1

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan membuat mobilitas manusia di era globalisasi semakin meningkat. Hal tersebut didukung dengan inovasi pada alat-alat elektronik seperti hand phone, laptop, MP3, ipod, dan lain sebagainya. Penggunaan alat-alat elektronik seperti hand phone sudah menjadi barang yang tidak bisa ditinggalkan oleh berbagai lapisan, dari anak-anak, remaja dan orang tua.

Grafik 1. Kepemilikan Hand Phone di Indonesia selama 5 Tahun

(Sumber: Nielsen Company Indonesia, 2011)

Grafik 2. Konsumen Hand Phone di Indonesia Berdasarkan Umur

2

(Sumber: Nielsen Company Indonesia, 2011)

Selain peningkatan jumlah pengguna elektronik, mobilitas manusia yang tinggi juga berdampak alat transportasi, khususnya motor roda dua (sepeda motor). Jumlah sepeda motor di wilayah Jabodetabek mencapai 20%-30% dari total 6,4 juta unit sepeda motor baru (Darmaning-tyas, 2009).

Grafik 3. Jumlah Distribusi Bulan Januari 2011

(Sumber: www.tmcblog.com, 2011)

Peningkatan ini bukan hanya tanpa manfaat, melainkan akan berguna jika mampu menemukan sisi kegunaannya. Apabila dipikirkan sejenak ketika sedang berkendara, angin dianggap sebagai penghambat yang selalu mengenai motor dan tubuh pengendara begitu saja tanpa dimanfaatkan, padahal angin tersebut dapat dikonversi menjadi energi gerak maupun energi listrik yang bermanfaat bagi manusia. Salah satu manfaat tersebut diinovasikan sebagai sumber energi pada charger portable seperti produk Back Mirror ‘N Charge (Black Innovation, 2009). Produk ini merupakan suatu alat yang dibuat untuk mempermudah pengisian baterai alat-alat elektronik seperti handphone, MP3, laptop, ipod, dan lain sebagainya saat sedang berada jauh dari sumber listrik. Namun, produk ini masih menggunakan propeller plat tipis yang dilengkungkan (mempunyai camber) sehingga hanya mampu melakukan pengisian satu alat elektronik. Jika plat lengkung itu diganti dengan propeller bentuk sayap diduga dapat meningkatkan efisiensi dalam pemanfaatan energi angin sehingga produk ini dapat mengisi baterai lebih dari satu alat elektronik. Oleh karena itu, diperlukan konsep pengembangan produk agar dapat meningkatkan efisiensi dan efektifitas dari Back Mirror ‘N Charge (BMNC).

Tujuan

Karya tulis ini bertujuan merumuskan konsep pengembangan charger portable yang telah ada yaitu Back Mirror ‘N Charge (BMNC) agar energi keluaran yang dihasilkan lebih efisien dan efektif.

3

Manfaat

Manfaat karya tulis ini adalah memperkaya pengetahuan masyarakat tentang pemanfaatan angin sebagai charger portable tenaga angin yang praktis, efektif dan efisien saat berkendara motor atau sepeda, serta menjadi rekomendasi pengembangan teknologi untuk peningkatan efisiensi energi keluaran pada teknologi yang serupa.

GAGASAN

Mekanisme Terjadinya Angin

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau suhu udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi panas matahari yang diterima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah, daerah yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu udara yang lebih panas sedangkan tekanan udara yang cenderung lebih rendah. Hal ini menyebabkan terjadinya perbedaan suhu dan tekanan udara antara daerah yang menerima energi panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas sehingga terjadi aliran udara pada wilayah tersebut. (Anonim, 2011)

Kecepatan Angin

Angin tidak dapat dilihat wujudnya tetapi dapat dirasakan dan diukur dengan menggunakan alat. Salah satu alat ukur yang pada umumnya digunakan adalah anemometer dan dapat juga diukur atau diperkirakan dengan menggunakan Tabel Skala Beaufort sebagaimana tabel 1.

Tabel 1 Kecepatan Angin dengan Menggunakan Skala Beaufort

Skala Beufort

Kategori Satuan dalam km/jam

Satuan dalam knots

Keadaan di daratan

0 Udara tenang

0 0 Asap bergerak secara vertikal

1-3 Angin lemah

≤19 ≤10 Angin terasa di wajah, daun-daun berdesir, kincir angin bergerak oleh angin

4 Angin sedang

20-29 11-16 Mengangkat debu dan menerbangkan kertas, cabang pohon kecil bergerak

5 Angin segar

30-39 17-21 Pohon kecil berayun, gelombang kecil terbentuk

4

di perairan di darat6 Angin

kuat40-50 22-27 Cabang besar bergerak,

siulan terdengar pada kabel telepon, payung sulit digunakan

7 Angin ribut

51-62 28-33 Pohon-pohon bergerak, terasa sulit berjalan melawan arah angin

(Sumber: www.alpensteel.com, 2011)

Mekanisme Pemanfaatan Angin

Angin dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi, salah satunya adalah Pembangkit Listrik Tenaga Angin. Pembangkit ini mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Cara kerjanya cukup sederhana. Energi angin memutar turbin angin kemudian diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin sehingga akan menghasilkan energi listrik. Energi listrik ini akan disimpan ke dalam baterai sebelum dimanfaatkan. (Mukhlis, 2010)

Bentuk dan Material dari Propeller

Propeller berfungsi mengubah energi angin menjadi energi kinetik. Pada umumnya, turbin angin menggunakan propeller sumbu horisontal (bentuk sayap, persegi panjang, segitiga, dan lonjong) atau sumbu vertikal. Bentuk daun ini juga mempengaruhi keefisienan dari daya yang dihasilkan.

Gambar 1 Model Bentuk Daun Propeller

5

(Sumber: Guntoro, 2008)

Perhitungan daya listrik dan efisiensi dari turbin dapat menggunakan persamaan yang dipelajari dalam buku Fisika. Daya listrik dihitung dengan menggunakan rumus:

dimana: V = Voltase (Volt)I = Arus (Ampere)R = Hambatan (Ohm)

Perhitungan efisiensi dengan menggunakan rumus:

atau

dimana: A = Luas Penampang propeller (m2)ρ = Masa Jenis Bahan dari propeller (kg/m3)v = Kecepatan angin (m/s2)

Hubungan Bentuk dan Material Propeller dengan Efisiensi Turbin Angin

Berdasarkan data penelitian sebelumnya mengenai hubungan bentuk kincir dalam penentuan tingkat efisensi dan efektifitas diperoleh bahwa bentuk sayap pada turbin angin menghasilkan daya keluaran sebesar 288,365 mW dan efisiensi sebesar 27,19%. Pada bentuk persegi panjang, daya keluaran yang dihasilkan sebesar 233,285 mW dan efisensi sebesar 22%. Pada bentuk segitiga, daya keluaran yang dihasilkan sebesar 194,034 mW dan efisiensi sebesar 18,30%. Pada bentuk lonjong, daya keluaran yang dihasilkan sebesar 178,504 mW dan efisiensi sebesar 16,83%. Dari data tersebut dapat diperoleh bahwa bentuk sayap pada turbin angin memiliki daya keluaran dan tingkat efisiensi yang paling tinggi dibandingkan bentuk yang lain. Kemudian secara berurutan daya keluaran dan efisiensi bentuk daun baling dari besar ke kecil adalah persegi panjang, segitiga, dan lonjong seperti gambar 4.

6

Gambar 4 Hubungan Daya Efisiensi Kincir terhadap Bentuk Propeller(Sumber: Guntoro, 2008)

Selain dari bentuk kincir angin, material penyusun kincir angin juga mempengaruhi daya dan efisiensi dari kinerja kincir angin. Berdasarkan data penelitian sebelumnya yang mengenai hubungan material penyusun kincir angin dalam penentuan daya diperoleh bahwa material fiber pada turbin angin menghasilkan daya keluaran sebesar 175,968 mW dan efisiensi sebesar 10,62%. Pada material paralon tipis, daya keluaran yang dihasilkan sebesar 252,984 mW dan efisensi sebesar 15,27%. Pada material paralon tebal, daya keluaran yang dihasilkan sebesar 203,78 mW dan efisiensi sebesar 12,30%. Dari data tersebut dapat diperoleh bahwa material paralon tipis pada turbin angin memiliki daya keluaran dan tingkat efisiensi yang paling tinggi dibandingkan bentuk yang lain. Kemudian secara berurutan daya keluaran dan efisiensi bentuk daun baling dari besar ke kecil adalah paralon tebal dan fiber seperti gambar 5.

7

Gambar 5 Hubungan Daya terhadap Berbagai Material Propeller (Sumber: Guntoro, 2008)

Dari grafik dapat diketahui bahwa bentuk dan material propeller menentukan efisiensi keluaran daya yang dihasilkan. Bentuk propeller sayap dengan material paralon tipis lebih efisien dari keempat bentuk dan material yang lainnya.

Konsep Charger Portable dengan Tenaga Angin

Tingkat mobilitas manusia yang meningkat menjadikan kebutuhan energi listrik dimanapun mereka berada semakin tinggi, sehingga diperlukan suatu ide kreatif dalam penanggulangan permasalahan tersebut. Salah satunya adalah dengan pemanfaatan angin sebagai charger portable. Konsep ini hampir sama dengan pembangkit listrik turbin angin.Namun, perbedaannya terlihat dari bentuk yang mudah dibawa dengan daya keluaran lebih kecil dari turbin angin. Charger portable seperti Triwilly, Back Mirror ‘N Charge dan I-Green merupakan produk yang menawarkan solusi pengisian baterai elektronik saat orang berpergian dan terkendala low batere. Dengan pengembangan pada bagian bentuk dan material propeller, maka diharapkan akan menghasilkan efisiensi yang lebih besar daripada bentuk dan material yang lama.

Solusi yang Pernah Ditawarkan

Ada beberapa inovasi yang telah ditawarkan dengan pemanfaatan aliran angin selama berkendaraan yaitu Triwilly, BMNC, dan I-Green Charger. Konsep dari ketiga inovasi ini pada dasarnya berupa charger portable yang dapat dibawa ke mana-mana dan dapat mengisi perangkat-perangkat elektronik dengan tegangan listrik yang dihasilkan sekitar 6 volt.

“Triwilly (Motorcycle Wind Charger)” adalah salah satu gagasan mengenai charger portable yang memanfaatkan energi angin yang dilombakan Black Innovation seperti yang terlihat pada gambar 2. Triwilly memanfaatkan

8

aliran angin yang menerpa sepeda motor dengan mengadaptasi prinsip kerja kincir angin. Produk ini dipasang di depan sepeda motor sehingga baling-baling berputar akibat menerima angin. Perputaran baling-baling ini menghasilkan energi mekanik yang akan terhubung dengan dinamo sehingga menghasilkan arus listrik. Output listrik ini dimanfaatkan untuk mengisi baterai dari gadget-gadget. Konsep Triwilly ini memiliki kelemahan dari segi bentuk dan ukuran karena penambahan luas penampang sehingga daya drag semakin besar. Hal ini dapat menghambat kecepatan sepeda motor.

Gambar 2 Triwilly(Sumber: Raswanto, 2011)

Seperti Triwilly, BMNC (Back Mirrors ‘N Charge) juga merupakan salah satu gagasan mengenai solusi charger yang portable seperti yang terlihat pada gambar 3. BMNC memanfaatkan aliran angin saaat berkendaraan. Perbedaannya, produk ini dipasang pada spion motor karena daerah tersebut yang mendapatkan terpaan angin yang cukup besar. Ketika kincir BMNC berputar, BMNC akan menghasilkan listrik yang kemudian disimpan dalam baterai rechargeable. Baterai BMNC dapat mengisi HP/MP3 player/MP4 player/kamera digital. Kelebihan dari BMNC yaitu mempermudah mengisi baterai gadget saat berkendaraan dengan kebutuhan listrik kurang dari 6 volt dan produk ini dapat dipasang di semua jenis motor karena penempatannya pada spion motor. Namun, bentuk propeller dibuat dengan bentuk propeller camber (plat yang dilengkungkan) sehingga membuat tingkat keefisiensienan dan keefektifitasan berkurang.

9

Gambar 3 BMNC (Back Mirrors ‘N Charge)(Sumber: Ihsan, 2011)

Konsep I-Green Charger merupakan perangkat yang memanfaatkan energi kinetik gerak ban pada sepeda ketika mengayuh untuk bekerja seperti yang terlihat pada gambar 4. Desain ini sedikit berbeda dari energi kinetik permanen pada umumnya. Desain I-Green Charger ini menawarkan propeller yang kecil dan tidak mengganggu perjalanan saat sedang sibuk mengayuh sepeda . Propeller yang terus berputar oleh roda sepeda akan menjadi energi listrik yang diubah menggunakan turbin. Energi yang tersimpan dapat digunakan untuk perangkat elektronik seperti ipod, HP, dan perangkat-perangkat portable yang lain dalam metode yang ramah lingkungan. Harga sebuah I-Green Charger sekitar $100 US. Produk ini cukup mahal dan tidak dapat dimanfaatkan pada kendaraan sepeda motor, selain itu pemasangan I-Green Charger dapat menghambat perputaran roda.

Gambar 4 I-Green Charger(Sumber: www.kaskus.us, 2010)

Dari ketiga inovasi di atas, konsep BMNC cukup menarik untuk dimanfaatkan sebagai charger portable pada sepeda motor. Konsep ini juga memanfaatkan energi yang terbuang menjadi energi listrik. Namun, konsep BMNC tidak memperhitungkan efisiensi daya yang dihasilkan dari propeller tersebut. Padahal, bentuk dan material dari propeller tersebut juga mempengaruhi

10

daya yang dihasilkan. Melalui pertimbangan terhadap efisiensi daya, inovasi terhadap bentuk dan material dari propeller dianggap dapat meningkatkan kualitas dari produk BMNC sehingga dapat mengisi alat-alat elektronik lebih dari satu alat.

Gagasan Baru yang Ditawarkan

Berdasarkan data empiris yang ada dan solusi yang pernah ditawarkan, ada beberapa upaya meningkatkan efisiensi dari energi angin pada produk Back Mirror ‘N Charge (BMNC) melalui strategi sebagai berikut:

Tabel 2. Strategi Peningkatan Efisiensi Energi Luaran pada BMNCAspek Strategi

Aerodinamika Mempelajari perilaku udara bergerak pada saat

berkendaraPenentuan desain baling-baling

Material Engineering

Penentuan material sirip pada kincir

(Sumber: hasil analisis, 2011)Strategi tersebut merupakan solusi yang mampu menjawab permasalahan

yang telah terjadi. Strategi ini mengulangi pendesainan bentuk daun dan bahan baling-baling yang lebih efisien dari sebelumnya, menjadikan keluaran energi yang tersimpan untuk charger lebih besar, mampu menjadi penemuan bangsa melalui teknologi serta mampu dihasilkan dan dimanfaatkan secara terpola guna meciptakan lingkungan yang go green dengan energi terbarukan portable.

Pihak-pihak yang dapat mengimplementasikan gagasan

Gagasan ini dapat terwujud melalui partisipasi aktif pihak-pihak sebagai berikut :

Tabel 3. Peranan Elemen Terkait Dengan Peningkatan Efisiensi BMNC No. Lembaga Peranan

1 Intitut/Universitas

Melakukan riset dan pengembangan terhadap komponen-komponen yang dipakai pada BMNC.

Melakukan kuisoner produk kepada masyarakat/konsumen.

2 Pemerintah

Membantu hak paten produk BMNC.

Mengatur harga produk dipasaran.

3 Pabrik/Produsen

Membantu pembuatan produk BMNC yang telah dikembangkan secara massal.

Mengatur pendistribusian produk.

11

No. Lembaga Peranan

4 Masyarakat/Konsumen Memberi evaluasi produk .

(Sumber: hasil analisis, 2011)

Langkah-langkah strategis implementasi gagasan

Langkah-langkah strategis untuk mewujudkan gagasan peningkatan efisiensi energi out put pada produk Back Mirror ‘N Charge (BMNC) adalah sebagai berikut:

1. Study literature dari produk mengenai kelebihan serta efisiensi yang dihasilkan dari produk tersebut.

2. Study literature mengenai aspek bahan material baling-baling yang ringan dan kuat serta mampu meningkatan efisiensi energi pada produk tersebut.

3. Kajian mengenai perilaku angin dikaitkan dengan pemilihan desain baling-baling yang akan dikembangkan pada produk demi efektivitas dan efisiensi.

4. Pemilihan bahan material dan bentuk baling-baling yang paling efisien didasarkan perhitungan dari data yang telah ada.

5. Melakukan test drive dan publikasi ke masyarakat dengan membagikan sample produk secara cuma-cuma.

6. Melakukan kuisoner berkaitan tentang kualitas produk menurut beberapa sample orang yang telah mencoba produk.

7. Pembuatan dan pematenan produk agar pencetus ide tidak merasa dirugikan.

8. Melakukan mekanisme evaluasi produk secara periodik.

KESIMPULAN

Inti Gagasan

Gagasan mengenai peningkatan efisiensi produk BMNC ini pada dasarnya meliputi pengembangan komponen-komponen produk dari aspek aerodinamika dan material agar efisiensi energi keluaran dan efektifitas yang dihasilkan lebih besar dari sebelumnya, pemudahan hak paten produk, marketing serta publikasi produk kepada konsumen/masyarakat, dan monitoring plus evaluasi kualitas produk menurut konsumen.

Teknik Implementasi Gagasan

Gagasan peningkatan efisiensi energi luaran pada produk Back Mirror ‘N Charge (BMNC) dapat diimplementasikan dengan baik apabila didukung oleh hal-hal sebagai berikut:

1. Adanya riset yang berkelanjutan dalam pengembangan energi portable dengan efisiensi energi yang cukup memenuhi kebutuhan mobilitas masyarakat.

12

2. Pemerintah mempu membuat kebijakan mengenai mekanisme kepemilikan hak paten yang mudah untuk penggagas.

3. Pemerintah menggandeng Insititusi pendidikan atau lembaga survei guna menghitung statistik kepuasan ataupun kualitas dari charger energi angin portable seperti BMNC.

4. Penggagas mempunyai kemauan untuk memproduksi hasil karyanya secara missal dan mau menggandeng perusahaan tertentu guna merealisasi tujuan tersebut.

5. Pengadaan home industry juga dapat dijadikan alternatif guna memproduksi produk tersebut, sehingga bermanfaat juga untuk mengurangi angka pengangguran di Indonesia.

6. Komitmen antara penggagas dan pemerintah untuk menjadikan Indonesia sebagai negeri yang mampu mengolah Sumber Daya Alam yang tersedia sebagai sumber energi alternatif selain energi dari Bahan Bakar Minyak (BBM).

Prediksi Keberhasilan Gagasan

Gagasan peningkatan efisiensi energi charger ini sangat menguntungkan bagi masyarakat karena pemanfaatan ini dapat meningkatkan mobilitas masyarakat. Disamping itu, gagasan ini dapat dijadikan solusi konkret sebagai penanggulangan krisis energi. Keberhasilan dari keseluruhan gagasan ini ditentukan oleh keefisienan energi yang dihasilkan sebelum dan setelah dilakukannya pengembangan komponen produk, kefektifitasan yaitu produk ini dapat mengisi baterai lebih dari satu alat elektronik, dan kepuasan konsumen terhadap produk. Jika gagasan ini dapat dijalankan secara massive dan konsisten di Indonesia, maka tidak menutup kemungkinan Indonesia dapat belajar mandiri dalam hal konsumsi energi dan perintis energi altenatif terbarukan sehingga tidak hanya bergantung pada energi minyak bumi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2011. Perkembangan Pasar Handphone di Indonesia Dari Tahun 2005 Hingga 2010. www.teknojurnal.com diakses tanggal 5 Maret 2011.

Anonim, 2010. I-Green Charger, Konsep menambahkan Turbin angin untuk Sepeda Anda. http://www.kaskus.us/showthread.php?t=6346311 diakses tanggal 21 Februari 2011.

Guntoro, Wagito, 2008. Study of Length And Number of Propeller Influence to Electrical Power Efficiency at Wind Power Station. www.digilib.itb.ac.id diakses tanggal 28 Februari 2011.

Hakim, Ihsan.2011. Back Mirror ‘N Charge. www.blackexperience.com diakses tanggal 22 Februari 2011

13

Raswanto, Ananggadipa, 2011. TRIWILLY (Motorcycle Wind Charger). http://www.blackxperience.com/index.php?gtext=triwilly diakses tanggal 22 Februari 2011.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Ketua kelompokNama : Fungky Dyan PertiwiNRP : 2108100009Jurusan / Fakultas : Teknik Mesin/ FTITempat, tanggal lahir : Surabaya, 18 Juli 1990Institut : Institut Teknologi Sepuluh NopemberHP : 085730458422Alamat : Sambisari RT.27 RW.05 No.05 Taman SidoarjoEmail : qefo.life@gmail.comKarya ilmiah yang pernah dibuat :

No. Judul Kategori Tahun- - - -

Prestasi yang diraih :No. Judul Kategori Tahun Penyelenggara Tingkat

- - - - - -

Anggota 1Nama : Esthi KusumadewayantiNRP : 2110100047Jurusan / Fakultas : Teknik Mesin / FTITempat, tanggal lahir : Mojokerto, 12 Januari 1992Institut : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

14

HP : 085732090474Alamat : Asrama ITS Blok J No.212,SurabayaEmail : esthi_kusuma@yahoo.comKarya ilmiah yang pernah dibuat :

No. Judul Kategori tahun- - - -

Prestasi yang diraih :No. Judul Kategori Tahun Penyelenggara Tingkat

- - - - - -

Anggota 2Nama : Siti Duratun Nasiqiati RosadyNRP : 2110100057Jurusan / Fakultas : Teknik Mesin / FTITempat, tanggal lahir : Lamongan, 22 Maret 1992Institut : Institut Teknologi Sepuluh NopemberHP : 085733221607Alamat : Keputih Utara Gang Buntu No. 12 B SurabayaEmail : nasiqiatirosady@yahoo.co.idKarya ilmiah yang pernah dibuat :

No. Judul Kategori tahun- - - -

Prestasi yang diraih :No. Judul Kategori Tahun Penyelenggara Tingkat

- - - - - -