MEMANEN LISTRIK DARI GERBANG JALAN TOL

Artikel ini merupakan artikel yang menjadi JUARA III dalam lomba Blog tentang Energi yang di selenggarakan oleh Pertamina bersama Kompasiana. Berikut snapshotnya :)

MEMANEN LISTRIK DARI GERBANG JALAN TOL

I Putu Alit Putra, S.T

Arti Penting Konservasi Energi

Krisis energi global tengah melanda dunia belakangan ini. Menipisnya cadangan energi yang berasal dari bahan bakar fosil mengharuskan masyarakat dunia mencari alternatif lain sebagai sumber energi baru. Berbagai pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan diusahakan agar dapat bermanfaat menjadi energi yang berguna. Sebut saja energi angin, energi matahari, energi gelombang laut dan gas yang berasal dari kotoran hewan. Walaupun telah terus menerus di kampanyekan hingga saat ini, terutama di Indonesia, pemanfaatan energi baru terbarukan tersebut belum dirasa maksimal. Ada beberapa faktor yang menyebabkan terhambatnya perkembangan energi baru terbarukan tersebut diantaranya adalah mahalnya investasi awal yang harus dikeluarkan dan kurang praktisnya pemanfaatan energi baru terbarukan tersebut sehingga masyarakat masih merasa enggan untuk berpaling dan tetap bergantung pada bahan bakar fosil.

Disamping mencari sumber alternatif energi baru, terdapat solusi yang dapat dilakukan untuk menghasilkan energi yaitu dengan melakukan konservasi energi. Konservasi energi sendiri berarti memanfaatkan energi yang terbuang percuma menjadi energi yang lebih bermanfaat. Menurut ilmu fisika dasar diketahui bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan akan tetapi dapat berubah bentuk dari energi satu ke energi lainnya, namun seiring perubahan energi satu dengan yang lain tersebut terdapat energi yang terbuang baik berupa panas maupun gesekan yang tidak termanfaatkan. Konservasi berarti memanfaatkan energi yang terbuang tersebut agar lebih berguna.

Energi yang Terbuang dari Mobil ketika Mengerem

Salah satu konservasi energi yang dapat dilakukan adalah dengan memanfaatkan energi yang terbuang oleh kendaraan ketika melakukan pengereman untuk memasuki gerbang jalan tol. Kendaraan yang melewati gerbang jalan tol diharuskan untuk melambatkan laju kendaraannya untuk mengambil tiket atau membayar biaya jalan tol. Secara umum pada mobil, perubahan energi yang terjadi adalah bahan bakar yang dibakar oleh mesin menghasilkan gerakan memutar yang kemudian dirubah menjadi gerak lurus pada mobil. Karena terjadi berbagai macam perubahan bentuk gerak, energi yang termanfaatkan hanya sekitar 30% saja dari 100%  energi yang terdapat pada bahan bakar minyak tersebut [1]. Dengan kata lain efisiensi dari rata-rata mobl yang ada hanya sekitar 30%. Efisiensi energi ini akan kembali diperkecil ketika mobil melakukan pengereman untuk memasuki gerbang jalan tol. Bahan bakar yang seharusnya dirubah menjadi gerak lurus mobil harus dihambat oleh kampas rem untuk memperlambat laju mobil tersebut. Hasilnya energi panas yang tidak terpakai.

Gambar 1. Mobil mengerem ketika memasukin gerbang jalan Tol [a]

Pemanfaatan Energi yang Terbuang dari Mobil ketika Mengerem dengan Generator Magnet Permanen Linear

Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk memanfaatkan energi yang terbuang percuma ketika mobil melakukan pengereman di gerbang jalan tol adalah dengan membuat dan memanfaatkan generator pembangkit listrik yang dapat menghasilkan energi listrik. Generator listrik ini akan merubah gerak lurus mobil menjadi energi listrik dengan memanfaatkan sistem yang disebut dengan generator permanen magnet linear.  

Generator magnet permanen linear merupakan generator listrik yang menggunakan permanen magnet sebagai rotornya, berbeda dengan  generator pada umumnya yang menggunakan koil sebagai rotornya. Kelebihan dari generator magnet permanen linear adalah tidak diperlukannya energi listrik awal untuk menggerakan koil agar mampu menghasilkan medan magnet karena medan magnet telah terbentuk dengan sendirinya dari magnet permanen tersebut [2].

Untuk dapat menghasilkan listrik dari proses pengereman mobil pada gerbang jalan tol tersebut dilakukan dengan mengganti alat pembatas kecepatan (traffic bump) atau yang biasa disebut dengan polisi tidur yang biasanya terdapat beberapa meter sebelum gerbang jalan tol dengan menggunakan alat pembatas kecepatan (traffic bump / polisi tidur) yang telah di desain khusus dengan membuat konfigurasi secara melintang generator magnet permanen linear tersebut. 

Gambar 2. Alat pembatas kecepatan (polisi tidur) [b]

Bagaimana bisa dihasilkan energi listrik dari alat pembatas kecepatan yang terpasang beberapa meter sebelum gerbang jalan tol tersebut ? Kuncinya adalah dengan membuat suatu mekanisme dan konfigurasi generator magnet permanen linear dibawah alat pembatas kecepatan seperti ditunjukan pada gambar  berikut.

Gambar 3. Generator magnet permanen linear [c]

Pada gambar diatas ditunjukan susunan dari permanen magnet linear yang terdiri dari stator (bagian magnet yang tidak bergerak), slider atau rotor (bagian magnet yang bergerak) dan winding (gulungan untuk memperkuat medan magnet). Untuk menghasilkan energi listrik bagian rotor dari alat diatas harus bergerak atau berputar sehingga dapat terjadi perubahan medan magnet yang menyebabkan energi listrik induksi terbentuk. Lantas, bagaimanakah caranya membuatnya bergerak ? tidak lain dan tidak bukan adalah dengan memanfaatkan putaran roda mobil yang bergerak lurus melewati susunan generator magnet permanen linear tersebut. Gambar berikut menunjukan konfigurasi dan susunan dari generator magnet permanen linear pada alat pembatas kecepatan.

            Gambar 4. Susunan generator magnet permanen linear pada alat pembatas kecepatan [c]

Adapun secara lebih terperinci mekanismenya adalah sebagai berikut :

1. Mobil bergerak menuju gerbang jalan tol, melewati susunan alat pembatas kecepatan yang sudah tersusun dengan konfigurasi generator magnet permanen linear dibawahnya.

2. Ketika melewati susunan tersebut, gerak dari mobil yang melaju kedepan menekan bagian atas dari alat pembatas kecepatan yang menyebabkan terjadinya gerakan naik turun dari generator magnet permanen linear tersebut.

3. Dengan menggunakan suatu sistem sederhana dengan memanfaatkan pegas, dapat dikonversi gerakan naik turun tersebut menjadi gerakan memutar pada rotor generator magnet permanen linear.

4. Akibat berputarnya rotor yang merupakan sebuah magnet terhadap stator yang juga berbahan magnet maka terjadi perubahan medan magnet yang menyebabkan terbentuknya energi listrik.

5. Energi listrik yang terbentuk kemudian di simpan dan dialirkan untuk berbagai macam keperluan seperti lampu penerangan jalan di jalan tol dan lain sebagainya.

Gambar 5. Mobil yang melewati susunan generator magnet permanen linear pada alat pembatas kecepatan [c]

Jumlah Energi Listrik yang Mampu Dihasilkan

Setelah diketahui mengenai mekanisme, konfigurasi dan cara pengaplikasian generator magnet permanen linear ini, mungkin akan timbul pertanyaan, Berapa besar energi listrik yang mampu dihasilkan dari alat ini ? menurut penelitian yang dilakukan oleh beberapa sumber [3,4,5] , 300 buah truk yang melaju dengan kecepatan 24 Km/ jam hingga berhenti dapat menghasilkan energi listrik sekitar 6.168 KWh atau mampu menerangi sekitar 2 – 3 rumah. Selanjutnya, berapa besarkah energi listrik yang dihasilkan apabila alat ini diaplikasikan pada gerbang jalan tol di Indonesia ? misalkan diambil contoh Jalan Tol Jakarta-Cikampek. Menurut informasi yang di dapat dari jasa marga [6] Jalan Tol Jakarta Cikampek mempunyai 18 gerbang tol dengan volume kendaraan yang melewati jalan tol ini mencpai 532.445 buah kendaraan perharinya.

Gambar 6. Volume Lalu Lintas Harian Jalan Tol Jakarta-Cikampek 2008-2012 [d]

Dengan melakukan perhitungan secara kasar yaitu dengan mengalikan jumlah kendaraan yang lewat dikalikan dengan jumlah gerbang tol dengan listrik yang mampu dihasilkan satu buah kendaraan ketika melintas didapat hasil sekitar 9852 kWh. Jadi listrik yang mampu dihasilkan dengan memasang alat ini ada gerbang tol Jalan Tol Jakarta-Cikampek sekitar 9852 kWh perharinya atau dapat menerangi sekitar 3833 rumah dalam satu hari (dengan asumsi (1 rumah perhari menghabiskan energi listrik 2.57 kWh ) [3,4,5]. Dapat dibayangkan berapa besar listrik yang mampu dihasilkan apabila diterapkan diseluruh gerbang tol yang ada di Indonesia bukan ?

Dapat disimpulkan bahwa pemanfaatan generator listrik tipe magnet permanen linear   sebagai alat konservasi energi pada alat pembatas kecepatan yang terdapat pada gerbang jalan tol dapat menjadi salah satu alternatif solusi yang dapat dimanfaatkan ditengah kelangkaan dan mahalnya sumber energi yang melanda Indonesia. Dengan demikian, diharapkan seluruh rakyat Indonesia dapat menikmati energi yang murah dan terjamin ketersediaannya.

Mari memanen listrik dari gerbang jalan tol ! 

REFERENSI :

[1] Kenneth A. Small, Kurt Van Dender. 2006. “Fuel Efficiency and Motor Vehicle Travel: The Declining Rebound Effect”. ­ Energy Journal, vol. 28, no. 1 (2007), pp. 25-51.California, USA

[2] H. Polinder, F. Gardner and B. Vriesema. 2000  ”Linear PM generator for wave energy conversion in the AWS”, Proceeding of ICEM 2000, pages 309-313, Espoo, Finland   

[3] Brian Hendrickson, Glenn Bergevin, Veryst Engineering, LLC.; ―Design and Analysis of a Vehicle Energy Harvester with an Historical Perspective (DRAFT), Proceedings of the ASME 2010 International Mechanical Engineering Congress & Exposition IMECE2010‖; November 12-18, 2010, Vancouver, British Columbia, Canada; Draft Publication: June 2010.

[4] Vehicle Stopping Distance And Time, Computer Support Group and Our Online Division, CSGNETWORK.COM., www.csgnetwork.com/stopdistinfo.html (July 15, 2010).

[5] Average household lighting con-sumes 940kWh per year divided by 365 = 2.57kWh/day,

[6] http://www.jasamarga.com/layanan-jalan-tol/jakarta-cikampek.html diakses 29 Oktober 2013 pukul 13.50 WIB

SUMBER GAMBAR :

[a]http://www.poskotanews.com/cms/wp-content/uploads/2012/10/gerbang-tol.jpg diakses 29 oktober 2013 Pukul 13.00 WIB

[b] http://dwikisetiyawan.files.wordpress.com/2009/09/polisi-tidur.jpg diakses 29 oktober 2013 Pukul 13.00 WIB

[c] Andrea Pirisi et al. 2012 “Novel Speed Bumps Design and Optimization for Vehicles : Energy Recovery in Smart Cities” Energies 2012, 5, 4624-4642; doi:10.3390/en5114624

[d] http://www.jasamarga.com/layanan-jalan-tol/jakarta-cikampek.html diakses 29 Oktober 2013 pukul 13.50 WIB