dari surga menurutnya adalah energi berasal dari atas, yakni energi tersebut tidak diekstrak (dikeruk) dari dalam bumi, dan dapat diperbaharui (renewable). “Ekstraksi menyebabkan ketidakseimbangan (penyebab perubahan iklim), sedangkan energi dari atas itu laksana dari surga.”

Pada tahun 2024, produksi listrik dari matahari mencapai 453 GW. Dan dengan ditambah produksi listrik dari angin, maka keduanya mencapai porsi 97,5% dari total energi yang berasal dari energi terbarukan atau kedua sumber tersebut mendominasi energi terbarukan. Dengan produksi listrik dari angin 114 GW atau sekitar seperempat (25%) dibanding yang berasal dari matahari menunjukkan bahwa energi berbasis matahari sangat penting karena biaya paling kompetitif dan bisa dikembangkan dengan cepat.   Bahkan untuk pembangkitan listrik dari energi matahari dengan solar PV, China saat ini pemimpin atau produsen terbesar di dunia listrik tenaga surya. 

Ambisi China adalah membuat “solar great wall” (tembok raksasa panel surya) yang dirancang mampu memenuhi kebutuhan energi Beijing. Proyek multi years itu diperkirakan selesai tahun 2030 dan akan memiliki panjang 400 kilometer (250 mil), lebar 5 kilometer (3 mil), dan mencapai kapasitas pembangkit maksimum 100 gigawatt. Sedangkan saat ini proyek tersebut dikabarkan telah mencapai kapasitas 5,4 gigawatt. Sejak 2024, China memimpin dunia dalam produksi listrik dari panel surya. Per Juni 2024, China memimpin dunia dalam mengoperasikan kapasitas pembangkit listrik tenaga surya dengan 386.875 megawatt, mewakili sekitar 51 persen dari total global, menurut Global Solar Power Tracker dari Global Energy Monitor. Amerika Serikat berada di peringkat kedua dengan 79.364 megawatt (11 persen), diikuti oleh India dengan 53.114 megawatt (7 persen).

Bahkan Elon Musk telah mengatakannya selama bertahun-tahun dan ini adalah sesuatu yang sudah diketahui oleh para pelopor energi surya: matahari memiliki energi yang cukup untuk memenuhi semua kebutuhan energi kita. Masalahnya dibatasi tidak hanya dengan memastikan bahwa orang-orang mendapatkan teknologi untuk memanen matahari melalui panel surya, tetapi di kota-kota dan pusat-pusat perkotaan, salah satu masalah terbesar adalah penyimpanan dan apa yang harus dilakukan dengan kelebihan energi saat matahari bersinar, hal ini sehingga baterai sebagai penyimpan energi tersebut menjadi sangat penting. Konsumen dan bisnis, jika memungkinkan, biasanya menyalurkan kembali energi ke jaringan listrik di mana mereka mendapatkan uang atau kredit atas kontribusi mereka tersebut. 

Tetapi memanen energi matahari tentu saja tidak hanya dengan panel surya (solar PV). Pepohonan atau tanaman juga memanen energi matahari tersebut dan dikonversi menjadi sumber energi lain yakni berbasis biomasa. Sumber energi terbarukan berasal dari tanaman (bio-energi) tersebut juga sejalan dengan QS. Yaasin (36) : 80. Untuk menghasilkan sumber energi tersebut baik seperti batang kayu, buah, biji ataupun bagian lain dari tumbuhan tersebut, tumbuhan melakukan photosintesa. Selain dibutuhkan air dan karbondioksida (CO2), proses photosintesa ini membutuhkan sinar matahari.

Tanaman melalui proses photosintesa akan menyimpan energi dari matahari dalam bentuk biomasa-nya dan ini diibaratkan seperti baterai. Baterai hijau tanaman ini akan bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi yang sangat besar, untuk lebih detail baca disini. Berbeda dengan memanen energi matahari dengan panel surya (solar PV) yang sangat tergantung dari cuaca, sehingga pasokan listrik menjadi intermittent, atau demikian juga halnya dengan angin, yang kadang tidak berhembus, energi biomasa dari tanaman akan menghasilkan listrik yang stabil. Hal ini setelah menjadi biomasa dan dipanen menjadi sumber energi maka energinya akan selalu tersedia. Dan untuk pembangkit listrik dari panel surya (solar PV) untuk mengatasi masalah cuaca sehingga tidak terjadi pasokan listrik yang intermiten maka harus menggunakan baterai yang sangat besar, dan saat ini belum tersedia. 

Indonesia diyakini sebagai negeri tropis surga biomasa sehingga hal ini perlu diterjemahkan dalam bentuk yang lebih konkrit sehingga bisa dipahami, dieksekusi sehingga terbukti dan bisa dimanfaatkan potensi tersebut secara optimal. Ada begitu besar potensinya yang semestinya untuk mendukung kesejahteraan rakyatnya. Diagram sederhana dibawah ini menggambarkan begitu banyak hal bisa dilakukan di negeri tropis “surga biomasa”.

Faktor ketersediaan bahan baku adalah hal yang vital dan mutlak dilakukan supaya berbagai pengolahan biomasa tersebut bisa dilakukan dan berkelanjutan. Di lain sisi ada sangat banyak potensi lahan yang bisa dimanfaatkan untuk maksud tersebut yang jumlahnya mencapai puluhan juta hektar yakni lahan kritis / lahan marjinal, lahan kering dan lahan pasca tambang (tambang batubara, tambang timah, tambang nikel, tambang tembaga, tambang emas dan sebagainya). Lebih detail diperkirakan bahwa untuk lahan kritis / marjinal mencapai 24,3 juta hektar (Times Indonesia, 2017  sedangkan lahan kering mencapai 122,1 juta ha yang terdiri dari lahan kering masam seluas 108,8 juta ha dan lahan kering iklim kering seluas 13,3 juta ha dan lahan rusak pasca tambang mencapai 8 juta hektar. Kebun energi atau kebun biomasa perlu dibuat di area lahan-lahan tersebut bahkan bisa juga untuk berbagai tanaman pangan. Bahkan untuk saat ini ada yang spesies tanaman yang hanya bisa ekonomis di lahan-lahan tersebut.

Al Qur'an sebagai sumber ilmu, salah satunya telah mengajarkan bagaimana mendapatkan energi terbarukan dan berkelanjutan yang menyelamatkan manusia dan bumi. Menggali dan mengkaji ayat-ayat Al Qur'an secara detail dan mendalam akan menemukan berbagai petunjuk penting dalam mengarungi kehidupan. Hal ini semestinya menjadi motivasi dan inspirasi manusia dan terutama muslim untuk melakukan berbagai penelitian ilmiah yang bermanfaat. Mengaplikasikan yang sudah ada karena sejalan dengan petunjuk Al Qur'an, mengembangkan dan menyempurnakan dalam upaya memanen energi matahari harus terus dilakukan. Selain itu Al-Qur'an juga memberikan dasar moral, etika, dan hukum yang kokoh untuk pengembangan ilmu dan teknologi yang seimbang serta bertanggung jawab. 

Al-Qur'an secara eksplisit menekankan pentingnya ilmu. Hal ini terlihat dari ayat-ayat pertama yang diturunkan kepada Nabi Muhammad SAW yang berisi perintah untuk membaca, dan kisah Adam yang diajari nama-nama segala sesuatu, menandakan keunggulan manusia karena ilmu pengetahuan. Al-Qur'an mendorong manusia untuk melakukan perjalanan dan observasi, sehingga dapat membuka pikiran untuk penemuan-penemuan ilmiah. Al-Qur'an memberikan pedoman agar ilmu yang dikembangkan digunakan untuk kebaikan dan tidak bertentangan dengan nilai-nilai moral.  

Urgensi Transisi Energi Berkeadilan bagian 2

Matahari adalah sumber energi bagi makhluk hidup di bumi. Matahari adalah sumber energi yang sangat melimpah, gratis dan tidak akan habis kecuali pada saat kiamat tiba. Kata matahari disebut sebanyak 25 kali di Al Qur’an dan menjadi salah satu nama surat yang Allah diabadikan dalam Al Qur’an. Ini menunjukkan bahwa Allah ingin memberikan isyarat bahwa ada yang perlu digali oleh manusia melalui asy-syams atau matahari. Pemanfaatan matahari untuk produksi listrik menjadi perhatian dan fokus para ilmuwan di seluruh dunia. Dan terkhusus ilmuwan muslim dengan adanya motivasi ilahiah dari Al Qur’an tersebut semestinya menjadi motivasi sebagai daya dorong untuk meneliti dan mengimplementasikannya, apalagi di era dekarbonisasi atau subtitusi energi fossil ke energi terbarukan untuk mengatasi masalah perubahan iklim dan pemanasan global maka daya dorong tersebut terasa semakin kuat. 

Ibrahim Abdul Matin (2012), seorang muslim dari Amerika Serikat (AS) yang juga merupakan aktivis lingkungan, dalam bukunya Green Deen : What Islam Teaches about Protecting the Planet menyebut energi baru terbarukan sebagai energy from heaven (energi dari surga). Energi dari surga menurutnya adalah energi berasal dari atas, yakni energi tersebut tidak diekstrak (dikeruk) dari dalam bumi, dan dapat diperbaharui (renewable). “Ekstraksi menyebabkan ketidakseimbangan (penyebab perubahan iklim), sedangkan energi dari atas itu laksana dari surga.” 

Dalam tataran praktis atau implementasi telah banyak pemanfaatan energi matahari menjadi listrik. Manusia ditantang untuk mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi terbaik sehingga bisa memanen atau memanfaatkan sumber energi matahari tersebut secara maksimal. Bahkan peran teknologi dan infrastruktur pendukung telah banyak dijadikan sebagai senjata andalan untuk mengatasi permasalahan perubahan iklim dan pemanasan global tersebut. Dan dalam prakteknya tidak semua implementasi teknologi tersebut sukses dan mendapat keuntungan financial yang besar. Ivanpah project di California, USA salah satunya, proyek produksi listrik dengan pemanfaatan panas sinar matahari dengan teknologi CSP (Concentrated Solar Plant) tersebut gagal meraih tujuan bisnisnya dan kalah bersaing dengan teknologi pemanfaatan energi matahari dengan Solar PV (photovoltaic) yang lebih mudah dan murah.  

Teknologi CSP atau solar thermal technology tersebut menggunakan cermin-cermin untuk mengkonsentrasikan sinar matahari sehingga menghasilkan panas untuk memproduksi steam untuk menggerakkan turbine sehingga menghasilkan listrik. Sedangkan pada solar PV, maka panel-panel surya tersebut akan sinar matahari secara langsung menggunakan bahan semikonduktor. Ivanpah project yang menelan biaya 2,2 milyar USD (lebih dari 35 trilyun rupiah) menjadi pil pahit pengembangan teknologi pemanfaatan energi matahari tersebut. Perusahaan Pacific Gas & Electric (PG&E) sebagai pembeli utama bahkan memutuskan kontrak jangka panjang (PPA / Power Purchase Agreement) pembelian listrik dari kesepakatan sebelumnya selama 14 tahun dari Ivanpah project tersebut sehingga 2 dari 3 unitnya terpaksa dihentikan operasi. Hal ini karena Ivanpah project dengan teknologi CSP tidak mampu menghasilkan performa atau kinerja yang memadai bahkan untuk operasionalnya masih dengan tambahan gas alam. 

Untuk pembangkit listrik dengan solar PV, China saat ini pemimpin atau produsen terbesar di dunia listrik tenaga surya. Ambisi China adalah membuat “solar great wall” (tembok raksasa panel surya) yang dirancang mampu memenuhi kebutuhan energi Beijing. Proyek multi years itu diperkirakan selesai tahun 2030 dan akan memiliki panjang 400 kilometer (250 mil), lebar 5 kilometer (3 mil), dan mencapai kapasitas pembangkit maksimum 100 gigawatt. Sedangkan saat ini proyek tersebut dikabarkan telah mencapai kapasitas 5,4 gigawatt. Sejak 2024, China memimpin dunia dalam produksi listrik dari panel surya. Per Juni 2024, China memimpin dunia dalam mengoperasikan kapasitas pembangkit listrik tenaga surya dengan 386.875 megawatt, mewakili sekitar 51 persen dari total global, menurut Global Solar Power Tracker dari Global Energy Monitor. Amerika Serikat berada di peringkat kedua dengan 79.364 megawatt (11 persen), diikuti oleh India dengan 53.114 megawatt (7 persen).

Pada beberapa dekade mendatang diprediksi penggunaan baterai berkapasitas besar hingga beberapa MW pada pembangkit listrik solar PV umum digunakan. Dengan adanya baterai tersebut sehingga pembangkit listrik solar PV bisa tetap menyalurkan energi listriknya ketika malam hari ataupun ketika mendung. Riset pengembangan baterai tersebut terus berlangsung, sehingga akan lebih baik apabila sejumlah komponen baterai tersebut juga berasal dari sumber terbarukan seperti elektrode yang digunakan dari bio-graphite (yang berbahan baku biochar), bukan graphite sintetis yang berasal dari sumber fossil yang saat ini juga didominasi oleh China.

Faktor iklim dan cuaca sangat berpengaruh pada operasional pembangkit listrik solar PV. Ketika terjadi masalah cuaca seperti terjadi mendung berhari-hari sehingga matahari tidak bersinar maka produksi listrik terkendala atau kondisi intermittent. Dan apalagi penggunaan baterai kapasitas besar tersebut juga belum terjadi dan butuh waktu cukup lama. Hal ini sehingga sumber energi terbarukan yang siap kapan saja dan tidak terpengaruh cuaca sangat dibutuhkan. Sumber energi biomasa seperti wood pellet adalah tipe sumber energi tersebut. Sumber energi terbarukan berasal dari tanaman (bio-energi) tersebut juga sejalan dengan QS. Yaasin (36) : 80. Untuk menghasilkan sumber energi tersebut baik seperti batang kayu, buah, biji ataupun bagian lain dari tumbuhan tersebut, tumbuhan melakukan photosintesa. Selain dibutuhkan air dan karbondioksida (CO2), proses photosintesa ini membutuhkan sinar matahari. Matahari sangat penting sebagai sumber energi bagi makhluk hidup khususnya bagi tumbuhan tersebut. Sumber energi terbarukan dari biomasa (bio-energi) tersebut ibarat “green battery” yang sangat potensial sebagai sarana juga menangkap energi matahari, dan untuk lebih detail silahkan baca disini.