Penerapan Piezoelektrik sebagai Sumber Listrik pada Lampu Jalan yang Dihasilkan dari Energi Kinetik Pedestrian

Harun Arrosyid

Teknik Elektro

Piezoelektrik berasal dari kata piezin yang artinya ditekan atau piezo yang artinya didorong. Piezoelektrik ditemukan oleh Jacques dan Pierre pada tahun 1880. piezoelektrik adalah sebuah piranti yang menghasilkan medan listrik ketika piranti tersebut diberi tekanan mekanis. Berikut adalah bentuk fisik dari piezoelektrik.

Piezoelektrik memiliki kelebihan, yaitu komponen piezoelektrik ini dapat membangkitkan tegangannya sendiri tanpa bantuan dari komponen lain atau bantuan daya dari luar untuk operasionalnya, hanya diberikan tekanan mekanik saja. 

Selain memiliki kelebihan, piezoelektrik juga memiliki kekurangan, yaitu terdapat sedikit kebocoran muatan listrik walaupun hanya sedikit dan sensitivitas dari piezoelektrik ini hanya baik untuk sinyal yang berubah-ubah dalam selang waktu saja.

Piezoelektrik ketika diberi tekanan maka akan menghasilkan arus bolak-balik. Agar mendapat energi yang maksimal maka diperlukan alat pendukung untuk menghentikan arus balik dari piezoelektrik satu ke piezoelektrik yang lainnya. Setelah rangkaian piezoelektrik disatukan maka listrik keluaran piezoelektrik dihubungkan seri ke dioda.

Rangkaian Seri Piezoelektrik

Rangkaian seri adalah rangkaian yang berbentuk satu jalur tempat arus listrik mengalir dari sumber arus listrik. Di bawah ini adalah ilustrasi piezoelektrik menggunakan rangkaian seri. 

Rangkaian seri ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari rangkaian seri ini adalah rangkaian ini mudah untuk dibuat walaupun dengan skala besar. Rangkaian seri ini juga memiliki kekurangan yaitu daya yang dihasilkan sangatlah kecil dan menjadi tidak efisien dalam membangun pembangkit listrik menggunakan piezoelektrik, karena material piezoelektrik ini tidak menghasilkan daya yang besar. 

Besarnya daya yang dihasilkan dipengaruhi oleh berat yang bekerja pada material piezoelektrik. Makin besar berat yang diterima oleh piezoelektrik, maka daya yang dihasilkan juga makin besar.

Rangkaian Paralel Piezoelektrik

Rangkaian Paralel adalah rangkaian yang berbentuk percabangan jalur tempat arus listrik mengalir dari sumber arus listrik. 

Rangkaian paralel ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Kekurangan dari rangkaian paralel ini adalah rangkaian ini sulit untuk dibuat karena memerlukan banyak kabel. Rangkaian paralel ini juga memiliki kelebihan yaitu daya yang dihasilkan sangatlah besar dibandingkan rangkaian seri sehingga efisien dalam membangun pembangkit listrik menggunakan piezoelektrik dikarenakan material piezoelektrik ini tidak menghasilkan daya yang besar. 

Besarnya daya yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh berat yang bekerja pada material piezoelektrik. Makin besar berat yang diterima oleh piezoelektrik, maka daya yang dihasilkan juga makin besar.

Struktur Rangkaian

Rangkaian paralel piezoelektrik menghasilkan daya yang lebih besar dibandingkan rangkaian seri piezoelektrik. Jadi untuk mendapatkan efisiensi dari pembangkit listrik piezoelektrik ini adalah dengan menggunakan rangkaian paralel. Struktur rangkaian dan lantai trotoar dari pembangkit listrik piezoelektrik adalah sebagai berikut.

Terdapat 3 lapisan dalam sistem pembangkit listrik piezoelektrik ini. Lapisan yang paling atas atau yang bersentuhan langsung dengan pijakan kaki pedestrian adalah material berbahan keras seperti keramik yang biasa digunakan di trotoar jalan. Lalu lapisan kedua yang berada di tengah adalah piezoelektrik sebagai alat utama menghasilkan listrik. 

Rangkaian yang digunakan adalah rangkaian paralel, menggunakan piezoelektrik berbentuk lingkaran dengan ukuran 35 mm. Untuk jumlah piezoelektrik bisa disesuaikan dengan ukuran keramik trotoar yang digunakan. Lapisan ketiga merupakan lapisan yang bersentuhan dengan alas, oleh karena itu digunakan material elastis untuk memberikan proteksi terhadap rangkaian piezoelektrik serta memberikan gaya pegas terhadap material diatasnya.

Sistem dan Alur Pembangkit Listrik

Desain sistem juga diperlukan dalam penerapan pembangkit listrik dari piezoelektrik yang dihasilkan oleh energi kinetik pedestrian. Beberapa lantai keramik piezoelektrik dihubungkan ke baterai yang berada dibawah tanah. Lalu daya yang tersimpan pada baterai akan disalurkan ke lampu-lampu jalan. Setelah beberapa trotoar piezoelektrik mendapat beban dari pedestrian dan menghasilkan listrik, maka listrik dari masing masing trotoar piezoelektrik akan disebarkan dan dikumpulkan kedalam baterai dibawah tanah sebagai alat penyimpanan. Lalu dari baterai, listrik akan disalurkan ke lampu jalan. Berikut adalah penggambaran sistem dan alur dari pembangkit listrik piezoelektrik di trotoar.

Penempatan Sistem Pembangkit Listrik

Untuk menghasilkan daya yang maksimal dan efisiensi dapat tercapai diperlukan penempatan yang tepat. Lantai piezoelektrik ini perlu ditempatkan di lokasi yang ramai. Beberapa kota besar di Indonesia saat ini sudah memiliki trotoar yang lebar dan mumpuni. Seperti di kota Jakarta, pedestrian di pusat kota sangat meningkat. Saat ini para penduduk Jakarta lebih memilih menggunakan transportasi umum seperti Transjakarta yang mudah diakses dan bisa ke banyak tempat di Jakarta. Oleh karena itu lantai ini sangat tepat apabila diaplikasikan di trotoar jakarta yang ramai karena akan menghasilkan energi yang melimpah.

Daftar Pustaka

Bayu Margoleno, Z. (2018). Rancang Bangun Pembangkit Listrik Tenaga Getar Dengan Memanfaatkan Piezoelektrik. Seminar Nasional Industri dan Teknologi (SNIT), Politeknik Negeri Bengkalis, 107-112.

Endri Stiawan, A. J. (2020). Rancang Bangun Alat Pemanen Energi Listrik Dari Tekanan Mekanik Berbasis Piezoelektrik. Jurnal Riset Rekayasa Elektro, 79-84.

M. Imbrarothur Mowaviq, A. J. (2018). Lantai Pemanen Energi Listrik Menggunakan Piezoelektrik. Jurnal Energi & Kelistrikan, 112-118.