Mahasiswa FMIPA UI Kembangkan Sistem Pendingin Berbasis Suhu Tanah, Hemat Energi hingga 50 Persen

Depok, 15 September 2026 — Lima mahasiswa Program Studi Sarjana Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia (FMIPA UI), yakni Abdurrasyid Dzaki Amir, Satria Erlangga Munggaran, Michael Gianvittorio Siringoringo, Steven Anthony Suhartoyo, dan Muhammad Rayhan Pasha Nuruddin, mengembangkan Adaptive Energy-efficient Microclimate System (ADEM), prototipe sistem pendinginan hibrida berbasis kestabilan suhu tanah dan energi surya yang berpotensi menekan beban kerja pendinginan hingga 30–50 persen, menurunkan suhu ruang 4–9 derajat Celsius, dengan kebutuhan daya kurang dari 20 watt.

Gagasan ADEM berangkat dari persoalan suhu ruang belajar yang tinggi di sejumlah sekolah di Indonesia serta kebutuhan biaya yang tidak sedikit apabila pendinginan ruangan mengandalkan sistem konvensional. Kondisi tersebut mendorong tim mengembangkan sistem pendingin yang relatif murah dan mudah diterapkan dengan memanfaatkan prinsip fisika sederhana, yakni perbedaan suhu antara tanah dan lingkungan.

“Tujuan awal kami adalah membuat sistem pendingin yang murah dan mudah diterapkan, terutama untuk ruang dengan keterbatasan biaya. Sistem ini memanfaatkan perbedaan suhu tanah dan lingkungan untuk menurunkan temperatur udara sebelum masuk ke ruangan,” ujar Abdurrasyid.

Pengembangan ADEM dilakukan melalui Program Kreativitas Mahasiswa-Karsa Cipta (PKM-KC) 2026 dengan judul “ADEM: Prototipe Sistem Pendinginan Pasif Modular Berbasis Subsoil Heat Exchange untuk Efisiensi Energi Ruangan”. Tim merancang sistem yang menggabungkan pertukaran panas dengan tanah, ventilasi bertenaga surya, serta sistem kontrol otomatis.

Dosen Departemen Fisika FMIPA UI sekaligus pembimbing tim ADEM, Syahril Siregar, S.Si., M.Sc., Ph.D., mengatakan pengembangan teknologi pendinginan hemat energi relevan dengan kebutuhan bangunan di Indonesia yang beriklim tropis. Sistem pendingin ruangan merupakan salah satu komponen yang membutuhkan energi dalam pengoperasian bangunan.

“Riset seperti ini penting karena sistem pendinginan menjadi salah satu pengguna energi utama pada bangunan. ADEM menunjukkan kemampuan mahasiswa merancang solusi yang aplikatif dan sesuai dengan kondisi iklim Indonesia,” kata Syahril.

Potensi penghematan ADEM didukung karakteristik suhu tanah yang relatif stabil pada kedalaman tertentu. Untuk memperoleh data awal, tim melakukan pengukuran suhu tanah di Laboratorium Parangtopo FMIPA UI selama 14 hari. Hasil pengukuran menunjukkan suhu tanah pada kedalaman 2 meter berada pada kisaran 25,5–26 derajat Celsius.

Data tersebut menjadi dasar pemanfaatan tanah sebagai media pertukaran panas. Udara dari luar dialirkan melalui jaringan pipa PVC yang ditanam di bawah tanah dengan konfigurasi berkelok atau serpentine. Ketika melewati pipa, udara bertukar panas dengan tanah sehingga temperaturnya dapat diturunkan sebelum dialirkan ke dalam ruangan.

“Prinsip ADEM memanfaatkan perbedaan suhu antara udara permukaan dan suhu tanah. Dengan mendinginkan udara terlebih dahulu sebelum masuk ke ruangan, beban sistem pendingin aktif dapat dikurangi,” ujar Abdurrasyid.

Salah satu tantangan dalam pengembangan sistem tersebut adalah keterbatasan lahan untuk penggalian sekaligus kebutuhan memperpanjang waktu kontak udara dengan permukaan pipa. Tim mengatasinya dengan merancang pipa serpentine dengan lima lekukan dan konfigurasi multi-layer stratification secara vertikal.

Perbedaan diameter pipa juga dimanfaatkan untuk mengoptimalkan karakteristik aliran udara berdasarkan prinsip kontinuitas dan Hukum Bernoulli. Rancangan tersebut ditujukan untuk meningkatkan efektivitas pertukaran panas tanpa bergantung pada kompresor berdaya besar.

ADEM dilengkapi sistem ventilasi menggunakan turbin yang digerakkan motor DC dan ditenagai panel surya. Sistem tersebut menjaga sirkulasi udara, termasuk ketika kondisi angin rendah. Sensor suhu pada bagian inlet dan outlet kemudian memantau perubahan temperatur secara real-time dan mengirimkan data ke mikrokontroler ESP32 untuk mengatur kerja ventilator sesuai kondisi lingkungan.

“Sistem ini kami rancang agar adaptif. Ketika suhu udara luar meningkat, kebutuhan sirkulasi juga meningkat. Pada kondisi dengan intensitas matahari lebih tinggi, panel surya dapat menghasilkan daya yang lebih besar untuk mendukung kerja ventilator,” ujar Abdurrasyid.

Berbeda dari sistem pendingin konvensional yang mengandalkan kompresi refrigeran dan membutuhkan daya listrik relatif besar, ADEM menempatkan pertukaran panas dengan tanah sebagai tahap pendinginan awal. Energi surya digunakan untuk memasok kebutuhan sistem ventilasi sehingga penggunaan listrik dari sumber konvensional dapat ditekan.

Menurut Syahril, pengembangan ADEM menunjukkan kemampuan mahasiswa FMIPA UI dalam mengintegrasikan konsep fisika dengan rekayasa teknologi. Proyek tersebut menggabungkan pemahaman termodinamika dan mekanika fluida dengan pengembangan sistem elektronik serta pengujian berbasis data.

“Mahasiswa menunjukkan kompetensi multidisiplin dengan menghubungkan teori fisika, seperti termodinamika dan mekanika fluida, dengan rekayasa sistem elektronik terapan. Keunggulan lainnya terlihat dari kemampuan memvalidasi konsep secara komputasional hingga melakukan uji empiris di lapangan,” kata Syahril.

Pelaksanaan program PKM-KC 2026 saat ini telah mencapai sekitar 90 persen dengan serapan anggaran 89,82 persen. Tim juga telah melakukan diseminasi hasil pengembangan melalui media sosial dan media massa. Pada 15 September 2026, tim mengikuti tahapan nasional secara daring.

Pengumuman resmi mengenai tim yang lolos ke Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (PIMNAS) 2026 belum diterbitkan. Tim ADEM berharap dapat melanjutkan ke tahap tersebut dengan mempertimbangkan ketercapaian luaran, kelengkapan dokumentasi program, serta data pengujian yang telah diperoleh.

Setelah program PKM-KC berakhir, pengembangan ADEM akan dilanjutkan di Departemen Fisika FMIPA UI dengan memanfaatkan fasilitas Laboratorium Parangtopo dan Laboratorium Elektronika. Tahap berikutnya mencakup pengujian performa pada ruang tertutup (enclosure test), optimasi algoritma kontrol, serta rencana pendaftaran paten. Tim juga menyiapkan skenario penerapan ADEM pada berbagai jenis bangunan, antara lain hunian, fasilitas pendidikan, tempat ibadah, ruang komunitas, dan bangunan berkonsep green building. Pengembangan tersebut diarahkan untuk menguji penerapan teknologi pendinginan berbasis suhu tanah dan energi surya sebagai alternatif dalam mengurangi kebutuhan energi sistem pendinginan bangunan.