Tugas 1 TF4119 - Topik Khusus A
Qamaruzzaman - 13307017
Menanggapi isu global warming dan masalah energi masa depan, saat ini inovasi-inovasi di bidang energi terbarukan mulai banyak dikembangkan. Mulai dari yang berskala besar seperti pembangkit tenaga nuklir, geotermal, angin, surya yang diharapkan dapat menggantikan bahan bakar minyak hingga inovasi yang bersifat kecil-kecilan untuk pemanfaatan energi sehari-hari.
Dr. Ville Kaajakari, seorang asisten profesor Departemen Teknik Elektro di Universitas Louisiana Tech, memiliki ide untuk memanfaatkan kegiatan yang paling sering dilakukan manusia yaitu berjalan untuk menghasilkan energi. Inovasi yang dikembangkan oleh Kaajakari adalah sebuah prototipe generator piezoelektrik yang cukup kecil sehingga dapat dipasang pada sol sepatu yang didesain dapat menghasilkan cukup energi untuk mengoperasikan perangkat ringan seperti GPS, sensor lari (running sensors), RF Transponder, hingga telepon selular. Inovasi tersebut dinamakan Shoe Power Generator.
Ilustrasinya dapat dilihat pada gambar berikut :
(Credit: Image courtesy of Louisiana Tech University)
Pada prototipe ini digunakan tranduser piezoelektrik, piezoelektrik akan menghasilkan muatan listrik ketika diberi gaya (contohnya ditarik, ditekan). Pieoelektrik ini dipasang pada bagian sol sepatu, sehingga ketika seseorang berjalan, tekanan yang diterima oleh sepatu dapat menghasilkan energi listrik melalui tranduser piezoelektrik tersebut. Piezoelektrik sangat cocok digunakan untuk menghasilkan energi pada prototipe ini dikarenakan piezoelektrik tidak memerlukan tegangan bias untuk beroperasi.
Pada umumnya material yang digunakan untuk tranduser piezoelektrik bersifat keras sehingga tidak cocok untuk dipakai pada prototipe sepatu yang didesain Dr. Kaajakari karena akan menyebabkan perasaan tidak nyaman bagi pengguna sepatu. Tidak seperti tranduser keramik pada umumnya, tranduser yang digunakan oleh Dr. Kaajakari berbahan dari polymer yang memiliki permukaan metal untuk kontak elektrikal. Dikarenakan berbahan dari plastik, tranduser tersebut bersifat lembut sehingga dapat menggantikan absorber getaran pada sepatu biasa tanpa menimbulkan perasaan tidak nyaman bagi pengguna sepatu tersebut.
Tantangan yang dihadapi dalam penghasilan energi melalui piezoelektrik yaitu material piezoelektrik optimum untuk menghasilkan tegangan tinggi tetapi hanya memberikan arus output yang kecil. Polymer yang digunakan pada prototipe sepatu ini menghasilkan lebih dari 5 mJ energi tiap langkahnya namun pada tegangan yang terlalu besar (lebih dari 50 V) untuk langsung digunakan pada perangkat bertenaga rendah.
Suatu terobosan dalam generasi piezoelektrik yaitu sirkit regulasi tegangan yang dikembangkan di Universitas Lousiana Tech yang dapat mengkonversi tegangan yang dihasilkan piezoelektrik menjadi tegangan yang dapat digunakan secara effisien. Sirkit tersebut mengkonversi tegangan yang tinggi menjadi tegangan output 3 V yang dapat digunakan untuk men-charge baterai ataupun digunakan langsung untuk menjalankan perangkat elektronik ringan dengan efisiensi konversi lebih dari 70 %. Kemudian dikombinasikan dengan tranduser polimer, sirkit regulasi tersebut dapat menghasilkan daya rata-rata sebesar 2 mW per sepatu saat berjalan biasa. Dengan daya tersebut, prototipe ini mampu memberikan cukup daya untuk menjalankan perangkat yang hanya membutuhkan daya dengan skala mW, seperti sensor MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) dan alat pendeteksi lokasi seperti GPS.
Dr. Ville Kaajakari menyebutkan bahwa teknologi ini dapat menguntungkan, misalnya pendaki gunung yang membutuhkan enregi untuk perangkat penanda lokasi. Sedangkan untuk penggunaan yang lebih umum, teknologi tersebut dapat digunakan untuk menjalankan perangkat portabel tanpa memboroskan baterai. Pada akhirnya teknologi ini diharapkan dapat dikembangkan hingga mencapai level tertentu dimana kita dapat menggunakan daya yang dihasilkan untuk men-charge ataupun menjalankan perangkat portabel seperti telepon genggam.
Menarik untuk kita lihat bersama perkembangan dari inovasi Dr. Ville Kaajakari ini, akankah sepatu masa depan mampu untuk memberikan tenaga bagi perangkat portabel?
Referensi :
1.
www.memsinvestorjournal.com/2010/04/micr...forms-batteries.html
2.
www.sciencedaily.com/releases/2010/04/100426113137.htm
3.
news.latech.edu/2010/04/25/shoe-power-ge...-national-attention/
4.
inhabitat.com/2010/04/27/shoe-generator-...-power-from-walking/
5.
www.gizmag.com/piezoelectric-generator-shoes/14945/
Forum
