Piezoelektrik – Pemanen Energi Listrik Masa Depan

Tema : Teknologi Sains Terapan

Disusun Untuk Mengikuti Kompetisi Blog di Ajang APSIFEST 2012 *

Persediaan minyak bumi yang dimiliki Indonesia masih bisa bertahan 11 tahun, gas bumi 30 tahun, dan batu bara 50 tahun lagi. (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008).

Krisis energi adalah masalah yang sangat fundamental di Indonesia, khususnya masalah energi listrik. Energi listrik merupakan energi yang sangat diperlukan bagi manusia modern. Bahkan sebagian besar aktivitas manusia ditunjang dengan sebuah peralatan dan teknologi yang menggunakan listrik sebagai sumber energi. Hal ini menjadikan bahwa listrik menjadi sebuah bagian yang tidak dapat terpisahkan dalam aktivitas manusia (Fauzi, 2009).

Saat ini, pembangkit energi listrik masih disokong oleh bahan bakar fosil. Pada tahun 2007, menteri energi dan sumber daya mineral menyatakan bahwa persediaan minyak bumi yang dimiliki Indonesia masih bisa bertahan 11 tahun, gas bumi 30 tahun, dan batu bara 50 tahun lagi (Warta Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2008). Sejak beberapa tahun terakhir ini, para ahli mulai merubah pendapatnya tentang pemanfaatan sumber energi yang ada di Indonesia. Telah timbul kesadaran bahwa sumber bahan bakar fosil yang selama ini merupakan sumber energi andalan akan terancam habis dalam beberapa tahun kedepan. Untuk itu, pemanfaatan sumber –sumber energi alternatif yang baru dan terbarukan harus senantiasa diupayakan secara intensif untuk menghadapi krisis energi yang semakin terasa dampaknya saat ini.

Dalam visi misinya, Presiden Susilo Bambang Yudhoyono akan melakukan pembangunan ekonomi dan kesejahteraan untuk mengatasi krisis pangan dan energi dengan cara membangun ketahanan energi dengan mencapai;

(a) diversifikasi energi yang menjamin keberlangsungan dan jumlah pasokan energi di seluruh Indonesia dan untuk seluruh penduduk Indonesia dengan tingkat pendapatan yang berbeda-beda;

(b) Meningkatkan penggunaan renewable energy dan berpartispasi aktif dan memanfaatkan berkembangnya perdagangan karbon secara global;

(c) Meningkatkan efisiensi konsumsi dan penghematan energi baik di lingkungan rumah tangga maupun industri dan sektor transport`si; dan

(d) Memproduksi energi yang bersih dan ekonomis (visi misi Indonesia Membangun, Sby-Budiono.2009).

Untuk mengatasi krisis energi fosil dan mendukung visi pemerintah, maka telah dilakukan penghematan, pemberdayaan energi fosil yang masih banyak cadangannya seperti batu bara, dan mencari berbagai energi alternatif. Salah satu energi alternatif yang banyak dikembangkan saat ini adalah teknologi Piezoelektrik, hal ini dikarenakan Piezoelektrik tidak memiliki zat buang sehingga tidak mencemari lingkungan hidup, sumbernya tersedia sangat melimpah, dan mudah untuk diimplementasikan.

Kata piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti diperas atau ditekan dan electric yang bermakna energi listrik, sehingga efek piezoelektrik terjadi dikarenakan medan listrik yang terbentuk karena material dikenai tekanan mekanik.

Gambar 1. Prinsip Kerja Pizoelektrik (Principles of Measurement System Fourth Edition)

Bahan piezoelektrik ditemukan pertama kali pada tahun 1880-an oleh Jacques dan Pierre Curie. Bahan piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika dikenai regangan atau tekanan mekanis. Tekanan ini akan mengakibatkan penyesuaian molekul sehingga material mengalami perubahan dimensi. Perubahan ini menyebabkan dipol terinduksi dan mampu menghasilkan beda potensial (tegangan). Tegangan ini selanjutnya dikondisikan oleh jembatan wheatstone, kapasitor, dan resistor, yang kemudian dapat disimpan di dalam aki. Beda potensial dan aliran muatan yang terjadi dalam suatu waktu tertentu inilah yang menimbulkan daya listrik yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai sumber energi listrik. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan, maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Bahan piezoelektrik alami diantaranya: Kuarsa (Quartz, SiO2), berlinite, turmalin dan garam rossel. Bahan piezoelektrik buatan diantaranya: Barium titanate (BaTiO3), Lead zirconiumtitanate (PZT), Lead titanate (PbTiO3) dsb.

Dengan teknologi Piezoelektrik, hampir setiap benda yang dapat ditekan dapat diimplementasikan dengan Piezoelektrik sehingga mampu menghasilkan tegangan listrik. Aplikasi dari teknologi Piezoelektrik ini sangat banyak, contohnya adalah Piezoelektrik dapat diimplementasikan di rel kereta api.

Gambar 2. Desain Alat Pemanen Energi Rail Base
(Sumber : PKM GT Panen Energi Listrik dari Rail Base dengan Memanfaatkan Piezoelektrik,
Penulis : I Made Dani, Teknik Fisika FTI-ITS)

Desain di atas merupakan penerapan prinsip konversi energi. Rancangan alat memanfaatkan dasar rel kereta api dan piezolektrik. Piezoelektrik yang akan digunakan sebagai generator listrik akan ditanamkan pada rail base atau tumpuan rel. Alasannya adalah tekanan yang akan diterima sangat besar karena ditimbulkan oleh beban kereta. Selain itu dalam satu rangkaian kereta terdapat beberapa gerbong, sehingga satu kristal piezoelektrik yang terpasang nantinya akan menghasilkan listrik tidak hanya sekali dalam waktu singkat namun beberapa kali dalam waktu yang agak lama sesuai banyaknya gerbong kereta yang melintas. Akibatnya total jumlah energi listrik yang dihasilkan akan semakin besar. Bahan yang akan digunakan sebagai piezoelektrik adalah kristal kuarsa (SiO2). Kuarsa dipakai sebagai material elektrik disebabkan karena modulus elastisitasnya tinggi, frekuensi resonansinya tinggi mulai dari 0,25 sampai 0,50 MHz, dan sensitivitasnya relatif tinggi. Karena piezoelektrik juga sensitif terhadap perubahan temperatur selain sensitif terhadap tekanan, maka dari itu perlu ditambah rangkaian jembatan wheatstone agar tidak mempengaruhi tegangan listrik yang dihasilkan. Keluaran dari rangkaian tersebut dihubungkan ke device penyimpan seperti aki, sebelum digunakan.

Implementasi lainnya dari teknologi Piezoelektrik adalah pemasangannya di Jalan Raya (untuk supply energy listrik pada lampu lalu lintas) dan lain sebagainya. Dikarenakan tidak menimbulkan polusi dan kerusakan lingkungan dalam penggunaannya, maka Piezoelektrik sangat potensial untuk terus dikembangkan sehingga dapat menjadi pemanen energi listrik di masa depan. Untuk mengembangkan Piezoelektrik tersebut dibutuhkan disiplin ilmu seperti matematika, fisika bahan, kimia, mekanika, yang dapat diperdalam di jurusan Teknik Fisika dan Ilmu Komputasi.

Secara umum Ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Dalam penggunaan praktis, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bentuk komputasi lainnya untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam berbagai bidang keilmuan. Kaitannya dengan teknologi Piezoelektris adalah dengan Ilmu Komputasi maka Piezoelektris dapat dimodelkan dalam bentuk matematika dan bahkan dapat dibuat bentuk simulasinya sebelum dilakukan penerapan. Hal ini tentu saja dapat membuat pengimplementasian Piezoelektris menjadi efektif dan efisien.

Sedangkan ilmu Teknik Fisika merupakan disiplin ilmu yang memiliki karakteristik multifacet. Ilmu teknik fisika mempelajari tentang aplikasi interdisiplin ilmu fisika dalam bidang rekayasa seperti instrumentasi, energi, fotonik, akustik dan material. Kaitannya dengan Piezoelektris adalah ilmu instrumentasi berperan dalam design dan perancangan peralatan Piezoelektris sehingga jumlah energi listrik yang dihasilkan dapat maksimal, ilmu energi berfungsi untuk mengkalkulasi jumlah energi listrik yang dihasilkan, dan material berfungsi untuk memilih bahan terbaik tepat untuk membuat peralatan Piezoelektrik.

Video tentang Teknik Fisika

Sumber : 

• Anonim. Figur Industri Migas Indonesia 2011.2011. PT Media Data Riset. Jakarta
• Callister Jr,.William D. 2003. Materials Science and Engineering. John Wiley and Sons, Inc. New York.
• SBY-Boediono. 2009. Membangun Indonesia Yang Sejahtera, Demokratis, dan Berkeadilan (visi, misi, dan program aksi). Jakarta

* Apa itu APSIFEST ?

APSIFEST  (Applied Science Festival), meruapakana kompetisi yang  fokus pada sains terapan/teknologi, diselenggarakan oleh Institut Teknologi Telkom tentu ajang ini sangat prestisius dan bergengsi bagi teman-teman yang mencintai IT.. Dengan total hadiah yang mencapai puluhan juta rupiah, APSIFEST mengusung tema "Teknologi Sains Terapan untuk Kemajuan Bangsa", merupakan ajang kompetisi antar siswa SMA/SMK dan Mahasiswa se-Indonesia yang terdiri dari beberapa lomba yaitu (klik untuk mengetahui info lomba selengkapnya):

           Lomba Programming,  
           Lomba Progammable Control (PLC),  
           Lomba Blogging,

Lomba Line Follower,

Lomba Aplikasi Game.

Poster Apsifest 2012

Kegiatan APSIFEST 2012 ini akan berlangsung dari bulan Juli - Oktober 2012, jadi masih banyak waktu bagi teman-teman semua untuk mempersiapkannya dari sekarang. Keuntungan yang bisa didapat dari mengikuti kegiatan ini ada banyak sekali, yakni:

1. Bertemu dengan siswa-siswi dan mahasiswa-mahasiswi terbaik bangsa dalam bidang IT, karena ajang ini merupakan event nasional yang diadakan satu tahun satu kali.
2. Dapat dijadikan wadah dan sarana untuk mengukur kemampuan diri dalam hal penguasaan IT
3. Mendapatkan uang yang lumayan besar jika juara, karena total hadiah yang mencapai 80 juta rupiah.
4. Gratis biaya pendaftaran khusus lomba kompetisi blog, dengan hadiah yang mencapai puluhan juata rupiah.
 

 

* Mengapa blog ini pantas menang
Dalam mengikuti kompetisi blog APSIFEST, fitur dan nilai tambah yang diberikan dalam artikel ini adalah :
1. Penulis mengangkat tulisan dengan topik isu terkini beserta solusinya
2. Pembahasan yang diulas berasal dari sumber/referensi yang kredible dan dapat dipertanggung-jawabkan.
3. Disampaikan dalam bahasa yang mudah dimengerti meskipun hal yang dibicarakan adalah tema IT.

4. Menginspirasi pembaca untuk mengembangkan lebih lanjut dari materi yang telah dituliskan dalam artikel ini. (Misalnya untuk dijadikan PKM -Program Kreativitas Mahasiswa- atau pengembangan  lainnya dalam bidang keilmiahan).

5. Pembaca artikel ini dalam setiap harinya mencapai kurang lebih 200 orang dan mendapatkan banyak komentar dari pembaca.

Read more »

SNMPTN sebentar lagi

 

Harus pintar membagi waktu, itulah kalimat yang sering orang tekankan kepada siswa kelas XII SMA. Bagaimana tidak, berbagai macam ujian tulis untuk kelas 3 / kelas XII SMA dari ulangan harian, ujian akhir semester, ujian sekolah, ujian nasional (UN), dan puncaknya SNMPTN tidak jarang membuat siswa kelas XII SMA kewalahan dalam membagi waktu. Apabila tidak dapat membagi waktu, agak sulit kiranya untuk dapat berhasil dalam setiap ujian tersebut, terutama dalam test SNMPTN.

Persiapan seorang siswa kelas XII SMA dalam menghadapi SNMPTN amatlah unik dan heroik, contohnya ada yang mempersiapkan SNMPTN jauh satu tahun sebelumnya dengan mengikuti LBB/bimbel/bimbingan belajar. Umumnya biaya mengikuti bimbel puluhan kali lipat dibandingakan dengan biaya bersekolah di sekolah negeri. Bimbel tersebut diselenggarakan di saat siswa harus rehat dari kegiatan akademik (hari minggu), belum lagi yang daerahnya dipedalaman (siswa pedesaan) yang harus naik angkutan umum untuk ikut bimbel di kota yang terkadang waktu perjalanannya  bisa mencapai 3 jam. Tragis dan miris  rasanya jika saat hasil SNMPTN diumumkan siswa yangmengikuti bimbel satu tahun tersebut tidak lolos SNMPTN. Naudzubillahimindzalik.

Contoh kasus lainnya dalam berjuang menghadapi SNMPTN adalah mengikuti bimbel intensif selama sebulan penuh setelah UN. Siswa seperti di karantina, pagi, siang, sore dan malam dicekoki dengan soal-soal SNMPTN dan materi-materi pelajaran. Bagi siswa yang mempunyai tujuan yang jelas (sudah tahu ingin masuk ke jurusan apa) tentu perkara "dicekoki" itu tidaklah jadi masalah, yang menjadi masalah adalah bagi siswa yang ikut bimbel tapi ikut-ikutan, ikut setengah hati karena takut dengan kalimat ngetrend yang berkembang di kalangan pelajar kelas XII SMA yakni “mau lulus SNMPTN ya harus ikut bimbel”.

Sungguh suatu paradigma yang keliru, penulis tidak menyalahkan menjamurnya bimbel yang seperti wabah pes, penulis malah mengapresiasi keadaan tersebut karena dengan banyaknya bimbel maka tiap bimbel akan bersaing menemukan metode terbaik dan ter-efektif dalam mengajar siswa. Tetapi ada perilaku yang disayangkan yakni perilaku di kalangan siswa. Siswa yang terkenal dengan jiwanya yang masih labil dan cenderung ikut-ikutan, sering mendeklamasikan dirinya sendiri tidak percaya diri mengikuti SNMPTN sebelum mengikuti bimbel. 

Sebelum terlambat, pesan untuk siswa SMA kelas XII adalah belajarlah dari sekarang !!Persaingan semakin menantang. Jangan tunda lagi, jangan tunda sampai mengikuti bimbel intensif baru mau belajar, karena menurut pengakuan banyak siswa dan bukan rahasia lagi, dalam bimbel ada dikotomi "yang bodoh tambah bodoh dan yang pintar tambah pintar".

Saran untuk adik-adik kelas XII SMA:

Andalkan dirimu sendiri, rumuskan cita-cita yang kamu inginkan. Misalkan kamu ingin jadi engineer yang digaji perjam dengan mata uang dollar, pegang cita-citamu tersebut. Sematkan dalam hati dan tindakanmu. Semua harus dimulai dari sendiri. Yang harus diperhatikan, jika kamu tidak mengikuti bimbel, kamu harus berusaha jauh lebih giat dari pada yang mengikuti bimbel, tidak ada paksaan tidak ada deadline pengumpulan tugas dan sebagainya, cipatakan suasana belajarmu nyamanmu sendiri. Terbiasalah mandiri, dan ingat peribahasa bagus berikut:

You win some, you draw some.

Selamat berjuang adik-adik kelas XII SMA. Kami tunggu kalian di Teknik Fisika Institut Teknologi Speuluh Nopember Surabaya (masternya engineering).

Read more »

Refresh Electronics Charging Station

The Refresh Electronics Charging Station is a sleek charging station that allows you to recharge four devices simultaneously. Compatible with over 1,000 products, it is also "future ready" by incorporating the micro USB based charging interface - a standard being introduced by most major brands. Fully customizable via two USB sockets and extra connectors for an additional 2,000 device compatibility.

A practical and affordable charging station, Refresh is offered in white or black color choice. Refresh is an extraordinary good looking product, designed for the office and every room in the house - so you can recharge most if not all of your electronic devices simultaneously: all staying charged, staying connected, staying in-view, staying together and always accessible.

* Charging station for three or more devices
* 6 built-in connectors
* 2 (two) iPod / iPhone connectors
* 1 (one) Mini USB
* 1 (one) Micro USB
* 2 (two) USB sockets
* Rubberized tray
* Black or White color choice

Read more »

Canon X Mark I Calculator Goes Green

We don't often cover such generic items such as a basic calculator, but this latest invention from Canon U.S.A, Inc, deserves a mention. Canon have delivered the X Mark I calculator, which not only looks very polished, but is environmentally friendly, being made entirely from recycled materials. The display panel is made exclusively of recycled Canon Digital Camera Prism Preconsumer materials.

Following the success of the design of Canon's Powershot Digital Camera range, the calculator incorporates a similar look and feel. The X Mark I is 100 percent solar powered, is loaded with increased memory capacity and hosts a variety of sophisticated function keys including Cost-Sell-Margin, Grand Total, Backspace and Sign Change. This calculator is perfect for office or home use, appearing light, slim, durable and appreciates the environment.

The Canon X Mark I will retail at $29.99 and will be available in both black and white.

Read more »

Hector The Creepy Crawly Spider Robot

Everyone loves robots. Not everyone loves spiders. This might leave you uncertain over this product, which comes courtesy of the University of Bielefeld's Department of Biological Cybernetics. Named HECTOR, (obviously an acronym for HExapod Cognitive auTonmously Operating Robot), this spider-like robot measures in at approximately one meter in length and is 12 kilograms in weight. 13 percent of this weight belongs to the exoskeleton, with joints on its legs allowing the robot to move somewhat creepily like a spider.

I'm not sure why the University chose to base the robot on an arachnid that tends to creep out the majority of society. Maybe exactly that, to creep people out. Spiders, personally, make my skin crawl, and if I were to develop a robot, basing it on a spider wouldn't even enter my thoughts! Having said that, any robot always manages to impress me - mostly due to the fact that I remember seeing various ideas for robots when I was younger on TV and always wondered if they would ever become a reality (showing my age here!). With this spider robot I'm not entirely sure what its main purpose is. It's certainly too conspicuous to be used as a spy gadget. Perhaps if it were reduced to the size of a real spider, that would do the trick, though it would probably be trapped under a glass or stamped on within minutes.

What next, a robot bird that flies through the air before crashing into something and exploding or a robot fish that can swim through the ocean, only to be swallowed by a giant shark? What uses could you see for this mechanical creepy crawly and what other silly robot ideas can you come up with? Let us know in the comments!

Read more »