PEMBANGKIT ENERGI TERBARUKAN

ENERGI ALTERNATIVE DARI JALAN RAYA

Disusun oleh

ADITYO PAMUNGKASG1D012022

PROGAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BENGKULU

2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi adalah sesuatu yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia,

karena tidak dipungkiri bahwasanya dalam kehidupan sehari – hari manusia pasti

menggunakan energi. Energi yang paling krusial dalam kehidupan adalah energi

listrik, karena energi listrik sudah menjadi kebutuhan utama bagi masyarakat dunia

khususnya masyarakat Indonesia seiring dengan pesatnya peningkatan pembangunan

di bidang teknologi, industri dan informasi. Manusia menggunakan energi listrik

untuk berbagai aktifitas diantaranya adalah penggunaan peralatan elektronik yang

portable seperti telepon genggam (HP), Personal Digital Assistant (PDA), MP3

Player, I-POD, laptop, dan bermacam–macam peralatan elektronik yang

menunjang. Sumber–sumber energi yang terdapat di alam ini antara lain cahaya

matahari, angin, energi yang berasal dari fosil, dan lain–lain.

Di tengah maraknya krisis energi yang menjadi isu global saat ini ironi sekali

begitu banyaknya energi yang yang terbuang percuma tanpa pemanfaatan sedikitpun

seperti misalnya energi yang terbuang percuma pada jalan-jalan umum, padahal energi

tersebut tersedia cukup banyak. Kendaraan-kendaraan dalam berbagai ukuran yang lalu

lalang dijalanan tentu menghasilkan banyak sekali energi misal energi mekanik, energi

kinetik dan energi angin.

Manusia dituntut untuk berkreasi dalam mengolah energi alternatif dengan

beragam sumber terutama energi yang terbuang pada jalan-jalan umum.

1.2 Permasalahan

Bagaimana merancang pembangkit energi terbarukan dari sumber energi yang ada pada

jalan-jalan umum.

1.3 Tujuan

1. Mengetahui macam-macam energi yang ada pada jalan dan alat pengkonversinya

menjadi listrik.

2. Merancang pembangkit energi terbarukan dari sumber energi yang ada pada jalanan.

3. Mengetahui kelebihan dan kekurangan pembangkit energi alternative dari jalanan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jalan

a. Jalan merupakan prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan,

termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi

lalu lintas yang berada pada permukaan tanah, di bawah permukaan tanah

dan/atau air, kecuali jalan kereta api, jalan lori dan jalan kabel.

b. Median jalan

Bagian dari jalan yang tidak dapat dilalui oleh kendaraan dengan bentuk

memanjang sejajar jalan, terletak di sumbu/tengah jalan, dimaksudkan untuk

memisahkan arus lalu lintas yang berlawanan. median dapat berbentuk median

yang ditinggikan (raised), median yang diturunkan (depressed), atau median

datar (flush).

c. Kelas Jalan1. Jalan Arteri

jalan umum yang berfungsi melayani angkutan utama dengan ciri perjalanan

jarak jauh, kecepatan rata-rata tinggi, dan jumlah jalan masuk dibatasi secara

berdaya guna

2. Jalan Kolektor

Jalan umum yang berfungsi melayani angkutan pengumpul atau pembagi

dengan ciri perjalanan jarak sedang, kecepatan rata-rata sedang, dan jumlah

jalan masuk dibatasi.

3. Jalan Lokal

Jalan umum yang berfungsi melayani angkutan setempat dengan ciri

perjalanan jarak dekat, kecepatan rata-rata rendah, dan jumlah jalan masuk

tidak dibatasi.[5]

2.2 Energi yang terdapat pada jalanan

a. Energi mekanik

Energi mekanik adalah jumlah energi dalam sistem mekanis, atau kelompok

benda yang berinteraksi berdasarkan prinsip mekanik dasar. Energi mekanik

termasuk energi kinetik atau energi gerak, dan energi potensial atau energi yang

tersimpan karena posisi. Biasanya, dalam sistem mekanis, gravitasi adalah satu-

satunya gaya luar utama yang perlu dipertimbangkan. 

Sedangkan pada jalanan, energi mekanik diperoleh dari kecepatan laju

kendaraan yang melintas pada jalan, massa kendaraan dan ketinggian kendaraan

maupun jalan.

b. Energi kinetic

Energi kinetik adalah energi yang dimiliki benda karena geraknya. Makin

besar kecepatan benda bergerak makin besar energi kinetiknya dan semakin besar

massa benda yang bergerak makin besar pula energi kinetik yang dimilikinya.

Energi kenetik pada jalanan dihasilkan dari kendaraan yang melaju pada jalanan.

c. Energi angin

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan

juga karena adanya perbedaan tekanan udara disekitarnya. Angin bergerak dari

tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Pemanasan oleh

matahari, maka udara memuai. Tekanan udara yang telah memuai massa

jenisnya menjadi lebih ringan sehingga naik. Apabila hal ini terjadi, tekanan

udara turun. Udara disekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah.

Udara menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Diatas tanah udara

menjadi panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya

udara dingin ini dikarenakan konveksi.

Energi angin yang terdapat dijalanan dihasilkan dari pebedaan kerapatan

udara antara diantara kendaraan dan tidak. Bagian udara ditengah jalan yang

terkena dorongan kendaraan tentunya akan lebih rapat dibanding bagian udara

yang berada di tepi jalan, perbedaab kerapatan inilah yang menyebabkan udara

pada bagian tengah jalan yang terkena dorongan kendaraan mengalir kearah sisi

tepi jalan.

2.3 Generator

a. Konvensional

Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi

listrik. Tenaga mekanik bisa berasal dari panas, air, uap, dll. Energi listrik yang

dihasilkan oleh generator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik) maupun DC

(listrik searah). Hal tersebut tegantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh

pembangkit tenaga listrik. 

Generator berhubungan erat dengan hukum faraday. Berikut hasil dari hukum

faraday “ bahwa apabila sepotong kawat penghantar listrik berada dalam medan

magnet berubah-ubah, maka dalam kawat tersebut akan terbentuk Gaya Gerak

Listrik”.

Bila sebatang logam panjang berada di dalam medan listrik,(Eo), maka akan

menyebabkan elektron bebas akan bergerak ke kiri yang akhirnya akan menimbulkan

medan listrik induksi yang sama kuat dengan medan listrik (Gambar 1) sehingga kuat

medan total menjadi nol. Dalam hal ini potensial kedua ujung logam menjadi sama

besar dan aliran elektron akan berhenti, maka kedua ujung logam terdapat muatan

induksi. Agar aliran elektron bebas berjalan terus maka harus muatan induksi ini terus

diambil, sehingga pada logam tidak timbul medan listrik induksi. Dan sumber ggl

(misal baterai) yang dapat membuat beda potensial kedua ujung logam harganya

tetap, sehingga aliran electron tetap berjalan.

Gambar Aliran Elektron pada sebatang logam

Selanjutnya sumber ggl atau sering disebut sumber tegangan), bila dihubungkan

dengan perumusan medan listrik, dapat dilakukan melalui hubungan kerja. Bila dalam

rangkain tertutup ada sumber tegangan dengan ggl sebesar E, muatan q mendapat

tambahan energi qi,

Generator Arus Searah menghasilkan arus listrik DC karena pada konstruksi

dilengkapi dengan komutator, biasanya berfungsi sebagai penguat pada generator

utama di bengkel atau industri. Sedangkan Generator Arus Bolak-Balik menghasilkan

arus listrik AC, hal ini disebabkan karena konstruksi pada generator menyebabkan

arah arus akan berbalik pada setiap setengah putaran.[6]

b. Piezoelektrik generator

Piezoelektrisitas adalah sebuah fenomena saat sebuah gaya yang diterapkan pada

suatu segment bahan menimbulkan muatan listrik pada permukaan segmen

tersebut. Sumber fenomena ini adalah adanya distribusi muatan listrik pada sel

sel kristal. Nilai koefisien muatan piezoelektrik berada pada rentang 1 – 100 pico

coloumb/Newton. [3]

“Vibration Sensor” Piezoelektrik.

(a) (b)

Gambar 1. (a) Piezo Vibration Sensor (b) Struktur Film pada Vibration Sensor

Sensor ini dirancang dengan bahan yang disebut PVDF (Polyvinylidene Fluoride)

film / plastic polymer dan conductive rubber sebagai bahan utama sensor untuk

pengukuran beban, tegangan, regangan ataupun deformasi dari suatu struktur.

Sedangkan bahan-bahan lain yang digunakan untuk sensor Piezoelectric ini

adalah kristal turmalin, kuarsa, ratna cempaka, dan garam rossel, karena

dengan kemampuan bahan-bahan tertentu tersebut dapat menghasilkan sebuah

potensial listrik saat bahan-bahan itu dipanaskan atau didinginkan, serta

sensor ini memiliki ukuran dan bentuk sangat fleksibel, dengan kata lain dapat

dibuat sesuai dengan kebutuhan. Bahan piezoelektrik dapat mengubah

deformasi mekanik menjadi medan listrik yang setara dengan (piezoelectric effect)

nya. Bahan PVDF merupakan jenis lapisan tipis atau sering disebut film PVDF ini

mempunyai beberapa sifat yang menguntungkan, di antaranya adalah: fleksibel,

ringan, mampu bekerja pada frekuensi yang sangat lebar, dan juga tersedia dalam

berbagai bentuk ketebalan dan luasan. Bahan PVDF ini juga sangat mudah serta

dapat meminimalisir kerusakan pada material yang bersangkutan serta kerusakan

pada PDVF itu sendiri.

Apabila film PVDF terdeformasi secara mekanik, misalnya terkena

tekanan, maka partikel penyusunnya menjadi terpolarisasi sehingga

menimbulkan konsentrasi muatan listrik pada masing-masing permukaannya.

Semakin besar sensor ini terdeformasi maka output yang dihasilkan sensor ini juga

ikut membesar. Pada batas frekuensi rendah operasi paling sederhana modus film

berperilaku seperti pengukuran tegangan yang dinamis, tidak memerlukan

sumber daya eksternal dan menghasilkan sinyal dari hasil tegangan dan

rengang. Sensitivitas dari output getaran disebabkan oleh format bahan film

piezo. Ketebalan rendah membuat film, pada giliranya, area penampang yang

sangat kecil dan kekuatan longitudinal yang relative kecil sehingga menciptakan

tekanan yang sangat besar dalam materi. Sangat mudah unutk

mengeksploitasi aspek ini untuk meningkatkan sensitivitas sejajar dengan

sumbu mesin. Jika elemen dilaminasi film ditempatkan di antara dua lapisan

dari bahan sesuai maka setiap kekuatan tekan yang diubah menjadi jauh lebih

besar.[2]

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Proses Pembangkitan Energi

a. Mekanik Menjadi Listrik

Pada proses ini energi listrik dibangkitkan oleh energi mekanik menggunakan

modul innowattech. Innowattech adalah sebuah generator dengan sensor

piezoelektrik didalamnya. Alat ini menerima energi mekanik pada permukaan

aspal akibat kendaraan yang melintas dan mendeformasi permukaan piezoelektrik,

akibatnya partikel penyusun piezoelektrik akan terpolarisasi dan melepaskan

muatannya.

Gambar 3.1 Prinsip kerja piezoelektrik. (A). Menghasilkan tegangan (B). Diberi tegangan

Gambar 3.2 prinsip kerja innowattech

A B

Dalam pengaplikasiannya modul innowattech akan ditanamkan didalam

lapisan aspal jalan, tentu saja jalanan yang dipilih adalah jalanan dengan intensitas

kendaraan yang banyak.

Gambar 3.3 pemasangan modul innowattech piezoelektrik generator.[4]

b. Kinetik Menjadi Listrik

Energi kinetic yang berasal dari gaya gerak kendaraan yang melaju pada

badan jalan tentunya juga dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan energi listrik

dengan cara memasang primer mover yang nantinya akan dikopel dengan

generator melalui beberapa gear. Jadi ketika sebuah kendaraan melaju diatas

primer mover ini, secara otomatis primer mover ini akan bergerak dan akan

memutar gear, karena sudah dikopel dengan sebuah generator konvensional maka

generator akan ikut berputar dan menghasilkan listrik. Primer mover ini sendiri

terdapat 2 bentuk yaitu dapat berbentuk datar ataupun berbentuk landai yang dapat

digunakan sebagai speed bump/ polisi tidur.

(A) (B)

Gambar 3.4 Primer Mover (A) datar, (B) landai.

(A) (B)

Gambar 3.5 (A) Pemasangan pada primer mover datar, (B) Primer mover datar dikopel dengan

flywheel dan generator

(A) (B)

Gambar 3.6 (A) pemasangan Primer mover landai (B) Primer mover landai dikopel

dengan generator

c. Angin Menjadi Listrik

Kendaraan yang melintas pada jalan acap kali dengan kecepatan tinggi maupun

sedang menimbulkan gangguan yaitu berupa pergerakan udara disekitar jalan.

Udara-udara yang bergerak akibat kendaraan yang melaju ini menghasilkan angin

yang memiliki cukup tenaga untuk dimanfaatkan untuk memutar turbin angin,

namun karena kekuatan hembusan yang dihasilkan tidak begitu besar maka

perlulah rekonstruksi jenis turbin yang sesuai, yaitu turbin vertical. Sama seperti

sebuah kincir angin turbin angin vertical ini dikopel dengan sebuah generator

konvensional, yang nantinya kan berputar ketika angin menghembus turbin.

(A) (B)

Gambar 3.3(A) Turbin angin vertical,(B) Pemasangan.[1]

Turbin angin vertical ini dipasang pada median jalan agar mendapatkan

hembusan angin dari kedua sisi jalan yang lawanan arah sehingga mendapatkan

dorongan angin yang lebih besar.

d. Diagram kerja

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

a. Energi yang terbuang percuma pada jalanan dapat digunakan alternative energi

terbarukan yaitu dengan memanfaatkan energi mekanik, kinetic, dan angin

yang dihasilkan dari kendraan yang melintas dijalanan.

b. Energi mekanik, kinetic, dan angin diubah menjadi energi listrik dengan

menggunakan modul innowattech piezoeletrik generator, generator kinetic dan

turbin angin vertical.

c. Kelebihan dari sistem hybrid ini yaitu;

1. Tanpa emisi.

2. Kontruksi yang sederhana dan tidak memakan banyak tempat.

3. Mudah diaplikasikan (tidak perlu merubah bangunan yang ada).

4. Tidak bergantung cuaca.

d. Kekurangannya

1. Hanya sesuai untuk daerah yang ramai tapi tidak terlalu padat.

2. Bergantung dari kendaraan yang lewat.

3. Harus dibangun didaerah dengan kesadaran hukum dan peraturan lalu lintas

yang tinggi.

4.2 Saran

Untuk mengaplikasikan sistem ini perlu dukungan dari banyak pihak

meliputi; Pemerintah, Dinas Pekerjaan Umum, Insinyur Elektro, Insinyur Mesin,

Insinyur Sipil, Pengguna Jalan dan Warga Setempat.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Ali, zulfiqar. 2015. “Design & Fabrication of Road Power Generator”, Mehran University Of Engineering And Technology, Jamshoro.

[2]Hanifah, Azhar Isti, 2014. “Piezoelektrik”. Program Studi Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Padjadjaran

[3]Nisa, Siti Khoirotun, & Atiek Prawira, Khilda Mailatul Haqqi. 2013. "Sound Power, Sistem Pemanen Energi Dengan Transduser Piezoelektrik Untuk Perangkat Daya Rendah” Universitas Dian Nuswantoro, Semarang.

[4]Philip, appoh. 2011. “Design Of Road Power Generator To Power Highway Streetlights”, Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Mines and Technology, UMaT, Tarkwa.

[5]SNI 7391, 2008. “Spesifikasi Penerangan Jalan di Kawasan Perkotaan”, Jakarta: Badan Standararisasi Nasional.

[6].http://catatansebelumwisuda.blogspot.com/2013/05/pengertiangenerator.html#sthash.pjngtb81.dpuf. Diakses pada 5 Mei 2015.