INTEGRATED FARM BUILDING BERBASIS RENEWABLE ENERGYDAN INTERNET FARMING MARKETING DENGAN OTOMATISASIMIKROKONTROLLER

MAKALAH

Disusun oleh :

Kelompok 1

1. Agung Joko Ismoyo

( 1147060004 )

2. Ardiansyah Ciputra

( 1147060083 )

3.Aulia Adilah

(1147060011 )

4.Elisa Martiana

(1147060025 )

5. Dzulqarnain A.M

(1147060022 )

PROGRAM STUDI AGROTEKNOLOGI

FAKULTAS SAINS DANTEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, serta inayahnya kepada kita semua sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis yang berjudul “Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller” dengan tepat waktu. Karya Tulis ini dapat terselesaikan tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Allah SWT yang telah melimpahkan kesehatan dan hidayah sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis ini.

2. Yang telah memberikan bimbingan selama penyelesaian Karya Tulis ini.

3. Orang tua penulis yang senantiasa mendukung dan berdo’a untuk kesuksesan penulis.

4. Seluruh pihak yang tidak dapat ditulis satu-persatu.

Karya Tulis ini diharapkan dapat membawa manfaat bagi penulis secara khusus dan pembaca pada umumnya. Semoga apa yang tertulis dalam Karya Tulis ini dapat terlaksana dikemudian hari atas kerjasama berbagai pihak. Tidak lupa karena Karya Tulis ini masih jauh dari sempurna, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca sekalian.

Bandung , April 2015

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARiiDAFTAR ISIiiiDAFTAR GAMBARvBAB I1PENDAHULUAN11.1. Latar Belakang11.2. rumusan masalah21.3 Tujuan21.4 Manfaat2BAB II3TINJAUAN PUSTAKA32.1 Pertanian Modern32.1.1 Vertikultur32.1.2 Hidroponik42.1.2.1 Aeroponik42.1.2.2 DFT (Deep Flow Technique)42.1.2.3 NFT ( Nutrient Film Technique )52.1.2.4 THST ( Teknologi Hidroponik Sistem Terapung )52.1.3 Kultur Jaringan62.1.4 Renewable Energy62.1.4.1 Photovoltaic62.1.4.2 Wind Turbine72.1.4.3. HSL (Hybrid Solar Lighting)82.1.4.4. Chemically Tempered Glass92.1.4.5. Otomatisasi Mikrokontroller92.1.4.6. Pemasaran9BAB III10PEMBAHASAN103.1 Bagian Utama Farm Building103.1.1 Tempat Pertanian Modern103.1.2. Laboratorium Pembibitan123.1.3. Control room133.1.4. Ruang Pengolahan Hasil Pertanian143.1.5. Pemasaran143.2 Analisis Struktur Farming Building153.3 Renewable energy16BAB IV20PENUTUP204.1 Kesimpulan204.2 Saran20DAFTAR PUSTAKA21

DAFTAR GAMBAR

Gambar Vertikultur 13

proses NFT 15

Future of a NFT system 15

teknologi hidroponik sistem terapung 15

teknik kultur jaringan 16

sel PV 17

Gambar Wind Turbine 17

hybrid Solar Lighting 18

Chemically Tempered Glass 19

peralatan proses Aeroponik 112

vi

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pangan merupakan sumber energi bagi manusia, dan makanan tersebut berasal dari tanaman yang sebagian besar termasuk dalam kelompok sayuran dan buah(Rubatzky dan Yamaguchi, 1999). Sekretaris Direktorat Jenderal Hortikultura Kementerian Pertanian, Sri Kuntarsih mengatakan pada Republika Online tanggal 14 Juni 2010, tingkat konsumsi sayur di Indonesia termasuk yang paling rendah di dunia. Rakyat Indonesia hanya mengkonsumsi 35 kg sayuran per kapita per tahun.Angka itu jauh lebih rendah dengan angka konsumsi sayuran yang dianjurkan organisasi pangan dan pertanian dunia Food and Agriculture Organization (FAO), yaitu 75 kg per kapita per tahun.

Konsumsi buah di Indonesia juga tergolong rendah. Prof. Dr. Ir. Sobir, Ms dari Pusat Kajian Buah Tropika Institut Pertanian Bogor (PKBT-IPB) menyatakan dalam Indonesia Fruit Summit 2013 bahwa rakyat indonesia rata-rata mengkonsumsi buah 35,8 kg/kapita sedangkan standart konsumsi buah perkapita adalah 75kg/tahun. Angka konsumsi buah rakyat Indonesia tergolong jauh dari sehat. Survey Sosial Ekonomi Nasional (SUSENAS) tahun 1999-2006 secara berturut menunjukkan konsumsi konsumsi sayur dimulai pada tahun 1999 adalah 32.28, 37.44, 40.95, 38.80, 38.72, 40.20, 46.39 ( Kkal/ kapita). Sedangkan buahbuahan 32.71, 40.75, 42.75, 41.61, 39.85, 36.95, 49.08 (Kkal/ kapita ). Jumlah ini sangat rendah dibanding konsumsi lemak yang mencapai 246,34 Kkal/kapita dan konsumsi padi yang mencapai 1066.5 Kkal/ kapita. Rendahnya konsumsi sayur dan buah di Indonesia membuat dibutuhkannya inovasi dalam bidang pertanian untuk meningkatkan ketahanan pangan terutama ketahanan sayur dan buah dengan orientasi pertanian modern, teknologi informasi dan komunikasi, serta pemasaran produk yang baik.

Untuk itu penulis menggagas konsep gedung pertanian berbasis teknologi informasi dan komunikasi serta otomatisasi.Konsep tersebut dirangkum dalam karya tulis berjudul “Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller”.

1.2. rumusan masalah

1.Bagaimana konsep gedung pertanian yang inovatif dan optimal untuk meningkatkan ketahananpangan terutama buah dan sayur di Indonesia ?

2. Bagaimana peran teknologi informasi dan komunikasi dalam mendukung orientasi pertanian modern sayur dan buah di gedung pertanian modern?

3. Bagaimana proses pengolahan dan pemasaran yang tepat untuk meningkatkan efektivitas gedung pertanian modern baik secara ekonomis maupun sumber daya manusia?

1.3 Tujuan

Mengembangkan konsep inovasi dibidang pertanian yang dapat meningkatkan ketahanan pangan Indonesia terutama sayuran dan buah.

2. Meningkatkan peran teknologi informasi dan komunikasi untuk memajukan sektor pertanian sayur dan buah Indonesia.

3. Mengembangkan proses pengolahan dan pemasaran secara modern untuk meningkatkan potensi teknologi dalam produksi produk pertanian modern.

1.4 Manfaat

1. Mengembangkan inovasi di bidang pertanian dengan pemanfaatan teknologi untuk meningkatkan ketahanan pangan sayur dan buah Indonesia.

2. Mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi untuk meningkatkan ketahanan pangan Indonesia sehingga meningkatkan kesejahteraan masyarakat.

3. Mengembangkan teknik pemasaran modern untuk meningkatkan nilai jual produk pertanian Indonesia.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Pertanian Modern

Pertanian modern adalah praktek-praktek inovatif dan teknik yang berkembang untuk menghasilkan cukup makanan, bahan bakar, dan serat untuk dunia yang terus bertambah sementara pada saat yang sama meminimalkan dampak lingkungan. Pertanian modern menyediakan petani dengan inovasi baru, penelitian dan kemajuan ilmiah untuk menghasilkan produk yang aman, berkelanjutan, dan terjangkau (Modern Agriculture, Sustainable Solutions Crop Life America, 2013). Dalam sistem pertanian modern petani menerapkan teknologi dan informasi untuk mengontrol sebagian besar komponen sistem, pertanian modern cenderung melihat keberhasilan hubungan saling ketergantungan antara sumber daya, teknologi, manajemen, investasi, pasar, dan dukungan politik pemerintah(William, 2010).

2.1.1 Vertikultur

Sesuai dengan asal katanya dari bahasa Inggris, yaitu vertical dan culture, maka vertikultur adalah sistem budidaya pertanian yang dilakukan secara vertikal atau bertingkat, baik indoor maupun outdoor.Sistem budidaya pertanian secara vertikal atau bertingkat ini merupakan konsep penghijauan yang cocok untuk daerah perkotaan dan lahan terbatas. Struktur vertikal, memudahkan pengguna membuat dan memeliharanya (Kementerian Pertanian RI,2011).

(Gambar Vertikultur 1)

.1.2 Hidroponik

Hidroponik adalah istilah yang digunakan untuk merujuk pada suatu sistem bercocok tanam dengan media tanpa tanah (Lingga, 1999). Media tersebut bermacam-macam, mulai dari air, pasir, kerikil, rockwool dan media-media yang lain yang dapat menyimpan nutrisi di dalamnya. Prinsip dasar dari budidaya hidroponik adalah menyediakan suplai nutrisi ketanaman tanpa menggunakan media tanah. Beberapa sistem hidroponik yang biasa digunakan untuk produksi sayuran di Indonesia antara lain: aeroponik, DFT ( Deep Flow Technique), NFT (Nutrient Film Technique) dan THST (Teknologi Hidroponik Sistem Terapung) (Rahardian B, 2012).

2.1.2.1 Aeroponik

Aeroponik merupakan berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponus yang berarti daya.Jadi aeroponik adalah memberdayakan udara.

Aeroponik merupakan salah satu tipe dari hidroponik karena air yang berisi larutan hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman.Salah satu kunci keunggulan aeroponik adalah oksigenisasi dari tiap butiran kabut halus larutan hara sehingga respirasi akar lancar dan menghasilkan banyak energi. Contoh tanaman aeroponik: selada, pakchoy hijau dan putih, caysim, dan kailn serta horenzo (Sutiyoso, Y. 2003).

2.1.2.2 DFT (Deep Flow Technique)

DFT adalah sistem hidroponik tanpa media, berupa kolam atau kontainer yang panjang dan dangkal diisi dengan larutan hara dan diberi aerasi. Padasistem ini tanaman ditanam diatas panel tray ( flat tray ) yang terbuatdari bahan sterofoam mengapung di atas kolam dan perakar an berkembang di dalam larutan hara ( Anas, 2013 ).

2.1.2.3 NFT ( Nutrient Film Technique )

Nutrient Film technics adalah sistem hidroponik tanpa media tanam.Tanaman ditanam dalam sikrulasi hara tipis pada talang - talang yang memanjang. Persemaian biasanya dilakukan di atas blok rockwool yang dibungkus plastik ( Anas, 2013 ) .

proses NFT 1

teknologi hidroponik sistem terapung 1

Future of a NFT system 1

2.1.2.4 THST ( Teknologi Hidroponik Sistem Terapung )

Teknologi Hidroponik Sistem Terapung adalah hasil modifikasi dari Deep Flowing System.Perbedaan utama adalah dalam THST tidak digunakan aerator, sehinga teknologi ini reltif lebih effisien dalam penggunaan energi listrik.Studi pengembangan THST dilakukan untuk mengetahui jenis tanaman, disain panel, jenis dan volume media,umur bibit, sumber dan konsentrasi larutan hara, pupuk daun dan naungan, serta pemanfaatan kembali larutan hara yang optimal. Hasil studi menunjukkan bahwa jenis tanaman yang dapat dibudidayakan dengan THST adalah caisim ( Tosakan ), pakchoy ( White tropical type), kailan ( BBT 35), kangkung ( Bangkok LP1), selada ( Panorama,Grand Rapids, Red Lettuce, Minetto), dan seledri ( Amigo) ( Anas, 2013).

2.1.3 Kultur Jaringan

teknik kultur jaringan 1

Kultur jaringan dalam bahasa asing disebut sebagai tissue culture, weefsel cultuus atau gewebe kultur. Kultur adalah budidaya dan jaringan adalah sekelompok sel yang mempunyai bentuk dan fungsi yang sama. Maka kultur jaringan berarti membudidayakan suatu jaringan tanaman menjadi tanaman kecil yang mempunyai sifat seperti induknya. Kultur jaringan menggunakan jaringan meristem atau jaringan muda, yaitu jaringan yang selalu membelah selnya sehingga mempunyai hormon yang mengatur pembelahan (Suryowinoto,1991).

2.1.4 Renewable Energy2.1.4.1 Photovoltaic

Indonesia sebagai negara tropis mempunyai potensi energi surya yang tinggi dengan radiasi harian rata-rata (insolasi) sebesar 4,5 kWh/m2/hari (Solarex, 1996). Potensi ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif yang murah dan tersedia sepanjang tahun(Bachtiar,2006). Intensitas matahari sebesar itu potensial dimanfaatkan sebagai sumber energi terbarukan. Dewasa ini, sel photovoltaic (PV) sebagai pengubah energi surya menjadi energi listrik secara langsung telah banyak dimanfaatkan baik secara mandiri (stand alone) maupun secara terintegrasi dengan sistem kelistrikan yang sudah ada (grid)(Wai R, 2008). Photovoltaic (PV) merupakan semi konduktor yang menggunakan bahan dasar silicon(Si). Sebuah kristal silindris Si diperoleh dengan cara memanaskan Si itu dengan tekanan yang diatur sehingga Si itu berubah menjadi penghantar. Bila kristal silindris itu dipotong setebal 0,3 mm akan terbentuklah sel-sel silikon yang tipis atau yang disebut juga dengan Photovoltaic (PV). Sel-sel silikon itu dipasang dengan posisi sejajar/seri dalam sebuah panel yang terbuat dari alumunium atau baja anti karat dan dilindungi oleh kaca atau plastik untuk meningkatkan tegangan dan arus yang ditimbulkan.Kemudian pada tiaptiap sambungan sel itu diberi sambungan listrik. Bila sel-sel itu terkena sinar matahari maka pada sambungan itu akan mengalir arus listrik. Besarnya arus/tenaga listrik itu tergantung pada jumlah energi cahaya yang mencapai silikon itu dan luas permukaan sel itu. Dalam proses itu sel surya menghasilkan tegangan 0,5-1 volt tergantung intensitas cahaya dan jenis zat semikonduktor yang dipakai.

sel PV 1

Energi listrik yang dihasilkan oleh sel PV berupa tegangan/arus DC (Direct Current).Dalam pemakaian skala yang besar beberapa Photovoltaic (PV) digabungkan menjadi PV array.PV array inilah yang digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik dari sinar matahari.

2.1.4.2 Wind Turbine

Gambar Wind Turbine 1

Wind Turbine merupakan pembangkit listrik yang mengkonversikan energi kinetik angin menjadi energi listrik dengan efisiensi tertentu. Ada dua jenis wind turbine yaitu Horizontal Axis Wind Turbine dan Vertical Axis Wind Power. Horizontal Axis Win Turbine merupakan jenis wind turbine yang populer digunakan oleh pengguna karena blade berputar searah dengan arah angin memungkinkan efisiensi (Cp) dari HAWT relative lebih tinggi dibanding VAWT, namun HAWT hanya dapat digunakan pada angin dengan kecepatan tinggi saja. Vertical Axis Wind Turbine merupakan wind turbine yang dapat menangkap angin dari segala arah dengan kecepatan angin relative rendah. VAWT sendiri ada 2 tipe yaitu Darrieus dan Savonius.

2.1.4.3. HSL (Hybrid Solar Lighting)

hybrid Solar Lighting 1

Hybrid Solar Lighting mentransmisikan cahaya matahari lang sung ke dalam bangunan sebagai pe nerangan melalui media kabel serat optik atau fiber optic, seperti halnya listrik di hantarkan melalui kabel(Anggoro, 2009).HSL terdiri dari 3 komponen utama yaitu rooftop, 4-ft-wide dish dan secondary mirror yang terintegrasi sehingga dapat memfokuskan cahaya matahari menuju optical fibers. HSL mempunyai konsep kerja yang sederhana. Alat penerima sinar matahari berbentuk parabola akan ditempatkan di atap bangunan. Tugasnya, mengumpulkan tenaga dari matahari.Energi yang didapat disalurkan melalui kabel optik fiber ke panel Hybrid Solar Lighting dan berujung ke lampu-lampu di tiap ruangan. Keuntungan pengunaan HSL akan mendapatkan energi matahari secara langsung sebagai penerangan tanpa ada sistem listriknya sehingga sudah dapat dipastikan sistem ini tidak menghasilkan polusi (Susanto, 2008). Keakurasian dari HSL untuk memposisikan sesuai dengan posisi matahari mencapai 0.1 derajat dengan menggunakan penghitungan azimuth dan zenith pada GPS receiver yang diolah di dalam microprocessor. Selain itu HSL juga dapat mengurangi heat waste karena dapat menghapus infra merah yang terkandung di dalam cahaya (Melissa,V dkk, 2007). Muhs (2000) dalam risetnya menyebutkan bahwa panel surya memiliki efisiensi ±15%, sedangkan penerangan dengan teknologi hybrid memiliki efisiensi mencapai ±50%.

2.1.4.4. Chemically Tempered Glass

Chemically Tempered Glass 1

Chemically Tempered Glass merupakan salah satu jenis kaca yang memiliki kekuatan mekanis dan termal 4 kali lebih kuat dari jenis kaca biasa tanpa distorsi optis dan fisik. Sifat mekanis dan termal ini didapatkan dari proses pembenaman kaca ke dalam salt bath pada suhu 450 – 5000C. Sodium ion dari kaca terdifusi dan tergantikan oleh sodium ion yang lebih besar dari salt bath ( Oldcastle Building Envelope, 2011).

2.1.4.5. Otomatisasi Mikrokontroller

Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer yang terwadah dalam satu chip. Satu chip yang telah memiliki bagian-bagian dari suatu unit komputer seperti CPU, RAM, ROM, dan I/O. Perbedaan yang menonjol secara skematik antara mikrokomputer dengan mikrokontroller (SCM) adalah pada penggunaan perangkat I/O dan media penyimpan program. Bila mikrokomputer menggunakan disket atau harddisk lainnya maka mikrokontroller menggunakan EPROM sebagai penyimpan programnya.Sedangkan keuntungan mikrokontroller dibandingkan dengan mikroprosesor adalah pada mikrokontroller sudah terdapat RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga tidak perlu menambahkan peralatan itu lagi (Muttaqin, 2013).

2.1.4.6. Pemasaran

Ada empat keuntungan pemasaran lewat internet, yaitu :

1. Banyak jumlah penggunanya, kurang lebih 20 juta pengguna internet. Populasinya lebih besar dari jumlah penduduk kota manapun di dunia.

2. Christopher Locke of Mecklermedia, Wesport, Connecticut menyatakan bahwa dibutuhkan mengikuti grup diskusi dari target grup yang kita tawarkan lewat internet untuk memperoleh kredibilitas atas keunggulan produk kita.

3. internet account gratis dan meningkatkan gairah pelanggan untuk mendapatkan informasi dan membeli suatu produk.

4. Memperlakukan internet seperti pelayanan on-line service atau buletin board system juga dapat membatasi pelayanan pada strategi pemasaran(Lepkom Universitas Gunadarma).

Metode pemasaran di internet :

1. Direct Mail : pengiklan mengikuti suatu grup diskusi dan kemudian membuat suatu basis data penjualnya.

2. Press Release Postings : mengadakan “press release” dari produk, pelayanan, atau perusahaan dalam “buletin board” di dalam internet berupa mailing list atau newsgroup.

3. Billboards On The Net : mengirimkan satu atau dua kalimat seperti pada kartu nama pada discussion group atau mailing list.

4. Relationship marketing : terlibat masuk dicussion group tertentu yang sesuai dengan produk yang akan kita jual dengan harapan mendapat lebih banyak peluang menawarkan produk kita.

BAB IIIPEMBAHASAN3.1 Bagian Utama Farm Building

Integrated farm building dirancang seperti greenhouse bertingkat yang memiliki sumber energi terbarukan mencukupi untuk kebutuhan operasionalnya.Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller mewakili gagasan sebuah bangunan perusahaan pertanian yang memiliki greenhouse bertingkat untuk penanaman buah dan sayur secara modern. Farm building yang dimaksud memiliki 5 bagian utama, yaitu :

3.1.1 Tempat Pertanian Modern

Bagian utama dari Integrated farm building adalah ruang untuk pertanian modern sayur dan buah. Konsep ruang seperi greenhouse yang bertingkat.Di dalamnya terstruktur dengan rapi tanaman sayur dan buah yang ditanam baik secara aeroponik, hidroponik, maupun verticultur.

Konsep pertanian modern menggunakan teknologi “greenhouse” sudah banyak diterapkan diberbagai negara.Pengembangan pertanian dengan “greenhouse” menjadi sangat potensial jika dikaitkan dengan upaya peningkatan daya saing produksi agribisnis Indonesia yang berkelanjutan untuk memenuhi tuntutan pasar global.Produk yang dibutuhkan oleh masyarakat Indonesia selain aman untuk dikonsumsi (food safety attribute), memiliki kandungan nutrisi yang tinggi (nutritional attributes), ramah lingkungan (eco-labelling attributes), juga harus bersifat sustainable.Pasar membutuhkan produksi sayuran dan buah yang terus menerus ada tanpa terpengaruh musim, cuaca, ataupun kelangkaan pangan.Untuk itu prosuksi dalam “greenhouse” sangat potensial dikembangkan.Selain mengurangi pengaruh pergantian iklim dalam pertanian, pertanian dalam ruang memungkinkan petani mengggunakan teknologi dengan lebih mudah.Integrated farm building dalam karya tulis ini, dapat diartikan sebagai greenhouse dengan luas area yang besar dan bertingkat. Untuk memperoleh produksi sayur dan buah yang berkualitas dan terus menerus, tata cara pertanian modern perlu dikembangkan .Jenis-jenis tanaman yang dibudidayakan biasanya adalah tanaman yang memiliki nilai ekonomi tinggi, berumur pendek atau tanaman semusim khususnya sayuran (seperti seledri, caisism, pack-choy, baby kalian, dan selada), dan memiliki system perakaran yang tidak terlalu luas.Tanaman sayur dan buahbuahan yang banyak dikonsumsi masyarakat potensial untuk dikembangkan. Teknik-teknik yang dapat digunakan dalam penanaman sayur dan buah dalam ruang, diantaranya sebagai berikut :

a. Vertikultur

Integrated farm building membutuhkan optimalisasi lahan pemakaian, sehingga produksi yang dihasilkan dapat maksimum.Teknik verticultur menata tanaman secara vertical, sehingga dengan lahan yang sedikit dapat ditanami tanaman yang banyak. Kelebihan teknik vertcultur adalah :

· Efisiensi penggunaan lahan karena dengan verticultur lahan dapat menampung tanaman dengan jumlah yang lebih banyak daripada pertani konvensional.

· Penghematan pemakaian pupuk dan pestisida

· Kemungkinan tumbuh rumput atau gulma sangat kecil

· Dapat dipindahkan dengan mudah karena tanaman diletakkan dalam wadah tertentu

· Mempermudah monitorin/pemeliharaan tanaman

Tanaman yang bisa dikembangkan dengan teknik vertikultur dan cocok dibiakkan di Integrated Farm Building diantaranya komoditas sayuran seperti sawi, kucai, pakcoi, kangkung, bayam, kemangi, caisim, seledri, selada bokor, dan bawang daun.

b. Hidroponik

Dengan hidroponik, akar tanaman secara langsung berinteraksi dengan cairan nutrisi.Sehingga zat yang diserap dapat secara langsung disesuaikan dengan kebutuhan nutrisi tanaman. Kelebihan budidaya hidroponik antara lain: produksi tanaman lebih tinggi dibandingkan menggunakan media tanah biasa, tanaman lebih terjamin bebas dari hama dan penyakit, kerja kebun lebih efisien dan tidak ada risiko akibat kondisi alam yang kurang mendukung, misalnya saja banjir atau kekeringan (Lingga, 1999). Produk yang dihasilkanpun juga memiliki beberapa kelebihan dibandingkan produk sayuran daun hasil budidaya secara konvensional, yaitu harga jual yang lebih tinggi dan menghasilkan produk yang bersih, sehat, renyah dan lebih enak (Agung, 2008).Praktik budidaya seperti ini dapat digunakan untuk beberapa jenis tanaman, antara lain strowberi, mentimun jepang, paprika, sishito (cabai Jepang), tomat, dan sayuran daun (Untung, 2004). Jenis sayuran daun yang dapat dibudidayakan dengan sistem hidroponik antara lain selada keriting, lollorossa, romaine, caisim, kangkung, bayam, bayam merah, kailan dan sayuran daun yang lain(Rahardian B, 2012).

c. Aeroponik

Keunggulan aeroponik adalah oksigenasi dari tiap butiran kabut halus larutan hara sehingga respirasi akar lancar dan menghasilkan banyak energi. Jenis tanaman yang dapat dibudidayakan dengan aeroponik diantaranya kangkung, bayam, berbagai kultivar selada (lettuce keriting hijau, cos/romaine, butterhead, batavia, lollo rossa, iceberg, head lettuce), pakchoy hijau dan putih, caysim, dan kailan serta horenzo. Tanaman rempah penyedap masakan, seperti oregano, parsley, thyme, dill dan basil dapat diusahakan dalam volume kecil.

Berbagai teknik pertanian tersebut dapat menghasilkan sayuran dan buah dengan kualitas dan cita rasa yang lebih baik daripada tanaman konvensional. Pertanian dalam ruang juga memungkinkan tidak digunakannya pestisida karena tertutup dari hama. Dengan kombinasi berbagai teknik untuk masing-masing tanaman yang cocok dapat meningkatkan efektifitas penggunaan lahan dan meningkatkan keuntungan pertanian dalam Integrated Farm Building.

Untuk tempat pertanian modern dinding bangunan terbuat dari bahan utama Chemically temperate glass sehingga cahaya matahari dapat masuk dengan leluasa. Dibutuhkan bahan kaca yang kuat dan tembus cahaya, sehingga reaksi fotosintesis tidak terganggu, penyediaan cahaya untuk tanaman juga dibantu oleh Hybrid Solar Lighting.

peralatan proses Aeroponik 1

Ventilasi udara juga harus tersedia dengan baik, karena tanaman membutuhkan oksigen yang cukup.Untuk sirkulasi udara yang baik, dipasang kipas pada setiap lantai.Tersedianya kipas sangat penting agar distribusi udara bersih dalam ruangan dapat terjaga.Supaya tanaman mendapat cahaya yang cukup, pada setiap ruang ditambahkan Hybrid Solar Lighting (HSL) sebagai pendukung cahaya yan masuk disiang hari. HSL sangat membantu memenuhi kebutuhan tanaman akan sinar matahari tanpa harus menggunakan energi listrik dari PLN. Dengan penggunaan HSL meningkatkan kemandirian Integrated Farm Building dalam penyediaan energi sehingga tidak tergantung pada listrik yang disuplai dari PLN.

3.1.2. Laboratorium Pembibitan

Laboratorium pembibitan untuk pengembangan kultur jaringan (menghasilkan bibit sendiri dengan cara modern) dan penelitian lebih lanjut dalam rangka pengembangan produk pertanian. Kultur jaringan merupakan salah satu cara pembiakan tumbuhan secara in vitro (dalam tabung kaca) yang memanfaatkan sifat totipotensi tumbuhan. Sifat totipotensi adalah Kemampuan sel/ jaringan tumbuhan untuk tumbuh menjadi individu baru . Sifat inilah yang menjadi dasar untuk melakukan teknik kultur jaringan. Pertanian modern membutuhkan solusi alternatif yang potensial untuk pembibitan.Bibit yang dibutuhkan haruslah berkualitas dan tidak membutuhkan waktu yang lama untuk penyemaiannya. Dengan kultur jaringan, bibit yang ditanam dapat lebih terjamin kontinyuitasnya dan lebih ekonomis. Selain itu kultur jaringan memungkinkan petani modern mendapatkan bibit dengan sifat unggul dalam jumlah banyak dan waktu yang relatif singkat. Untuk tanaman-tanaman yang sukar diperbanyak dengan cara tradisional, kultur jaringan sangat potensial untuk diterapkan, untuk itu dibutuhkan laboratorium sebagai tempat pengkulturan.

Di laboratorium pembibitan terdapat alat-alat yang dibutuhkan untuk kultur jaringan seperti oven, magnetic stirrer, labu takar, pipet pasteur, erlenmeyer, gelas piala, pengaduk, botol, tabung reaksi, cawan petri, lemari gelas, alat pencuci, rak-rak, alat-alat diseksi (spatula, pisau, scalpel, pinset, glinting, cutter), dan borner ( elisa.ugm.ac.id). Dalam proses pembibitan ini berbagai faktor juga harus diperhatikan, seperti radiasi cahaya, lama penyinaran, temperatur, dan sterilisasi. Untuk itu dibutuhkan berbagai macam sensor yang terhubung dengan mikrokontroller dan komputer harus dipasang dan digunakan dengan sebaik mungkin.Hal ini menegaskan sangat pentingnya integrasi antara tiap teknologi dan rekayasa pertanian untuk membentuk suatu sistem pertanian yang modern dan potensial.

3.1.3. Control room

Control room sebagai pusat sistem otomatisasi untuk mengatur aliran nutrisi dan air dalam pipa, mengatur dan menjaga temperatur dan kelembaban, serta memantau perkembangan tanaman. Pertanian dalam farm building memungkinkan petani menggunakan sistem otomatisasi untuk memudahkan petani dalam memenuhi nutrisi dan lingkungan untuk mendukung hasil panen yang maksimal tanpa memerlukan penjagaan intensif. Sistem otomatisasi ini terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

Masukan (Input)

Dalam Farming Building dibutuhkan berbagai jenis data dan sensor pembacanya untuk mendukung pertumbuhan dan perkembangan tanaman, seperti: Higrometer elektrik (sebagai alat pengukur kelembapan udara), lightmeter elektrik (sebagai alat pengukur radiasi cahaya), thermometer elektrik (sebagai alat pengukur temperature), ph meter elektrik dan water flow sensor G1/2. Water flow sensor G1/2 adalah salah satu sensor yang dapat digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dalam pipa.

Proses

Dalam tahap pemrosesan, input yang didapat dari keadaan ruangan masuk dalam input program logika dalam komputer di control room. Input yang masuk diolah menurut program logika yang telah dibuat untuk farm building menggunakan bahasa C. Program logika if dapat digunakan untuk memproses input untuk dikeluarkan output yang sesuai. Output merupakan hasil pemrosesan input yang akan langsung disalurkan berupa tindakan mesin sebagai upaya otomatisasi farm building.

Luaran (output)

Luaran dari otomatisasi adalah semburan-semburan nutrisi melalui katup, sesuai dengan volume dan rentang waktu yang dibutuhkan, pengaturan cahaya tiap lantai berdasarkan jenis tanaman, pengaturan kelembapan dengan mengatur kecepatan hisap fan atau dengan buka tutup ventilasi. Dengan otomatisasi juga akan didapatkan output mengenai kecepatan aliran nutrisi dalam pipa, sehingga pertumbuhan tanaman dapat diatur sedemikian rupa sesuai kebutuhan nutrisi tiap jenis tanaman.

3.1.4. Ruang Pengolahan Hasil Pertanian

Integrated Farm Building adalah sebuah perusahaan pertanian yang mandiri dengan pengolahan dan pemasaran modern serta independen. Supaya hasil pertanian yang akan dipasarkan layak untuk dijual, maka harus dilakukan packing dan pengolahan pasca panen. Pengolahan hasil pertanian dapat dilakukan secara manual sehingga memberdayakan tenaga kerja dan membuka lapangan pekerjaan.Setelah sayur dan buah dipanen, pengolahan pasca panen adalah pengemasan.Hasil produksi harus dikemas sedemikian rupa sehingga lebih awet dan menarik.Pengemasan yang menarik merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi respon konsumen terhadap produk.

3.1.5. Pemasaran

Integrated farm building terintegrasi dengan pemasaran secara langsung(direct) maupun lewat internet(indirect). Merupakan sebuah produksi yang menguntungkan ketika produsen dapat menghasilkan produk sendiri, mengolahnya sendiri, dan memasarkannya sendiri.Selain keuntungan yang didapat lebih besar, pengolahan secara mandiri dapat membuka lapangan kerja bagi masyarakat sekitar. Pemasaran secara langsung(direct) dilakukan lewat supermarket yang kami namakan Agromart. Sedangkan pemasaran secara tidak langsung(indirect) dilakukan lewat internet marketing.

a. Agro Mart

Agro mart, minimarket yang digunakan untuk menjual produk hasil pertanian secara langsung dan menjadi pusat pemasaran berbasis internet marketing.Agromart terletak lantai dasar Integrated Farm Buliding.Dinding kaca bangunan memungkinkan konsumen dapat secara langsung melihat pemandangan pertanian modern dari balik kaca bangunan ketika berbelanja. Selain menambah citra produk yang dijual, Integrated Farm Building yang berbasis teknologi modern dapat sekaligus menjadi pusat penelitian guna kemajuan pertanian Indonesia ke depan.

b. Internet Farming Marketing

Secara Indirect, Integrated farm building ini menerapkan pemasaran dengan Internet disebut Internet Farming. Internet farming kami artikan sebagai suatu kegiatan pemasaran hasil pertanian melalui internet.Dengan pemasaran melalui internet, baik penjual maupun pembeli dapat memiliki akses yang mudah dan murah dalam mencari informasi dan melakukan transaksi.Perusahaan yang memasarkan produknya melalui internet juga harus kreatif menarik minat pelanggan. Mengingat internet merupakan sebuah media yang dikuasai banyak orang, produk yang dhasilkan oleh Integrated farm building harus memiliki lapak tersendiri untuk jual belinya. Melalui internet perusahaan harus mempromosikan produknya dengan semenarik mungkin, kemudian memberikan akses yang mudah bagi pelanggan untuk memesan produk apalagi pelanggan yang jauh. Dengan demikian banyak keuntungan secara ekonomis yang bisa didapat lewat pemberdayaan internet sebagai cara marketing.

3.2 Analisis Struktur Farming Building

Gaya yang bekerja pada sebuah rangka dan elemen mesin pada dasarnya dibedakan menjadi 3 : shear force, normal force, dan bending moment.

- Normal Force

Normal force merupakan gaya bekerja pada suatu material tertekan atau tertarik. Pada batang di bawah normal force bereaksi secara horizontal. Ada banyak gaya yang berlaku sebagai normal force pada sebuah bangunan salah satunya ialah gaya hasil tiupan angin yang mengenai area sebuah diding.

- Shear Force

Shear Force merupakan gaya bekerja pada suatu material yang mengakibatkan material begeser dari posisi awal. Pada batang di bawah shear force berlaku dengan bereaksi secara vertical. Ada banyak load yang berlaku sebagai shear force pada sebuah bangunan seperti beban lantai setiap satuan luas, beban beton, beban atap, dll.

- Bending Moment

Bending moment merupakan integrasi dari shear force pada suatu titik sehingga mengakibatkan material bengkok.

Selain memperhatikan gaya yang bereaksi pada beam, perlu diperhatikan pula bentuk beam dan jenis beam yang digunakan untuk melawan beban. Bentuk beam tidak diperlukan area yang besar untuk menahan beban yang besar. Cukup memiliki momen inersia yang besar, beam dapat menahan bending maupun shear stress dari beban.Untuk jenis rangka diperlukan material yang memiliki sifat mekanik toughness, tingkat kekerasan, tegangan tarik, tekan, serta modulus elastisitas yang tinggi serta sudah biasa dijual di toko bangunan. Material yang paling cocok adalah komposit antara beton dengan baja membentuk beton bertulang seperti contoh Ultra High Performance Concrete (UHPC) yang mengandung steel fiber sebanyak 4.4% berat keseluruhan, dan sisanya berupa air, semen, pasir, dll. UHPC ini memiliki kekuatan tekan mencapai kekuatan baja yaitu sekitar 2000kg/cm2 hingga 2500 kg/cm2 (Ahlborn, T. and Kollmorgen, G. 2004).

3.3 Renewable energy

Kelima bagian utama Farm Building membutuhkan pasokan energi untuk melakukan proses pertanian, pengolahan, maupun pemasaran, berbeda dengan gedung-gedung Indonesia saat ini yang setiap tahunnya menghabiskan banyak sekali energi listrik mencapai 250 kwh/m2/tahun. Integrated Farm Building telah memanfaatkan energi terbarukan secara hybrid dengan pasokan listrik PLN sebagai sumber penghasil tenaga listrik. Indonesia sebagai negara tropis mempunyai potensi energi surya yang tinggi dengan radiasi harian rata-rata (insolasi) sebesar 4,5 kWh/m2/hari (Solarex, 1996). radiasi matahari tersebut cukup besar untuk dimanfaatkan sebagai sumber energi. Tenaga surya dikonversi menjadi tenaga listrik menggunakan Photovoltaic array dan ditampung untuk kebutuhan listrik farm building. Namun saat ini masih jarang ditemukan PV dengan efisiensi yang melebihi 20%, kebanyakan masih di bawah 20% (Tiberiu Tudorache, Constantin Daniel Oancea, and Liviu Kreindeler. 2012).Oleh karena itu untuk memaksimalkan efisiensi Photovoltaic, Photovoltaic dipasang di atap gedung dan menggunakan solar tracker untuk optimalisasi cahaya yang diserap.

Solar tracker adalah alat yang dapat digunakan untuk mengarahkan Photovoltaic array ke arah sumber cahaya yang paling maksimal. Dengan penggunaan Solar tracker, intensitas cahaya matahari yang ditangkap oleh PV dapat maksimal setiap waktunya dan dapat meningkatkan efisiensian kinerja PV hingga mencapai +38% energi dari efisiensi PV sebenarnya (Tiberiu Tudorache, Constantin Daniel Oancea, and Liviu Kreindeler, 2012). Dengan demikian Photovoltaic array yang digunakan sebagai sumber energi listrik Integrated farm building dapat diminimalisir penurunan kinerjanya. Dalam sehari dengan menggunakan PV di Indonesia mampu menghasilkan daya sebesar:

Kapasitas Voltaic (Wp) = 100Wp; Efisiensi Photovoltaic x Solar Tracker (µ) = 138% x 10% = 13,8%.

Output Energy = Intensitas cahaya x µ x Area

Output Energy = 5000 Wh x 13.8 % x 15 x 18

Output Energy = 186,3 kWh

Jadi dalam sehari PV menghasilkan 186,3 kWh.

Selain menggunakan Photovoltaic (PV) untuk sumber energi, Integrated farm building juga memanfaatkan sumber energi angin untuk menyokong kebutuhan energinya. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Pusat Meteorologi dan Geofisika, rata-rata kecepatan angin di Indonesia mencapai 3.5 m/s. Kecepatan angin Indonesia memang tergolong rendah jika dibanding negara-negara seperti Jerman dan Belanda. Akan tetapi potensi energi angin kita masih dapat diberdayakan dengan baik dengan menggunakan wind turbine.

Untuk konsep Integrated farm building, wind turbine yang digunakan bertipe vertical axis wind turbine (VAWT), dapat Darrieus atau Savonius tergantung pada kebutuhan. Meskipun efisiensi VAWT tergolong lebih rendah dibanding HAWT.VAWT dipilih karena dapat berputar dengan baik pada kecepatan rendah, serta dapat menerima angin dari arah manapun. Sehingga wind turbine jenis ini cocok untuk sumber energi pertanian.

Power coefficient (Cp) = 0.4 ; Specific air mass (ρ) = 1.2 kg/m3 ; Air speed (v1) = 4 m/s ; Tip ratio (λ) = 0.5; D = 1m

P = Cp x x A x x efisiensi generator magnet permanen x efisiensi bearing

λ = x

p = 0,4 x x π x 0,25 x x 0.8 x 0.9

P = 8,68 kW

Dalam sehari energi yang dihasilkan bangunan ini adalah 186,3 kWh + 8,68kWh x 24 = 394,62 kWh.

Sedangkan kebutuhan energi dalam sehari dengan asumsi bahwa kebutuhan energinya sama dengan konsumsi energi gedung di Indonesia tanpa menggunakan Air Conditioner (42,64%) dalam sehari adalah :

Asumsi Konsumsi Listrik =

=

= 350,4658 kWh

Meskipun memanfaatkan renewable energy yang berasal dari energi surya dan energi angin, Integrated farm building harus tetap memiliki cadangan listrik dari PLN. Untuk mengantisipasi keadaan alam yang buruk dan sumber energi terbarukan tidak mencukupi maka dibutuhkan pasokan listrik PLN agar tetap mampu memenuhi pasokan listrik yang dibutuhkan.

Setelah semua pembahasan komponen-komponen yang membangun Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller kita dapat menekankan poin penting pada keunggulan ide sebagai berikut :

1. Integrated Farm Building memungkinkan perkembangan pertanian modern yang tidak dipengaruhi oleh cuaca dan iklim.

2. Petanian modern dalam Integrated Farm Building tidak membutuhkan pestisida, karena menanam dalam ruang tertutup sehingga menghasilkan sayur dan buah yang sehat tanpa pestisida dan bahan kimia berbahaya.

3. Pertanian modern dalam ruang dapat menyediakan sayur dan buah yang terus menerus ada dan berkualitas.

4. Mengembangkan pertanian Indonesia dan memacu daya saing agribisnis Indonesia dipasaran global terhadap produk pertanian yang berkualitas dan kotinyu dan berkesinambungan sepanjang tahun.

5. Sistem pertanian terintegrasi, ekonomis, berkualitas, produksi sepanjang musim meningkatkan nilai tambah produk pertanian itu sendiri.

BAB IVPENUTUP4.1 Kesimpulan

1. Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller merupakan terobosan yang potensial untuk perkembangan pertanian Indonesia.

2. Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller merupakan solusi meningkatkan ketahanan pangan Indonesia terutama sayur dan buah yang kontinyu dan tidak tergantung musim.

3. Renewable energy, teknologi komunikasi dan informasi, serta teknologi pertanian modern merupakan sistem yang terintegrasi dan potensial dalam pengembangan pertanian Indonesia.

4.2 Saran

(1)Petani, pemerintah, dan swasta yang bergerak dibidang pertanian hendaklah tidak menutup diri dari perkembangan teknologi sehingga kemajuan sektor pertanian dapat terus meningkat.

(2) Pemerintah dan pihak swasta seharusnya lebih gencar mengembangkan pertanian modern seperti Integrated Farm Building berbasis Renewable Energy dan Internet Farming Marketing dengan Otomatisasi Mikrokontroller.

(3) Pelaku-pelaku ekonomi dan termasuk di dalamnya dari sektor pertanian harus memilki kreativitas tinggi dalam pemasaran, dan memanfaatkan seluruh peluang yang dimiliki.

DAFTAR PUSTAKA

Ahlborn, T. and Kollmorgen, G. 2004. Impact of Age and Size on the Mechanical Behavior of Ductal. Michigan Technological University. Report No. CSD-2004- 07. Michigan Technological University.

Melissa V. Lapsa, Manager L., Curt Maxey, Duncan D. Earl, Dave L. Beshears. 2007. Hybrid Solar Lighting Provides Energy Savings and Reduces Waste Heats. Vol. 4. No. 4.

Travis Justin Carrigan. 2010. Aerodynamic Shape Optimization of a Vertical Axis Wind Turbine. The University of Texas at Arlington.

Tom Penick and Bill Louk. 1998. Photovoltaic Power Generation. Gale Greenleaf, EE333T.

Russell C. Hibbeler. 2011. Mechanics of Materials Eighth Edition. Sutiyoso, Y. 2003. Aeroponik Sayuran Budidaya dengan Sistem Pengabutan. Penebar Swadaya. Jakarta.

Tiberiu Tudorache, Constantin Daniel Oancea, and Liviu Kreindeler. 2012. Performance Evaluation of a Solar Tracking PV Panel. U.P.B., Sci. Bull., Series C. Vol. 74, Iss. 1.

Dwi, AP. 2008. Sifat Totipotensi pada Jaringan Tumbuhan sebagai Dasar Kultur Jaringan. Jurdik Biologi. FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.

Badan Litbang Pertanian Kemetrian Pertanian RI. 2011. Teknologi Budidaya Tanaman Sayuran Secara Vertikultur. http://www.litbang.deptan.go.id/berita/one/918/ diakses pada 30/04/2014 pukul 11.39.

21