Dalam beberapa dekade terakhir, perkembangan teknologi yang pesat telah mendorong munculnya berbagai inovasi dalam bidang teknologi informasi dan komunikasi. Salah satu inovasi terbaru yang mulai dikenal adalah teknologi TENGs (Triboelectric Nanogenerators) yang memiliki potensi besar dalam memajukan aplikasi IoTs pada berbagai bidang multidisiplin seperti smart agriculture, smart industry, dan smart home.
Internet of Things (IoTs) menjadi salah satu tren teknologi yang telah muncul dan berkembang dalam beberapa tahun terakhir. Berbagai perangkat IoTs seperti sensor, sistem manajemen energi, dan perangkat wearable telah diperkenalkan ke pasar. Untuk mendukung kinerja dan fungsionalitas sistem IoTs, diperlukan sumber daya energi alternatif yang efektif, berkelanjutan, terbarukan, ramah lingkungan dan hemat biaya. Teknologi yang menjanjikan dalam menyediakan sumber daya energi untuk aplikasi IoTs adalah Triboelectric Nanogenerators (TENGs).
Teknologi ini dapat menghasilkan energi listrik melalui gerakan mekanik atau gesekan antara dua bahan yang berbeda. TENGs dapat memanen energi listrik dari energi mekanik pada berbagai sumber energi potensial yang ada di sekitar kita. Seiring dengan perkembangan teknologi, Dilansir dari laman resmi NPG Asia Materials, TENGs telah digunakan aplikasi seperti sensor berdaya mandiri, pengisi daya mandiri, dan perangkat energi yang memungkian untuk diaplikasikan pada IoTs.
Penerapan TENGs dalam aplikasi IoTs dapat memberikan berbagai manfaat, terutama pada bidang smart agriculture. Berdasarkan gagasan Li, Cao, Yu, Xu, dan Yang dalam jurnalnya Breeze-Driven Triboelectric Nanogenerator for Wind Energy Harvesting and Application in Smart Agriculture, rancangan TENGs yang digerakkan oleh angin alami mengubahnya menjadi energi listrik. Angin alami dikumpulkan oleh wind scoops menggerakkan film FEP untuk menghasilkan gesekan geser terhadap elektroda tembaga. Hasil percobaan membuktikan potensialnya dalam aplikasi smart agriculture.
Berdasarkan energi angin yang dipanen, sistem pemantauan wireless smart farm bertenaga mandiri secara real-time dikembangkan dengan mengintegrasikan unit pemanen energi dan unit fungsional. Sistem ini terdiri dari sensor hibrida yang digunakan untuk mengumpulkan informasi tentang parameter vital pertanian pintar, seperti kelembaban, suhu, dan kadar air tanah. Data sensor yang ditransmisikan dapat diterima melalui perangkat smartphone menggunakan bluetooth untuk memantau kondisi lingkungan pertanian.
Selain itu, TENGs juga dapat diterapkan pada smart industry untuk memantau kondisi mesin dan peralatan produksi. Berdasarkan gagasan Yun dan Kim dalam jurnalnya Hybrid Energy Harvesting System Based on Stirling Engine Towards Next-Generation Heat Recovery System in Industrial Fields, mengusulkan sistem pemanenan energi hibridisasi yang terdiri dari disk TENG dan EMG untuk memanen energi panas yang terbuang di mesin Stirling pada aplikasi industri. Perbedaan suhu di mesin tersebut menyebabkan pergerakan piston mewujudkan konversi energi panas menjadi energi mekanik. Energi yang dihasilkan dapat digunakan untuk mengirimkan data sensor yang terpasang pada mesin dan peralatan produksi ke platform IoT untuk dimonitoring.
Penelitian yang digagas oleh Zhang, Sun, Yang, Jiang, dan Tang dalam jurnalnya Irregular Wind Energy Harvesting by A Turbine Vent Triboelectric Nanogenerator and Its Application in A Self-Powered On-Site Industrial Monitoring System, merancang ventilasi turbin TENGs di atap bangunan untuk memanen energi angin yang tidak teratur yang diaplikasikan ke dalam sistem penginderaan lingkungan, catu daya sensor daya rendah, dan perangkat mikroelektronik terkait lainnya dalam produksi industri. Selain itu, juga dapat digunakan sebagai nirkabel sistem peringatan dini untuk memantau status fasilitas industri, keamanan produksi, dan pencegahan kecelakaan laboratorium selama proses produksi.
Dalam skenario aplikasi multidisiplin dari IoT seperti smart home, TENGs bisa diaplikasikan pada smart window system. Peneliti Yeh, Lin, Yang, dan Wang mengusulkan sistem smart window bertenaga mandiri dengan reaksi elektrokromik yang beroperasi di bawah angin atau tetesan hujan yang dikontrol oleh TENGs dalam jurnalnya Motion-Driven Electrochromic Reaction for Self-Powered Smart Window System. Energi yang dihasilkan digunakan untuk sistem transparent smart window dengan cara peralihan antara ultra-transparan dan ultra-blur yang digunakan untuk perlindungan privasi sehingga dapat buram ketika pengguna menginginkannya. Selain itu, juga dapat digunakan untuk anti-fogging smart window ketika hujan sedang berlangsung agar jendela tetap tampak.
Sistem kontrol akses menjadi persyaratan utama untuk sistem keamanan smart home. Baru-baru ini, Qiu, Wu, Lee, dan Yuce dalam Jurnalnya Self-Powered Control Interface Based on Gray Code with Hybrid Triboelectric and Photovoltaics Energy Harvesting for Iot Smart Home and Access Control Applications, mengusulkan disk kontrol inovatif antarmuka berbasis TENGs bertenaga mandiri. Ketika pengguna mengganti mode outdoor dengan memasukkan kata sandi secara manual, unit mikrokontroler akan menganalisis sinyal listrik yang dikumpulkan oleh panel kontrol TENGs lalu ditransmisikan ke mode indoor melalui perangkat bluetooth. Ketika kata sandi benar, pintu akan terbuka. Melalui penerapan IoT pada smart home berbasis teknologi pemanenan dan penginderaan energi TENGs melalui pendekatan teknologi canggih (misalnya, big data dan AI) akan lebih mempromosikan aplikasi smart home yang relevan di era 5G.
Dalam kesimpulannya, teknologi TENGs memiliki potensi besar dalam memajukan aplikasi IoT spada berbagai bidang multidisiplin. Meskipun masih ada beberapa tantangan dalam implementasinya, teknologi ini menjanjikan untuk menjadi salah satu sumber daya energi yang ramah lingkungan, hemat biaya, dan efektif dalam membangun aplikasi IoTs yang inovatif dan bermanfaat bagi masyarakat.
