PENDAHULUAN
Latar belakang
Listrik sudah menjadi kebutuhan pokok di dunia ini. Khususnya di negeri kita sendiri. Berbagai sektor yang penting digerakkan oleh energi yang satu ini. Mulai dari instansi yang paling kecil yaitu rumah tangga,sampai yang terbesar meliputi industi raksasa sekalipun. Semuanya amat bergantung pada energi listrik. Lihat dan bayangkan saja apabila listrik padam. Walaupun hanya hitungan jam saja kita akan mengalami kerugian yang tidak bisa dibayangkan.
Persoalan listrik sebenarnya sudah menjadi persoalan klasik di negeri kita ini. PLN sebagai satu-satunya lembaga negara yang mengurusi permasalahan tersebut tentu saja harus berpusing-pusing ria dihadapkan pada persoalan di negri ini. Bagaimana tidak,PLN harus melayani sekian banyak pelanggan. Menurut Menteri ESDM Purnomo Yusgiantoro, krisis listrik baru teratasi tahun 2009-2010. Untuk sementara pemerintah akan menyewa genset, guna menutupi defisit listrik di luar Jawa seperti Sumatera Utara, Kalbar, Kaltim dan Sulut. Pemerintah butuh waktu lama karena pekerjaan membangun pembangkit listrik butuh waktu lama dan dana yang banyak.[1]
Mengapa Indonesia masih krisis listrik? Pengadaan listrik dengan genset sesungguhnya mahal, tapi ditempuh juga oleh masyarakat. Hal ini menunjukan ada kemampuan membayar listrik atau purchasing power yang cukup potensial. Selama 10 tahun terakhir penjualan listrik mengalami pertumbuhan rata-rata 7,7 persen setahun. Komposisi penjualan untuk rumah tangga dan publik meningkat masing-masing dari 34 menjadi 39 persen dan dari 3,5 menjadi 4,5 persen. Sementara untuk industri dan bisnis menurun dari 66 menjadi 54 persen. Menurut data Bank Dunia, konsumsi listrik per kapita Indonesia tercatat masih rendah, yakni 478 kwh atau lebih tinggi dibanding rata-rata negara berpendapatan rendah (375 kwh), jauh di bawah rata-rata dunia 2.606 kwh.[1]
Oleh karena itu, perlu dilakukan inovasi baru untuk mengatsi krisis listrik ini ditambah lagi tarif dasar listrik (TDR) yang sekarang naik 15 persen. Sudah sepatutnya tidak terlalu bergantung dengan PLN yang selalu mengalami masalah internal.
Tujuan
1. Mengetahui seberapa besar energi listrik yang bisa di hasilkan karpet silikon implan piezoelectric
2. Menciptakan karpet silikon implan piezoelectric yang aman serta ramah lingkungan
Manfaat
1. Pemerintah dan masyarakat bisa menghemat biaya listrik dengan mengunakan karpet SIP dirumah, sarana umum, perkantoran, serta industri.
2. Menganti sumber energi listrik yang lebih aman dan ramah lingkungan ketika listrik sedang padam
3. Menyuplai energi listrik agar tidak terlalu bergantung pada PLN.
GAGASAN
PZT (timbal zirkonat titanat)
Keramik timbal zirkonat titanat (PZT) merupakan salah satu bahan piezoelektrik karena mempunyai sifat-sifat dielektrik yang baik. Sifat-sifat dielektrik ini meliputi konstanta elektrik, temperatur Curie dan koefisien kopling elektro-mekanika sangat tinggi. Oleh karena itu keramik PZT banyak digunakan sebagai komponen elektronik dan elektron-optik. Aplikasi nyata dari keramik PZT adalah sebagai resenator, actuator, dan belakangan ini ini digunakan sebagai memory switchin[2]. Keramik PZT yang paling komersial mempunyai fasa perovskite Pb(TiZr)O3[3]
PZT karakteristik khas meliputi:[4]
• Beragam frekuensi dalam mengirim dan menerima (sub-terdengar, terdengar, ultrasonik)
• Bahan drive yang rendah
• Frekuensi tinggi, waktu respon cepat
• Sensitivitas yang tinggi untuk penggunaan aktif atau pasif
• Kemampuan untuk digunakan dengan sirkuit tegangan rendah atau tinggi
• Baik mekanik dan akustik kopling
• Berbagai bentuk dan ukuran yang dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan spesifik dan aplikasi
• Berbagai komposisi yang dapat dipilih untuk memenuhi persyaratan tertentu dan aplikasi
Aplikasi PZT khas meliputi:[4]
• Eksplorasi bawah laut (sonar, beacon, imaging, meter sekarang)
• Aerospace (giroskop, kecepatan, tingkat sensing)
• Produk Medis (Doppler aliran darah, terapi onkologi (intensitas tinggi difokuskan USG), imaging, tingkat sensing, intra-operatif alat untuk oftalmologi (fakoemulsifikasi), kerak gigi, bedah umum, ablasi jaringan, pengiriman obat-obatan, pendengaran deteksi perangkat tambahan, gelembung)
• Produk Konsumen (sikat gigi ultrasonik, pembersih perhiasan, pembersih lensa kontak, hard drive komputer, menampilkan layar sentuh, terintegrasi, speaker ultra-tipis dan peningkatan kosmetik)
• Industri dan Komersial (arus dan tingkat sensor, pembersihan ultrasonik, las ultrasonik, alarm intrusi, kain posisi jarum, solder pengeluaran, mesin getaran monitoring, deteksi gelembung, sonochemistry kimia meningkatkan pencampuran)
• Telekomunikasi (switching optik garis telekomunikasi, buzzers dan alarm, umpan balik Haptics, kamera ponsel)
• Otomotif (Kontrol daya kursi, membalikkan sensor tabrakan / menghindari, anti-knock sensor)
• Penelitian ilmiah (tahap posisi nano dan alat-alat analisis, scanning probe microscopy, akustik lanjut)
• Eksplorasi Minyak (aliran dan tingkat sensor, ke dalam lubang bor pemantauan alat)
Silikon implan berbahan PZT (timbal zirkonat titanat)
Silikon implan adalah meterial yang terdiri dari keramik nanoribbons yang tertanam ke lembaran karet silikon, menghasilkan listrik ketika tertekuk dan sangat efisien dalam mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sebuah kertas dengan material baru ini , berjudul " Piezoelectric Ribbons Printed onto Rubber for Flexible Energy Conversion”.[5] Ditempatkan terhadap paru-paru, lembaran bahan bisa menggunakan pernapasan gerakan untuk pacu jantung kekuasaan, menghindarkan kebutuhan saat penggantian bedah baterai yang daya perangkat.
Penelitian ini didanai oleh Amerika Serikat Komunitas Intelijen, sebuah koperasi intelijen federal dan badan-badan keamanan nasional. Mahasiswa Universitas Princeton adalah yang pertama berhasil menggabungkan silikon dan pita timbal zirkonat titanat (PZT), bahan keramik yang piezoelektrik, yang berarti menghasilkan tegangan listrik ketika mendapatkan tekanan. Dari semua bahan piezoelektrik, PZT yang paling efisien, dapat mengkonversi 80% dari energi mekanik menjadi energi listrik. Setelah diteliti ternyata 100 kali lebih efisien daripada kuarsa, bahan piezoelektrik yang lain," kata Michael McAlpine, seorang profesor teknik mesin dan dirgantara, di Princeton, yang memimpin proyek tersebut. (Electrical News, Kamis, 28 Januari 2010)
Gambar 1. silikon implan berbahan PZT
(sumber : google.com)
Proses piezoelectric
Piezoelectricity adalah energi yang dihasilkan dari proses mekanik. Apabila terdapat tekanan maka akan terdapat arus yang terjadi akibat perbedaan jarak, apabila makin besar jaraknya maka yang terkumpul adalah muatan negatif dan apabila jaraknya menyempit maka terkumpul muatan positif. Jika kejadian ini terjadi berulang-ulang maka akan menghasilkan arus listrik.[6]
Piezoelectric telah terkenal di negara maju seperti Jepang sebagai pembangkit listrk yang ramah lingkungan dan aman digunakan, keunggulan pembangkit listrik ini adalah tidak mengeluarkan polusi sedikitpun, tidak membutuhkan tempat khusus, tidak membutuhkan biaya besar, hanya butuh diinjak oleh banyak orang ataupun kendaraan. Contohnya adalah pada stasiun kereta api listrik di Jepang.[3] Nama stasiun KRL tersebut adalah East Japan Railway Company (JR East). Awalnya manajemen stasiun ini hanya ingin mencari alternatif energi untuk memberikan energi ke sistem ticketing, display keberangkatan, dan lampu penerangan.[6]
Gambar 2. Aplikasi piezoelektrik di jepang
(sumber : google.com)
Bahan pembuatan karpet
Karpet yang dibuat sama seperti karpet lain dari segi bahan dasarnya, bisa menggunakan kain dan bisa juga menggunkan kulit harimau. Jadi bisa digambarkan karpet SIP ini memiliki permukaan layaknya karpet biasa.
Baterai Lithium Ion sebagai Pemyimpan Energi Listrik
Daya tarik baterai Li-ion dibandingkan dengan yang lainnya, seperti NiMH (Nickel Metal Hydride) dan NiCad (Nickel Cadmium) serta timah hitam (lead) yaitu bisa diisi ulang dengan cepat, densitas penyimpanan lebih banyak, dan juga lebih daya. Daya tarik paling besar adalah perbandingan berat dan energi yang dihasilkannya, Li-ion juga unggul. Di samping itu, ia tidak punya efek memori. Sifat terakhir memungkinkan Li-ion bisa diisi kapan saja. Li-Ion tidak hanya digunakan pada mobil listrik atau hibrida, tetapi sudah digunakan pada perlengkapan elektronik yang akrab kita gunakan sehari-hari, antara lain laptop, iPod, HP, MP3 player, PDA, dan Black Berry.[7]
Gagasan yang pernah ditawarkan
Alternative untuk pemadaman listrik yang biasanya dipkai oleh orang zaman sekarang ada banyak macamnya. Contohnya adalah genset, inverter, lilin dan UPS. Banyak sekali manfaat benda-benda ini saat mati lampu. Meskipun alat-alat yang digunakan memiliki keuntungan dan kerugian tersendiri, tapi hal ini tidak membuat masyarakat memilih alternaif lain.
Genset diesel praktis merupakan salah satu alat alternatif yang bisa dijadikan pilihna masyarakat indonesia. Genset. Merupakan singkatan dari Generator Set. Sebuah alat yang merupakan kombinasi dari Mesin dan Generator pembangkit listrik yang biasa disebut GENO. Genset bisa menggunakan bermacam macam mesin sesuai kebutuhan. Baik mesin bensin, mesin diesel, mesin gas, maupun mesin turbin. Pada hakikatnya, sebuah mesin digunakan untuk memutar sebuah generator pembangkit yang terbuat dari sekumpulan kawat tembaga. Hasil putaran tersebut menghasilkan medan magnet yang apabila diputar terus menerus dalam suatu kecepatan yang konstan dan berkelanjutan akan menghasilkan arus listrik. Mekipun genset banyak digunakan orang, tapi genset juga memiliki kerugian. Banyak masyarakat yng masih belum bisa membelinya dikarenakan harganya yang mahal. Harga paling murah untuk genset adalah 2 juta. Itu pun merek cina yang 2000 watt. Tidak kalah penting kekuranganya itu susaranya yang berisik.
Selanjutnya adalah lilin dan petromax. Lilin adalah sumber penerangan yang terdiri dari sumbu yang diselimuti oleh bahan bakar padat. Lampu petromax merupakan lampu berbahan bakar minyak bertekanan. Bahan bakar tersebut bisa berupa kerosin, parafin, atau spirtus. Nama petromax merupakan nama brand lampu itu dan orang indonesia menyebutnya lampu petromax.
Pada zaman dahulu lilin dan lampu petromax merupakan barang mewah. Tapi sekarang merupakan barang kuno. Lilin dan petromax memiliki kekurangan yang hampir sama. Yaitu mempunyai batas penerangan. Mereka hanya bisa menerangi tempat tertentu. Kekurangan lainnya pada lilin ialah tidak tahan lama. Lampu petromax memang lebih bisa tahan lama tapi sekarang bahan bakarnya yang mahal.
Gagasan Baru yang Ditawarkan
Karpet SIP yang berbahan dasar silikon implan yang dapat menghasilkan listrik kerika mendapat tekanan, jadi energi mekanik yang berupa tekanan dari kaki kita diubah menjadi energi listrik, proses ini dinamakan piezoelecric.
Gambar 3. Skema penggunaan karpet SIP
Karpet SIP sama seperti karpet biasa, bisa dilipat, dibersihkan, kita duduki, tiduran, dan tetap aman walupun karpet SIP terus menghasilkan listrik ketika mendapatkan tekanan. Seperti yang terlihat di gambar 3, karpet terdiri dari tiga permukaan yaitu, bagian permukaan berbahan kain atau kulit, bagian tengah berbahan silikon digabungkan dengan PZT (timbal zirkonat titanat), bagian dasar berbahan kain atau kulit juga. Saat ada tekanan yang diberikan maka aliran energi listrik dari PZT akan tercipta, kemudian energi listrik tadi disimpan didalam baterai Lithium Ion dan bisa digunakan kapanpun saat membutuhkannya.
Sumber energi yang ramah lingkungan menjadi andalan karena tidak menimbulkan kebusingan seperti genset dan listrik yang digunakan lumayan besar. Dengan permisalan satu langkah kecil dapat menyalakan lampu dengan daya 60 Watt selama satu detik. Dengan sedikit perhitungan yakin bahwa dengan lantai yang efektif diinjak sebesar 25 meter kuadrat maka akan menghasilkan daya sebesar 1.400 kW.[6] Energi ini dapat menjalankan satu buah kereta listrik. Bayangkan jika kita gunakan karpet SIP untuk rumah tangga, berapa besar listrik dari PLN yang dapat kita hemat serta ketika listrik padam kita bisa tetap mengunakan karpet SIP baik untuk rumah tangga, perkantoran, mall, dan pabrik sebagai pengahasil energi listrik.
Pihak yang Dapat Mengimplementasikan Gagasan
1. Pemerintah
Bisa melakukan sosialisasi melalui turun langsung kelapangan atau iklan di siaran-siaran televisi.
2. Masyarakat
Membuat karpet SIP serta memasarkan ke berbagai daerah
3. Mahasiswa
Membantu dalam proses sosialisasi dan terus berinovasi dan penelitian agar karpet SIP terus berkembang kearah yang lebih baik.
Langkah-Langkah Strategis Implementasi Gagasan
Langkah-langkah untuk menerapkan karpet SIP ini:
1. Kita melihat seberapa besar energi listrik yang diperlukan masyarakat
2. Membuat karpet SIP sesuai spec yang telah diteliti, dari segi seberapa besar energi yang dihasilkan, material pada permukaan, resiko, dll
3. Promosi dari perusahaan dan pemerintah, bisa melalui sosialisasi, iklan, serta membangun image karpet SIP sebagai terobosan inovasi yang diyakini membantu dalam masalah krisis listrik.
4. Penelitian yang lebih lanjut dan perkembagan yang baik dari keramik PZT (timbal zirkonat titanat), proses piezoelectik, dan bahan dari permukaannya itu sendiri.
KESIMPULAN
Inti Gagasan
Krisis listrik Indonesia telah berdampak buruk ke segala sektor, diperlukan solusi yang kreati dan inovatif untuk menyelesaikannya. Permasalahan internal pada PLN memuat kita untuk tidak terlalu bergantung pada PLN. Kita memiliki sumber daya manusia yang banyak da sumber daya alam yang melimpah. Sudah seharusnya perbaikan itu dilaksanakan. Kami menawarkan inovasi karpet SIP (silikon implan piezoelectric) yang bisa digunakan untuk rumah tangga, perusahan, perkantoran, mall, bahkan di pabrik. Karpet SIP diharapkan bisa mengatasi krisis listrik di Indonesia dan pertumbuhan di segala bidang tidak terhambat karena adanya krisis listrik seperti yang sedang kita alami saat ini.
Teknik Implementasi Gagasan
Perlu kerja sama yang konsisten dari berbagai pihat yang terkait, inovasi baru butuh adaptasi, terutama buat masyarakat perdesaan dan daerah terpencil pun bisa menikmati listrik, walaupun ketidakjangkauan masuknya listrik dari PLN.
Inovasi untuk karpet SIP ini perlu pengembangan lebih lanjut dan inilah peran dari berbagai pihak. Promosi melalui iklan juga efektif untuk mengenalkan karpet SIP sebagai sumber energi listrik alternatif dan riset untuk perkembangan karpet SIP agar menjadi lebih efisien dan bisa menjadi sebuah sumber tenaga pembangkit listrik di Indonesia layaknya yang telah diterapkan oleh Jepang.
Prediksi Keberhasilan Gagasan
Karpet SIP dikenal seluruh Indonesia, menjadi teknologi yang aman dan ramah lingkungan sebagai alternatif sumber energi listrik alternatif, sehingga perkembangannya terus meningkat dari tahun ke tahun dari segi kualitas dan kuantitasnya. Ketergantungan akan PLN pun bisa kita kurangi, dengan karpet SIP ini diharapakan perekonomian tidak terkendala karena masalah listrik yang sering padam dan bermasalah, dan memberikan peluang bagi para pengusaha untuk membuat pabrik karpet SIP, sehingga banyak tenaga kerja yang dapat kita serap jika karpet SIP di produksi secara massal, serta mendukung kemajauan bangsa dan negara yang lebih baik dari segi ilmu material dan kelistrikan serta berbagai sektor di Indonesia.
DAFTAR PUSTAKA
1. http://waspada.co.id/index.php?option=com_content&view=section&id=6 diakses tanggal 12 januari 2011
2. Moulson A. J. and J.M. Herbert. 1990. Electroceramics: Material, Properties, and Applications, Chapman and Hall, India, (265-317).
3. Buchanan R.C. 1986. Ceramic Materials for Electronics, Marcel Dekker, Inc., New York, (169-173).
4. http://www.morgantechnicalceramics.com/products-materials/about-ceramics/electro-ceramics/lead-zirconate-titanate-pzt/
5. Diterbitkan online 26 Januari 2010, dalam Nano Letters, sebuah jurnal dari American Chemical Society.
6. http://www.kaskus.us/newreply.php?do=newreply&p=280538665 diakses tanggal 12 januari 2011
7. http://ceriwis.us/showthread.php?p=181372
8. http://kamissore.blogspot.com/2009/07/genset-diesel-parktis-solusi-listrik.html diakses tanggal 12 januari 2011
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Ketua kelompok
Nama : Yanda Satria Hadi Surya
NRP : 2710100100
Jurusan / Fakultas : Teknik Material dan Metalurgi / FTI
Tempat, tanggal lahir : Bengkulu, 30 Juni 1993
Institut : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
HP : 085230920463
Alamat : Asrama Mahasiswa ITS
Email : rolling_boy@yahoo.co.id
Karya ilmiah yang pernah dibuat :
No. Judul Kategori Tahun
1
Meningkatkan Kewirausahaan Kaum Muda di Zaman Globalisasi Paper Writting Competition in Olimpiade ilmu Sosial Universitas Indonesia 2009
2 Usaha Mencapai Ketahanan Pangan Jagung dan Meningkatkan Perekonomian Petani Jagung
Finalis Lomba Esai Nasional dan Lomba Inovasi Argoteknologi Nasional di IPB 2009
Prestasi yang diraih :
No. Judul Kategori Tahun Penyelenggara Tingkat
1 Material Science Paper Competition Juara 3 2011 Teknik Material dan Metalurgi ITS Jurusan
Anggota
Nama : Winarto hadi candra
NRP : 2710100098
Jurusan / Fakultas : S1 teknik material dan metalurgi / FTI
Tempat, tanggal lahir : Gresik, 12 oktober 1992
Institut : Institut Teknologi Sepuluh Nopember
HP : 085732797543
Alamat : Jl. Gebang Lor Surabaya, Jawa Timur
Email : chaendraecopral@gmail.com
Karya ilmiah yang pernah dibuat :
No. Judul Kategori tahun
Prestasi yang diraih :
No. Judul Kategori Tahun Penyelenggara Tingkat
1 Material Science Paper Competition Juara 3 2011 Teknik Material dan Metalurgi ITS Jurusan
Tidak ada komentar:
Posting Komentar