PEMBANGKITAN LISTRIK MEMANFAATKAN ARUS LALU LINTAS UNTUK LAMPU LALU LINTAS 1 Adi Asmariadi Budi, 2 Nuring Tyas Wicaksono, 2 Yohannes Ridwan Siagian, 2 Gama Hafiz Aditya, 2 Galih Widayanto 1 Staf Badan Penelitan dan Pengembangan Inovasi Daerah Provinsi Lampung 2 Sarjana Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Yogyakarta 1 adi_asmariadi@yahoo.com, 2 nuring_fistek_ugm@yahoo.com ABSTRACT Traffic lights has function to regulate the traffic on intersection road, and if electricity off happen so the traffic lights will off too, and traffic jam will happen as the impact of that. Traffic flow can be used as the source of energy by taking the pressure from vehicle which flow on the road. The device to harvest that energy shaped like speed bump and called as Traffic Flow Power Plant (PLTAL). When vehicle flow through that device, it will press the device. Those pressure then will rotate the flywheel which then will rotate generator. The electricity which produce from generator then stored into accumulator which will be used as the electricity source for the traffic lights. Electrical power which produce from a set of PLTAL is 28 Watt, and power needed to light a set of traffic lights is 21,6 Watt. Based on that can be concluded that a set of PLTAL can fulfill electrical power for a set of traffic lights. Keywords: traffic flow, vehicle wheel pressure, energy source, traffic lights. ABSTRAK Lampu lalu lintas memiliki andil yang besar dalam kelancaran lalu lintas, tetapi hal ini tidak berlaku apabila terjadi pemadaman listrik yang menyebabkan tidak berfungsinya lampu lalu lintas tersebut. Arus lalu lintas dapat dimanfaatkan untuk pembangkitan listrik melalui tekanan roda kendaraan yang melewati alat pembangkit listrik yang menyerupai polisi tidur, alat tersebut dinamakan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Arus Lalu Lintas (PLTAL). Tekanan tersebut akan memutar roda gila gila (fly wheel) dan kemudian memutar generator. Listrik yang dihasilkan dari generator akan disimpan dalam aki, sehingga dapat digunakan sebagai sumber energi listrik bagi lampu lalu lintas. Daya yang dihasilkan dari satu set rangkaian PLTAL sebesar 28 Watt, dan daya yang dibutuhkan untuk seperangkat lampu lalu lintas sebesar 21,6 Watt. Berdasarkan pada hal tersebut maka satu set rangkaian PLTAL dapat memenuhi kebutuhan daya seperangkat lampu lalu lintas. Kata kunci: arus lalu lintas, tekanan roda kendaraan, sumber energi, lampu lalu lintas. 103 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
PENDAHULUAN Lampu lalu lintas merupakan alat yang berfungsi untuk mengatur kelancaran lalu lintas dalam suatu persimpangan, jika lampu lalu lintas padam dan tidak ada polisi yang mengatur jalannya lalu lintas, maka kemacetan dan kekacauan akan terjadi di persimpangan tersebut, untuk mengatasi hal tersebut maka sumber energi untuk lampu lalu lintas sebaiknya berasal dari luar jaringan listrik atau mempunyai cadangan listrik sendiri. Hampir setiap persimpangan di wilayah perkotaan terdapat lampu lalu lintas, dan pada umumnya menggunakan listrik dari jaringan listrik, hal itu akan membutuhkan energi listrik yang banyak. Lampu lalu lintas juga merupakan infrastruktur non-profit milik pemerintah (dibangun untuk pelayanan masyarakat tanpa menghasilkan pendapatan bagi pemerintah), sehingga penggunaan energi pada sektor ini sebaiknya dikurangi untuk mengurangi beban negara yaitu dengan menggunakan sumber energi yang tidak membutuhkan biaya dalam proses produksinya. Padamnya lampu lalu lintas yang diakibatkan oleh padamnya sumber energi dari jaringan listrik dapat ditanggulangi dengan memberikan sumber energi yang berdiri sendiri (independen) dan terpisah dari jaringan listrik. Sumber energi yang yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas yang pada dasarnya memanfaatkan arus lalu lintas yang melewati jalan. Parasitic energy merupakan cara mengambil energi dari aktivitas manusia. Hal tersebut merupakan salah satu bentuk energi terbarukan, karena manusia akan terus melakukan aktivitas dan ketika aktivitas dilakukan maka energi akan dihasilkan. Beberapa contoh parasitic energy adalah penggunaan piezoelectric pada gerbang tiket stasiun di Jepang yang berfungsi untuk mengambil energi arus penumpang yang melewatinya. Contoh lain adalah sepatu dengan magnetic generator yang berfungsi mengasilkan energi dari aktivitas manusia berjalan. Pemakaian energi final nasional tahun 2003 menurut data Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (2004), penggunaan energi untuk sektor transportasi berada pada 32,32% dari total penggunaan energi. Penelitian ini menggunakan konsep parasitic energy dari sektor transportasi yaitu dengan memanfaatkan arus lalu lintas kendaraan yang melewati jalan. Tekanan yang diakibatkan oleh roda kendaraan 104 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
diubah menjadi energi kinetik dan dikonversi menjadi energi listrik lalu disimpan dalam aki yang berguna untuk menghidupkan lampu lalu lintas. Perkembangan lalu lintas yang semakin padat akan membuat energi yang dihasilkan dapat digunakan untuk keperluan lainnya, yaitu sebagai lampu penerangan. Banyaknya kendaraan yang lewat akan mempengaruhi banyaknya energi listrik yang disimpan, sehingga lampu lalu lintas akan terus menyala selama masih ada kendaraan yang lewat atau yang disebut dengan arus lalu lintas. METODOLOGI A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian dengan judul pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas (PLTAL) untuk lampu lalu lintas dilaksanakan di Laboraturium Rekayasa Energi dan Laboratorium Instrumentasi Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Waktu yang dihabiskan untuk melaksanakan penelitian yang meliputi persiapan bahan dan alat, perancangan, pengujian serta penulisan laporan selama enam bulan. B. Bahan dan Alat Bahan habis pakai yang diperlukan meliputi komponen mekanik dan komponen elektrik. Komponen mekanik yang diperlukan adalah : rangka, roda gigi lengkung, roda gigi silinder, roda gila (fly wheel), pegas, gear, rantai, motor DC 24 Volt, mur dan baut. Sedangkan komponen elektronik meliputi : aki 24 Volt 3,5 Ah, kabel, 225 buah LED (Light Emitting Dioda), mikrokontroler AT89S51 dan komponen elektronika pendukung lainnya (resistor, transistor, kapasitor, dll.). C. Metode Pelaksanaan 1. Persiapan Tahap persiapan dalam penelitian ini yaitu menyiapkan bahan dan alat untuk merancang pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas. Peralatan utama untuk pembuatannya didapat dari Laboratorium Rekayasa Energi yang juga sebagai laboraturium utama dalam perancangan. Sedangkan untuk bagian-bagian yang membutuhkan pengerjaan khusus, seperti roda gigi dibuat melalui pemesanan pengerjaan di bengkel bubut UD.Handayani Yogyakarta dan motor DC 24 Volt dari bengkel Fisika FMIPA UGM. 105 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
2. Perancangan Alat Pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas pada prinsipnya menggunakan alat pengkonversi energi dari tekanan roda kendaraan menjadi energi listrik. Alat ini menyerupai polisi tidur yang dipasang melintang di permukaan jalan dan sebagian terpendam dalam tanah. Gambar 2.1 sampai dengan Gambar 2.3 menunjukkan rancangan alat tersebut. Gambar 2.1Rangkaian pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas (PLTAL) Gambar 2.2 Rangkaian pengonversi energi 106 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
Gambar 2.3 Rangkaian roda gila 3. Mekanisme Kerja Arus kendaraan yang melewati jalan yang telah dipasang PLTAL akan menekan PLTAL yang berbentuk menyerupai polisi tidur. Saat roda kendaraan melewatinya, maka PLTAL yang menyerupai polisi tidur tersebut akan terdorong ke bawah, sehingga kendaraan tidak mengalami gonjangan seperti layaknya kendaraan melewati polisi tidur, karena PLTAL akan rata dengan jalan saat dilewati kendaraan. Konsep ini juga dapat digunakan sebagai pengganti konsep polisi tidur, yaitu berfungsi sebagai pengurang kecepatan kendaraan namun tetap nyaman saat kendaraan melewatinya. Gambar 2.4 Mobil yang melewati PLTAL 107 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
Tekanan dari roda kendaraan yang melewati polisi tidur akan diubah menjadi putaran melalui roda gigi lengkung yang kemudian memutar roda gila. Roda gila kemudian memutar generator sehingga dihasilkan listrik yang kemudian disimpan dalam aki untuk digunakan sebagai sumber energi listrik bagi lampu lalu lintas. Gambar 2.5 Mekanisme kerja alat 108 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
Keterangan mekanisme kerja : a) Kendaraan melewati PLTAL; b) Papan penekan tertekan ke bawah c) Roda gila memutar generator d) Listrik disimpan dalam aki Berikut adalah gambaran proses putaran energi rotasi yang akan menggerakkan generator listrik: Gambar 2.6 Putaran roda gila 4. Pembuatan dan Pengujian Pembuatan alat dilakukan setelah alat dan bahan telah lengkap. Rangka dan komponen lainnya dibuat hanya untuk satu pijakan roda. Proses pemasangan di jalan dipasang secara pararel, sehingga seluruh roda kendaraan yang melewati jalan tersebut dapat melindasnya. Generator yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan dua buah motor DC 24 Volt, karena motor merupakan kebalikan dari generator (Petruzella 2001). Pembuatan perangkat lampu lalu lintas menggunakan mikrokontroler AT89S51 (Putra 2006) sebagai pengendalinya, dan untuk setiap warna lampu dipasang sebanyak 75 buah LED (Light Emitting Diode). 109 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
Gambar 2.7 Rancangan PLTAL Pengujian pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas ini dilakukan dengan cara menekan dengan tangan dan kemudian diukur arus dan tegangan yang dihasilkan. Pengujian perangkat lampu lalu lintas juga dilakukan dengan cara mengukur arus dan tegangan yang diperlukan untuk menyalakannya. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Pelaksanaan Rangkaian Pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas dalam penelitian ini hanya dibuat dalam setengah set rangkaian dengan satu roda gila dan satu generator. Gambar 3.1 Rangkaian setengah set 110 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02
Hasil pengujian banyaknya daya yang dihasilkan oleh generator menggunakan persamaan daya (Margunadi 1986) : P = V x I (1) dengan : P = daya (Watt) V = tegangan (Volt) I = arus (Ampere) Hasil pengujian pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas tersebut dihasilkan tegangan sebesar 14 Volt dengan arus sebesar 1 Ampere, sehingga daya yang dihasilkan sebesar 14 Watt dalam setengah set rangkaian. B. Pembahasan Berdasarkan hasil pengujian dalam setengah set rangkaian PLTAL didapatkan daya sebesar 14 Watt, maka jika dibuat dalam satu set rangkaian akan didapatkan daya sebesar 28 Watt. Seperangkat lampu lalu lintas membutuhkan tegangan sebesar 12 Volt dan arus sebesar 1,8 Ampere, sehingga dari persamaan (1), didapatkan bahwa dalam seperangkat lampu lalu lintas membutuhkan daya sebesar 21,6 Watt. Berdasarkan hal tersebut maka daya yang dihasilkan oleh satu set rangkaian PLTAL akan dapat memenuhi kebutuhan daya seperangkat lampu lalu lintas. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah bahwa pembangkit listrik tenaga arus lalu lintas dapat digunakan untuk memberikan sumber energi bagi lampu lalu lintas dengan memasang pembangkit tersebut secara pararel melintang dijalan. Energi yang dihasilkan dari satu set rangkaian PLTAL adalah 28 Watt, sehingga untuk suatu baterai penyimpan 50 Watt diperlukan 2 set rangkaian PLTAL. Roda kendaraan berupa mobil memiliki satu pasang roda di sebelah kanan dan kiri, jika dalam satu ruas jalan dilewati oleh mobil maka terdapat 2 set rangkaian PLTAL yang tertekan oleh roda kendaraan, sehingga akan dihasilkan daya sebesar 56 Watt. DAFTAR PUSTAKA Margunadi, A.R. (1986). Pengantar Umum Elektroteknik, Penerbit PT. Dian Rakyat, Jakarta. Petruzella, F.D. (2001). Elektronik Industri, Penerbit Andi, Yogyakarta. Putra, A.E. (2006). Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi), Penerbit Gava Media, Yogyakarta. Tipler, P.A. (1996). Fisika untuk Sains dan Teknik, Edisi ketiga, Penerbit Erlangga, Jakarta 111 INOVASI dan PEMBANGUNAN JURNAL KELITBANGAN VOL.03 NO. 02