sumber energi Listrik dengan pizzo elektrik

Kebutuhan listrik masyarakat belakangan ini sudah melebihi kapasitas yang telah disediakan oleh Perusahaan  Listrik Negara (PLN). Pasokan listrik di Indonesia saat ini masih bergantung kepada sumber daya alam, jika sampai saat ini kebutuhan listrik masih bergantung kepada sumber daya alam tersebut, maka lama kelamaan sumber daya alam ini akan habis. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat atau teknologi untuk menyikapi masalah ini. Teknologi tersebut tidak bergantung pada listrik yang berasal dari sumber daya alam atau dengan kata lain menghasilkan listrik sendiri.Teknologi ini dikenal dengan nama piezoelektrik.

                Piezolektrik sendiri ditemukan oleh Curie bersaudara yang terdiridari Pierre Curie dan Jacques Curie pada tahun 1880. Mereka menggabungkan pengetahuan mereka tentang pyroelektrik;  suatu kejadian dimana material menghasilkan sebuah potensial listrik dikarenakan perubahan suhu; dengan pemahaman mereka terhadap struktur Kristal mendasar yang memunculkan efek pyroelektrik tersebut. Namun Curie bersaudara tidak terlalu membahas efek piezoelektrik secara mendalam, ilmu tentang efek piezoelektrik ini dibahas lebih lanjut oleh Gabriel Lipmann pada tahun 1881 dengan menggunakan prinsip-prinsip dasar termodinamika.

                Aplikasi pertama penggunakan perangkat piezoelektrik ini adalah sonar yang digunakan pada masa perang dunia I. Perancis pada tahun 1917, Paul Langevin dan rekan kerjanya mengembangkan kapal selam detector ultrasonik. Detektor tersebut terdiri dari transduser yang terbuat dari Kristal kuarsa tipis yang dipasang antara dua plat baja dan hidrofon untuk mendeteksi kembali echo. Dengan memancarkan sinyal frekuensi tinggi dari transduser dan mengukur jumlah waktu yang  dibutuhkan untuk mendengar gema dari gelombang suara yang memantul dari suatu objek, maka seseorang dapat menghitung jarak ke objek tersebut.

                Pemanfaatan efek piezoelektrik saat ini tidak hanya diperuntukkan untuk kebutuhan militer, namun di negara-negara maju seperti Amerika dan Jepang efek piezoelektrik sudah dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan listrik secara mandiri. Contohnya di kota New York pemanfaatan teknologi piezoelektrik ini diterapkan pada pintu putar di gedung komersial yang dilewati banyak orang. Pintu tersebut ditambahkan generator pada poros pintu bagian atas. Ketika seseorang melewati pintu tersebut, maka pintu akan terdorong dan menghasilkan putaran pada generator. Tiap putaran pada generator akan menghasilkan listrik dan energy listriknya akan disimpan ke dalam sebuah baterai untuk dipergunakan kemudian.

                Selain di Amerika, pemanfaatan teknologi piezoelektrik digunakan juga di Negara Jepang yaitu di stasiun KRL East Japan Railway Company (JR east). Di stasiun ini, piezoelektrik ditempatkan pada lantai stasiun sehingga pejalan kaki yang berjalan di atasnya akan menghasilkan efek piezoelektrik dan akan menghasilkan listrik. Pengguna jasa kereta api di Jepang sangat banyak sehingga teknologi ini akan sangat bermanfaat dikarenakan jumlah orang yang menginjak lantai tersebut juga banyak.

                Indonesia sendiri sangat berpotensi untuk memanfaatkan teknologi ini terutama di kota-kota besar seperti  Jakarta dan Bandung. Salah satu potensi penempatan sensor piezoelektriktersebut adalah di zebra cross dan pusat perbelanjaan. Penempatan di zebra cross dikarenakan pengguna kendaraan bermotor dan pejalan kaki di kota besar sangat banyak sehingga bila semakin banyak pejalan kaki atau pengguna kendaraan bermotor menyentuh zebra cross yang sudah diberikan sensor piezoelektrik, maka akan menghasilkan listrik yang besar pula.

Desain Alat

Kelompok kami menerapkan sensor piezoelektrik pada lantai stasiun untuk lampu pada emergency route seperti yang ada pada lantai pesawat terbang. Jadi ketika terjadi bencana alam seperti gempa dan mengakibatkan listrik padam, maka sensor piezoelektrik yang sudah menyimpan listrik akan menyala dan menunjukkan rute yang harus dilewati oleh para korban.

Desainnya adalah dengan menjadikan 4 buah material piezoelektrik yang diberikan pegas juga sebagai tiang-tiang antar lantai. Sehingga apabila lantai terinjak maka piezoelektrik akan mengalami deformasi dan akan menghasilkan arus. Pada gambar, piezoelektrik berwarna biru

 

Kemudian daya yang dihasilkan oleh arus akan disimpan pada kapasitor sehingga dapat digunakan apabila diperlukan.

2.2          Perhitungan

Apabila ada 1 orang dengan berat 60 kg menginjak lantai ini, maka lantai ini akan menghasilkan daya per satuan waktu sebesar 0,1 watt/s. Dan apabila dalam 1 jam probabilitas terinjaknya hanya 0,5 maka lantai akan terinjak 30 menit saja maka daya yang dihasilkan adalah

Dengan efesiensi sebesar 10% maka daya murni yang dihasilkan adalah

Daya diatas adalah daya yang dihasilkan oleh 1 buah lantai selama 1 jam. Untuk mendapatkan daya yang besar kita tinggal memperbanyak lantai-lantai piezoelektrik ini.

   Kesimpulan

Lantai piezoelektrik ini bekerja dengan prinsip tekanan, saat terjadi perubahan tekanan alat ini akan menghasilkan listrik dalam jumlah yang kecil, namun jika digunakan banyak alat ini dalam satu wilayah yang luas maka akan mampu menghasilkan listrik yang cukup besar.

Penggunaan alat ini sebenarnya akan sangat berfungsi jika digunakan pada sebuah keadaan darurat mengingat Indonesia sendiri merupakan Negara bencana sehingga mungkin saja penggunaannya ini dapat menanggulangi banyaknya korban akibat bencana tersebut.

Untuk pengunaan pada kehidupan sehari-hari sebenarnya alat ini sangat mampu, namun pemasanganya harus pada tempat-tempat tertentu yang potensial mengalami perubahan  tekanan seperti zebracross jalan raya, sehingga alat ini efektif dalam menghasilkan listriknya. Dan akan sangat menghemat listrik yang saat ini masih disuplai dari PLN, sehingga penggunaan bbm pun dapat dikurangi.

Nilai ekonomi yang dihasilkan akan sangat besar apalagi jika mampu digunakan untuk waktu jangka panjang, namun untuk pemasangan awalnya pun cukup membutuhkan biaya yang besar apalagi untuk penggantian dari lantai biasa ke lantai berpizoelektrik ini.  

3.2                  Daftar Pustaka

Arno, Antonio. Piezoelectric transducers and applications. 2008. New York: Springer.

http://en.wikipedia.org/wiki/Piezoelectricity

http://www.piezomaterials.com/