Abstraksi
Keterbatasan energi fosil membuat pemerintah mengeluarkan Peraturan Pemerintah Nomor 70 Tahun 2009 Tentang Konversi Energi. Salah satu pengguna energi fosil adalah pembangkit listrik PLN. Untuk mengatasi masalah tersebut dibutuhkan semua pihak khususnya Universitas Indonesia sebagai green campus.
Kriteria green campus adalah dapat memanfaatkan sumber daya untuk energi terbarukan untuk menciptakan kemandirian dalam bidang listrik selain berperan membantu masalah pemerintah.
Multi Speed Bump merupakan terobosan untuk masalah energi di lingkungan Universitas Indonesia dengan memanfaatkan kepadatan kendaraan di pintu masuk kampus yang tidak terpengaruh lingkungan. Sehingga di dapatkan daya yang dapat dimanfaatkan untuk penerangan jalan di Universitas Indoensia sebagai bentuk kemandirian energi.
Keywords : Keterbatasan energi, UI Green Campus, Multi Speed Bump, Kemandirian Energi
Value Engineering Pembangunan Jalan Sebagai Multi Speed Bump Energy Untuk Menuju Green Campus Universitas Indonesia
Pendahuluan
Dewasa ini bahan bakar fosil menjadi topik utama berbagai negara khususnya Indonesia. Selain masalah persediaan energi yang mulai menipis serta konsumsi yang makin besar, energi fosil erat kaitannya dengan efek lingkungan misalnya global warming (Michael Hoel et al 199). Menurut data Kementrian ESDM energi fosil di Indonesia mempunyai rasio cadangan dan produksi hanya sampai 23 tahun dengan mengasumsi tidak ditemukan cadangan baru dan konsumsi sama setiap tahunnya. Kementrian yang bergerak dibidang energi ini telah memprediksi konsumsi energy fosil sampai 2024 yang terus meningkat.

Gambar 1. Prediksi Konsumsi Energi Fosil di Indonesia [ESDM 2008]
Salah satu kontribusi untuk penggunaan energi fosil di Indonesia adalah energi listrik. Energi listrik yang tidak bisa lepas dari kehidupan masyarakat mempunyai andil besar dalam mempercepat penghabisan energi fosil di Indonesia. Menurut data Perusahaan Listrik Negara, badan usaha milik negara di sektor kelistrikan, pada menyebutkan bahwa pada tahun 2011 terjadi peningkatan jumlah konsumsi bahan bakar untuk pembangkit, dari estimasi awal 8,8 juta kiloliter menjadi 9,8 juta kiloliter. Jumlah pelanggan dari penggunaan energi listrik sebesar 44 juta, dengan rincian sekitar 78,7% atau sekitar 40,8 juta pelanggan rumah tangga. Sisanya, sebanyak 49.428 pelanggan industri, pelanggan bisnis 1,98 juta, pelanggan sosial 934.871, pemerintahan 116.931, dan jalan umum 130.001. Sedangkan berdasarkan penjualan listrik dari PLN, untuk rumah tangga menghabiskan 57 TWh, komersial 24 TWh, sektor industri 50 TWh dan sector public 9 TWh, dengan jumlah total 140 TWh. PLN juga mempredikis konsumsi listrik untuk tahun 2013 akan naik sebesar 55% dengan jumlah sekitar 217 TWh. Menurut Direktorat Jenderal Listrik Dan Pemanfaatan energi Kementerian Energi Dan Sumber Daya Mineral.
Untuk mengatasi dampak terburuk keterbatasan energi, pemerintah Indonesia mulai membuat kebijakan konservasi energi pada PP Nomor 70 Tahun 2009 Tentang Konversi Energi. Sehingga untuk membantu perkerjaan rumah tangga pemerintah dibutuhkan semua pihak untuk mendukung dan menciptakan program konversi energi, salah satunya institusi pendidikan. Institusi pendidikan yang mempunyai tujuan tri darma perguruan tinggi mempunyai peran besar. Hal ini karena institusi pendidikan dapat menjadi trend setter dalam hal energy dengan aplikasi riset-riset penelitian.
Universitas Indonesia yang mempunyai jargon UI Go Green sejak tahun 2008 mempunyai perhatian yang besar terhadap lingkungan. Kebijakan green campus di UI diwujudkan dalam berbagai aspek, yaitu lingkungan fisik kampus yang hijau dan ramah lingkungan, kebijakan pimpinan yang berorientasi go green, pendidikan dan penelitian yang berwawasan lingkungan, serta dukungan dari mahasiswa, dosen, alumni, dan organisasi di UI yang peduli lingkungan. Secara aplikatif kebijakan tersebut dapat dilihat melalui penambahan fasilitas bus untuk transportasi dan pembangunan jalan sepeda serta pengadaan sepeda di dalam kampus UI Depok.
Berdasarkan Kementrian Lingkungan Hidup dalam Kebijakan Pengelolaan Lingkungan Hidup Kampus menyebutkan bahwa green campus adalah pergerakan pengelolaan sumber daya alam di lingkungan kampus yang berkelanjutan baik bidang energi, air, infrastruktur, perkantoran, transportasi dan pengolahan limbah. Makna yang terkandung dalam konsep ini adalah sejauh mana warga kampus dapat memanfaatkan sumber daya yang ada di lingkungan kampus secara efektif dan efisien.
Untuk memenuhi kriteria green campus, Universitas Indonesia masih kurang dalam bidang pemanfaatan energi. Padahal lingkungan Universitas yang luas dan mempunyai potensi pembangunan pembangkit mikro dari air, angin. Namun pembangkit mikro dari energi angin dan air sangat tergantung dengan lingkungan. Untuk itu diperlukan terobosan pemanfaatan energi di lingkungan kampus agar menjadi trend setter institusi pendidikan eco campus dan membantu pekerjaan pemerintah untuk mensukseskan PP Nomor 70 Tahun 2009 Tentang Konversi Energi. Pemanfaatan energi yang cocok untuk lingkungan UI adalah hybrid energy, dimana pemanfaatan energi ini tergolong baru yang tergantung pada kapasitas jumlah kendaraan yang lewat.
Tujuan Penelitian
Proposal penelitian ini bertujuan untuk membantu pemerintah dalam mengatasi keterbatasan energi untuk energi listrik yang tertuang dalam Peraturan Pemerintah Nomor 70 Tahun 2009 Tentang Konversi Energi. Selain itu proposal ini bermanfaat untuk menjadikan UI sebagai trend setter green campus dengan memanfaatkan sumber daya untuk energi terbarukan yang tidak terlalu dipengaruhi oleh lingkungan seperti angin dan air. Dan dapat menekan penggunaan listrik untuk penerangan di lingkungan kampus.
Pentingnya Penelitian
Energi Fosil adalah energi yang terbatas jumlahnya. Di Indonesia sendiri energi fosil menjadi favorit pertama untuk pemanfaatan sebagai pembangkit listrik. Sekitar 86,4% melalui Thermal Plant dan 13,4 % Hydro Power Plant (Dams et al 2000). Berdasarkan data sebelumnya dari ESDM energi fosil mempunyai rasio cadangan dan produksi hanya sampai 23 tahun. Data tersebut mengasumsikan bahwa kebutuhan dari tahun ke tahun konstan, padahal konsumsi energi di Indonesia terus mengalami peningkatan dan diprediksi akan terus meningkat.
Jika hal tersebut tetap dibiarkan dan hanya mengandalkan kerja pemerintah melalui kebijakan Nomor 70 Tahun 2009 Tentang Konversi Energi, cepat atau lambat Indonesia akan mengalami krisis energi. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan peran penting institusi pendidikan untuk menciptakan terobosan energi terbarukan.
Universitas Indonesia yang mempunyai tri dharma perguruan tinggi berupa pendidikan, penelitian dan pengapdian masyarakat dikenal sebagai gudang para ahli, tempat pengembangan berbagai ilmu dan mempunyai tanggung jawab moral memberikan contoh kepada komunitas menjadi harga wajib untuk membantu permasalahan yang dihadapi pemerintah yang berdampak pada masyarakat.
Memalui penelitian ini diharapkan dapat membantu permasalahan pemerintah tentang keterbatsan energi melalui efisiensi energi listrik, karena sebagian besar sumber energi untuk pembangkit listrik di Indonesia bersumber dari energi fosil.
Tinjauan Pustaka
Energy Harvesting menjadi tumbuh pesat akhir-akhir ini, Energy Harvesting tidak hanya dari konversi energi mekanika namun mulai diteliti dari panas dan sumber RF (R.J.M. Vullers et al 2009). Dasar dari energi mekanika kebanyakan bersumber dari lingkungan. Untuk random getaran dari ratusan Hz ke kHz dapat menyediakan densitas energy dalam beberapa ratus microwatt ke miliwat per sentimeter kubik (Round et al 2003).
Pada dasarnya alat harvesting energy untuk getaran telah terbukti melalui tiga prinsip yaitu dari piezoelektrik (Sodano et al 2004), electrostatic (Meninger et al 2001), and elektromagnetik (Williams et al 1996) yang ditransmisi ke dalam micro elektromekanikal sistem (MEMS). Dari berbagai cara hanya piezopelektrik mempunyai kelebihan berupa tingginya power output, dan mudahnya pembuatan. Piezoelektrisitas adalah sebuah fenomena saat sebuah gaya yang diterapkan pada suatu segment bahan menimbulkan muatan listrik pada permukaan segmen bahan tersebut yang disebabkan oleh adanya distribusi muatan listrik pada sel sel kristal. Nilai koefisien muatan piezoelektrik berada pada rentang 1 – 100 pico coloumb/Newton. Sehingga besarnya daya yang dihasilkan tergantung dengan luas dan jenis dari material. Contoh material piezoelektrik yang umum dan banyak digunakan saat ini adalah material berbasis keramik seperti lead zirconium titanate (PbZrTiO3) yang secara komersial dikenal dengan nama PZT dan barium titanate (BaTiO3). Namun kelemahan dari material ini adalah mempunyai sifat yang getas (brittle), yield strain yang rendah, cukup berat karena densitas keramik yang tinggi dan memakan biaya yang tinggi dalam pembuatannya. Secara umum meskipun dapat menghasilkan tegangan yang tinggi, namun piezoelektrik bukanlah suatu dielektrik yang bagus. Terdapat sedikit kebocoran muatan pada material piezoelektrik. Karena fenomena ini, ada suatu konstanta waktu penyimpanan tegangan pada piezoelektrik setelah diberikan suatu gaya. Konstanta waktu ini tergantung pada kapasitansi elemennya dan pada resistansi kebocorannya. Konstanta waktunya berada pada orde 1 detik. Dampaknya adalah membuat piezoelektrik kurang bermanfaat untuk mendeteksi besaran static seperti berat suatu benda. Piezoelektrik dibuat melalui proses kristalisasi kisi‐kisi (laticce) dalam susunan tertentu. Hal tersebut dilakukan dengan memanskan Kristal sampai diatas suhu Curie sambil menerapkan tegangan pada elektrodanya. Jika kristal telah dipanaskan mendekati suhu Curie, material tersebut dapat menjadi “ de pole “ yang dapat menghasilkan pengurangan sensitifitas piezoelektrik. Untuk beragam material, suhu curie ini berada antara 50 – 600 ° C. Pemanasan dibawah suhu Curie dapat membatasi penggunaan sensor ini. Kekurangan utama adalah sensitifitas piezoelektrik hanya bagus untuk sinyal yang berubah‐ubah terhadap waktu, sehingga sulit diaplikasikan pada sistem yang membutuhkan sensitifitas terhadap besaran statik.
Dengan Pertimbangan tersebut penggunaan harvesting energy dipilih menggunakan Speed bump atau lebih dikenal dengan polisi tidur tanpa menggunakan piezoelektrik. Di Eropa dan China misalnya, telah dikembangkan model polisi tidur yang terbuat dari bahan plastik atau karet dan tidak bersifat permanen menempel pada jalan raya sehingga polisi tidur ini portable dan mudah untuk dibawa/dipindahkan sesuai dengan kebutuhan (verma et al 2010). Bila semua kebutuhan energi listrik pada skala rendah di jalanan, seperti pada traffic light, lampu jalan, motor penggerak palang parkir (parking administrator), cctv pada parking area bisa disuplai/dipenuhi oleh speed bump dengan sistem pembangkit daya ini, maka penghematan/efisiensi energi listrik dalam skala yang signifikan bisa diperoleh. Keuntungan lainnya adalah kontinuitas operasi dari peralatan elektronik yang memang dituntut harus beroperasi selama 24 jam tanpa henti,seperti traffic light dan cctv bisa terjaga karena tidak menggantungkan sepenuhnya pada sumber listrik dari PLN atau generator. Namun dengan catatan keadaan jalan mempunyai volume konstan.
Sistem transmisi getaran pada single speed bump hanya menggunakan belt yang diintegrasi dari gerakan pegas berupa vertikal diubah menjadi rotasi. (Hamzah et al 2010).
Metodologi Riset
Pada penelitian ini dikembangkan sebuah multi speed bump yang dapat berfungsi untuk mengurangi laju kendaraan sekaligus sebagai pembangkit daya. Aplikasi multi speed bump biasanya terletak pada gerbang tol. Namun pada sistem ini diletakkan di pintu gerbang masuk Universitas Indonesia.

Gambar 2. Gerbang Pintu Masuk UI
Keterbaruan sistem terletak pada prinsip kerja dari mekanisme multi speed bump, sistem menggunakan pegas dimana dapat menghasilkan gerakkan translasi, masing-masing pegas pada speed bump akan mempunyai periode berbeda yang tergantung dengan kecepatan kendaraan. Untuk transmisi gaya menggunakan linier gear yang diterima oleh one way bearing kemudian menggerakkan poros yang terhubung dengan generator. Poros akan mengkalkulasikan gerak rotasi dari one way bearing. Gerak rotasi pada sistem pembangkit daya diubah menjadi listrik dengan menggunakan prinsip induksi magnetik. Listrik yang dihasilkan dapat disimpan dalam aki sehingga dapat digunakan ketika dibutuhkan atau sebagai cadangan ketika keadaan jalan sepi.

Gambar 3. Multi Speed Bump System
Jumlah sampel yang digunakan berdasarkan kepadatan kendaraan yang melintasi gerbang dengan periode waktu tertentu, misalkan pagi, siang, sore dan malam. Selain itu juga pengambilan sample bedasarkan hari misalkan senin sampai minggu.
Teknik pengumpulan data menggunaakan pengambilan secara langsung yang dibagi menjadi dua, yang pertama adalah aplikasi sistem di laboratorium proses produksi dengan mensimulasi kecepatan dan intensitas kendaraan secara teratur. Sedangkan yang kedua dengan aplikasi di gerbang UI, sehingga didapat data yang bervariasi berdasarkan jumlah sampel setiap periode waktu.
Daftar Pustaka
S. Roundy, P.K. Wright, J. Rabaey, A study of low level vibrations as a power source for wireless sensor nodes, Computer Communica- tions 26 (2003) 1131–1144.
R.J.M. Vullers, R. Van Schaijk, I. Doms, C. Van Hoof and R. Mertens, Micropower energyharvesting. Solid-State Electronics, 53 (2009), pp. 684–693.
Verma S S, DR, 2010, “Electricity from Traffic”, Department of Physic.
PunjabH.A. Sodano,D.J.Inman,G.Park,TheShockandVibrationDigest 36 (2004)197–205.
S.Meninger,J.O.Mur-Miranda,R.Amirtharajah,A.Chandrakasan,J.H. Lang , IEEE Transactionson Very Large Scale Integration (VLSI) Systems 9(2001)64–76.
C.B. Williams,R.B.Yates,SensorsandActuatorsA:Physical52 (1996) 8–11.
Harus LG, Cahyo Untoro, Debbyta Primaswari, Hamzah, Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9, Studi Awal Pengembangan Speed Bump Pembangkit Daya, 2010