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.

Jika anda menyukai artikel ini, silahkan di link balik dengan menyertakan link berikut di situs anda . Terima kasih.

<a href="http://tf-holic.blogspot.com/2012/08/apsifest-2012-ajang-bergengsi-untuk.html">Piezoelektrik – Pemanen Energi Listrik Masa Depan</a>

Posted in: Bahan,Elektronika,Kompetisi