Wireless Power TransmissionMustaghfiri Asror1, Muhammad Ikhfan2Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sultan Ageng Tirtayasa.Jl. Jenderal Sudirman Km. 3 Cilegon-Banten 42435

Abstrak Dalam tulisan ini, kami menyajikan konsep transmisi daya tanpa menggunakan kabel yaitu, transmisi listrik sebagai gelombang mikro dari satu tempat yang lain adalah untuk mengurangi transmisi dan distribusi kerugian. Konsep ini dikenal sebagai transmisi Microwave Daya(MPT). Kami juga membahas perkembangan teknologi di Wireless Transmisi Power (WPT). Keuntungan, kerugian, dampak biologis dan aplikasi dari WPT ini juga disajikan.Kata kunci : Wireless, electricity, Witricity, Power, Transmission,WPT,MPT

I.PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangSalah satu isu utama dalam sistem tenaga adalah kerugian terjadi selama transmisi dan distribusi tenaga listrik. Sebagai permintaan yang meningkat dari hari ke hari, meningkatnya pembangkit listrik dan daya yang hilang juga meningkat. Jumlah besar daya yang hilang terjadi selama transmisi dan distribusi. Persentase kehilangan daya selama transmisi dan distribusi diperkirakan dengan 26%. Alasan utama untuk kehilangan daya selama transmisi dan distribusi adalah resistansi kabel yang digunakan untuk jaringan. Efisiensi transmisi daya dapat ditingkatkan untuk tingkat tertentu dengan menggunakan kekuatan tinggi konduktor kepala komposit dan kabel bawah tanah yang menggunakan suhu tinggi yang super konduktor. Tapi, transmisi masih tidak efisien. Menurut World Resources Institute (WRI), India jaringan listrik memiliki kerugian transmisi dan distribusi tertinggi di dunia - kekalahan 27%. Nomor diterbitkan oleh berbagai instansi pemerintah India menempatkan jumlah yang sebesar 30%, 40% dan lebih besar dari 40%. Hal ini dikaitkan dengan kerugian teknis (inefisiensi grid) dan pencurian [1].Setiap masalah dapat diselesaikan oleh negara-of-the-art teknologi. Masalah yang dibahas di atas dapat diselesaikan dengan memilih pilihan alternatif untuk transmisi daya yang dapat memberikan efisiensi yang lebih tinggi, biaya transmisi rendah dan menghindari pencurian listrik. Microwave Transmisi Power adalah salah satu teknologi yang menjanjikan dan dapat menjadi alternatif yang benar untuk transmisi listrik yang efisien.

II. WIRELESS POWER TRANSMISSION2.1 History Nikola Tesla dia yang menemukan radio dan menunjukkan kepada kita ia memang "Bapak nirkabel". Nikola Tesla adalah orang yang pertama kali mencetuskan ide Wireless Power Transmisi dan menunjukkan "transmisi energi listrik tanpa kabel" yang tergantung pada konduktivitas listrik sebagai awal 1891 [2]. Pada tahun 1893, Tesla mendemonstrasikan pencahayaan lampu vakum tanpa menggunakan kabel untuk transmisi listrik di World Columbian Exposition di Chicago. menara Wardenclyffe yang ditunjukkan pada Gambar 1 dirancang dan dibangun oleh Tesla terutama untuk transmisi nirkabel daya listrik daripada telegrafi [3].

Gambar 1. The 187-foot Wardenclyffe Tower (Tesla Tower)Pada tahun 1904, motor kapal kapal udara dari 0,1 tenaga kuda didorong oleh kekuatan transmisi melalui ruang dari jarak setidaknya 100 kaki [4]. Pada tahun 1961, Brown menerbitkan makalah pertama mengusulkan energi gelombang mikro untuk transmisi listrik, dan pada tahun 1964 ia menunjukkan microwave bertenaga helikopter model yang menerima semua daya yang dibutuhkan untuk penerbangan dari sinar microwave di 2,45 GHz [5] dari kisaran 2.4GHz - pita frekuensi 2,5 GHz yang dicadangkan.

III.PEMBAHASAN3.1 Wireless Power Transmission SystemWilliam C. Brown, pelopor dalam teknologi transmisi daya nirkabel, telah merancang, mengembangkan unit dan menunjukkan untuk menunjukkan bagaimana daya dapat ditransfer melalui ruang bebas oleh oven microwave. Konsep Wireless Power System Transmisi dijelaskan dengan diagram blok fungsional yang ditunjukkan pada Gambar 2. Pada sisi transmisi, sumber daya microwave menghasilkan daya microwave dan daya keluaran dikontrol oleh sirkuit kontrol elektronik. Panduan gelombang ferit circulator yang melindungi sumber microwave dari kekuasaan tercermin terhubung dengan sumber daya microwave melalui Coax - Pandu Adaptor. Tuner cocok dengan impedansi antara antena pemancar dan sumber microwave. Sinyal dilemahkan yang akan kemudian dipisahkan berdasarkan arah dari propagasi sinyal dengan Directional Coupler. Antena pemancar memancarkan daya seragam melalui ruang bebas untuk Rectenna tersebut.Di sisi penerima, Rectenna menerima daya yang ditransmisikan dan mengubah daya microwave menjadi listrik DC. Sirkuit pencocokan impedansi dan filter disediakan untuk pengaturan impedansi output dari sumber sinyal sama dengan sirkuit meluruskan. Rangkaian meluruskan terdiri dari dioda penghalang Schottky mengubah listrik microwave diterima ke daya DC.

3.2 Build Components of WPT SystemSebelum masuk ke komponen, Pertama saya membuat Bifillar Pancake coil dari kabel ganda berukuran 2x22 AWG. Saya membuat lilitan sebanyak 30-35 lilitan agar daya yang dipancarkan bisa menghasilkan daya yang lumayan besar untuk menyalakan output LED superbright. Komponen yang saya gunakan untuk mentransfer energi ini diantaranya:Untuk coil pemancar,1. Transistor Mosfet TIP35C2. Resistor 5Watt (470 ohm)3. Baterai 9v

Gambar 2. Bifillar Pancake coilUntuk coil receiver (penerima)1. Lilitan tembaga sebanyak 30 lilitan2. LED superbright

Gambar 3. Receiver coil

Untuk salah satu koil penerima saya menambahkan resistor dan transistor untuk mengetahui apakah ada perbedaan pada penerimaan daya ataukah tidak. Seperti pada gambar berikut,

Gambar 4. Coil with Transistor and resistor

3.2.1 TransistorTransistor sebagai salah satu komponen aktif elektronika terbuat dari bahan semikonduktor Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenideyang memiliki beberapa fungsi di antaranya sebagai penguat, saklar , dan modulasi sinyal. Disini saya menggunakan Transistor MOSFET. MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET) adalah suatu jenis FET yang mempunyai satu Drain, satu Source dan satu atau dua Gate. MOSFET mempunyai input impedance yang sangat tinggi. Mengingat harga yang cukup tinggi, maka MOSFET hanya digunakan pada bagian bagian yang benar-benar memerlukannya. Penggunaannya misalnya sebagai RF amplifier pada receiver untuk memperoleh amplifikasi yang tinggi dengan desah yang rendah.Fungsi transistor yang lain adalah, Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC), Sebagai penyearah. Untuk itulah saya memakai transistor agar daya input bisa maksimal masuk ke dalam pancake coil ini dan menguatkan arus dan tegangan.Saya juga memakai Resistor agar tegangan dan arus yang mengalir dari input tidak membebani transistor. karena dalam satu kali percobaan saya mencoba memakai transistor tipe 2n2222 tanpa memakai hambatan resistor dan hasilnya transistor tersebut terbakar dan rusak. Oleh karena itu saya menggunakan resistor untuk menghindari kejadian tersebut. (Lihat gambar 4)

3.3 Advantages, Disadvantages, and Biological Impact of WPT3.3.1 Advantages ( Keuntungan)Wireless Transmisi Power sistem akan sepenuhnya menghilangkan tegangan tinggi kabel yang ada jalur transmisi listrik, menara dan sub stasiun antara stasiun pembangkit dan konsumen dan memfasilitasi interkoneksi pembangkit listrik dalam skala global. Ini memiliki lebih banyak kebebasan pilihan baik dari penerima dan pemancar. Bahkan pemancar mobile dan penerima dapat dipilih untuk sistem WPT. Biaya transmisi dan distribusi menjadi kurang dan biaya energi listrik untuk konsumen juga akan berkurang. Listrik bisa ditularkan ke tempat-tempat di mana transmisi kabel tidak mungkin.Kehilangan transmisi dalam Transmisi Power Wireless bisa diabaikan. Oleh karena itu, efisiensi metode ini sangat jauh lebih tinggi dari transmisi kabel. Daya tersedia di Rectenna selama WPT beroperasi. Kegagalan listrik karena hubungan pendek listrik dan kesalahan pada kabel tidak akan pernah ada di transmisi ini dan daya pencurian akan tidak mungkin sama sekali.3.3.2 Disadvantages (Kerugian)Ada kehilangan transmisi listrik jika ada zat ferromagnetik yang kuat. Perlu untuk standarisasi dan adaptasi. Jadi tidak ada overheating yang terjadi karena tegangan yang berbeda Perawatan seperti penggantian material cukup mahal Kemungkinan "energi pencurian". Wifi, seseorang dapat menggunakan internet atau listrik Anda.3.3.3 Biological ImpactTeknologi WiTricity adalah mode non-radiasi transfer energi, yang hanya mengandalkan pada medan magnet. Medan magnet berinteraksi sangat lemah dengan biologi organisme-orang dan hewan-dan secara ilmiah dianggap aman. Produk WiTricity sedang dirancang untuk memenuhi standar keselamatan dan peraturan yang berlaku.

4.1 Data PercobaanBerikut hasil pengambilan data yang kami peroleh dari Alat yang kami buat.a. Coil 1 (dengan transistor dan resistor)

Gambar 5. Data Percobaan 1Pada percobaan pertama, saya mencoba dengan menambahkan resistor dan transistor untuk mengetahui apakah ada perbedaan penerimaan daya dan juga jarak yang di tangkap dari pancaran pancake coil. Dan ternyata hasilnya cukup tinggi.

b. Coil 2 (lilitan besar)

Gambar 6. Data Percobaan 2Pada percobaan kedua ini saya membuat coil receiver tanpa transistor dan juga resistor. Disini saya hanya mengandalkan kawat lilitan yang saya lilit sebesar 30 lilitan dengan diameter 5cm. Dan hasilnya Vout yang di terima hanya sebesar 0,6-1mV dan jarak yang diterima sedikit menurun dari percobaan pertama. Jarak yang bisa di terima hanya sampai 7cm.

c. Coil 3 (lilitan kecil)

Gambar 7. Data Percobaan 3

Pada percobaan ketiga ini saya mencoba membuat wire coil (lilitan tembaga/kawat) dengan diameter berukuran kecil 2-3cm namun tetap dengan 30 lilitan. Dan hasilnya bisa dilihat pada grafik, Vout yang dihasilkan lebih besar dari percobaan kedua yaitu 2,5mV namun dengan jarak yg rendah yaitu hanya 5cm saja. Namun hasil nyala lampu LED lebih terang daripada percobaan kedua. Berikut hasil fotonya.

Gambar 8. Hasil Percobaan 3

Gambar 9. Hasil Percobaan 2Dari gambar hasil percobaan bahwa lilitan dgn diameter kecil lebih berpengaruh pada cahaya dari lampu LED tersebut. Dan dari percobaan 3, membuktikan bahwa wireless electricity ini bisa menembus benda apapun tergantung dari seberapa besar input yang di berikan ke pancake coil dan seberapa besar lilitan dan diameter coil tersebut. Namun wireless electricity ini akan terpengaruh jika ada benda Ferromagnetik.

d. Perbandingan ketiga percobaan

Gambar 10. Perbandingan ketiga percobaan

Bisa dilihat pada grafik diatas, hasilnya sesuai dengan apa yang saya bahas di masing-masing percobaan. Dan yang memiliki rate tertinggi untuk Tegangan keluaran dan jarak yang bisa diterima oleh receiver coil adalah dengan menggunakan resistor dan transistor.

5.1 KesimpulanDalam Paper ini, kita meletakkan tangannya pada sejarah di balik teknologi daya nirkabel sementara juga menjelaskan sebenarnya bagaimana metode beragam kerja transmisi daya nirkabel. Secara khusus, kami menghabiskan banyak waktu berlangsung model dan fungsi dari sirkuit yang ditemukan di perangkat yang menelurkan daya nirkabel. Konsep ini menawarkan kemungkinan yang lebih besar untuk daya transmisi dengan kerugian diabaikan dan kemudahan transmisi daripada penemuan atau penemuan sebelum ini dibuat. Dr. Neville dari NASA menyatakan "Anda tidak perlu kabel, pipa, atau kabel tembaga untuk menerima listrik. Kami dapat mengirimkan kepada Anda seperti panggilan ponsel - di mana Anda inginkan, bila Anda inginkan, secara real time ". Kita bisa berharap dengan kepastian bahwa dalam beberapa tahun ke depan keajaiban akan ditimbulkan oleh aplikasi jika semua kondisi yang menguntungkan.

DAFTAR PUSTAKA

[1]http://cleantechindia.wordpress.com/2008/07/16/indiaselectricity-transmission-and-distribution-losses/[2] Nikola Tesla, My Inventions, Ben Johnston, Ed., Austin, HartBrothers, p. 91,1982.[3] Nikola Tesla, The Transmission of Electrical Energy WithoutWires as a Means for Furthering Peace, Electrical World andEngineer. Jan. 7, p. 21, 1905.[4] The Electrician (London), 1904).[5] W.C. Brown, J.R. Mims and N.I. Heenan, An ExperimentalMicrowave-Powered Helicopter, 965 IEEE InternationalConvention Record, Vol. 13, Part 5, pp.225-235.

BIODATA PENULISMustaghfiri Asror, 05 Desember 1994, saat ini tengah menempuh pendidikan tinggi di Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Fakultas Teknik Jurusan Elektro

Muhammad Ikhfan, 01 Agustus 1995, saat ini tengah menempuh pendidikan tinggi di Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Fakultas Teknik Jurusan Elektro.