SUMBER ENERGI PIEZOELEKTRIK

SUMBER ENERGI PIEZOELEKTRIK

oleh: Jevon Anastasius Gunawan

Pengertian Energi Piezoelektrik

Piezoelectric atau biasa disebut juga dengan efek piezoelectric adalah muatan listrik yang terakumulasi dalam bahan padat tertentu, seperti kristal dan keramik akibat dari mechanical pressure (tekanan). Piezoelectric sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, hanya saja kita tidak terlalu sadar akan alat ini. Piezoelectric digunakan untuk mengukur tekanan, percepatan, regangan, etc. dan biasa digunakan dalam alat-alat seperti: mikrofon, jam quartz, pengubah suara menjadi tulisan pada laptop kita, mesin pembakaran dalam, printer, oscillator elektronik, hingga bisa dijadikan sebagai sumber energi alternative ditempat keramaian seperti  di station ataupun di bAndara. Dan ini sedang diterapkan di negara maju seperti Jepang dan Amerika (New York).

Kata “piezo” berasal dari kata Yunani yang berarti “tekanan”. Pada tahun 1880, Curie bersaudara, Jacques dan Pierre,  menemukan bahwa tekanan menghasilkan muatan listrik di sejumlah kristal seperti kuarsa dan turmalin dan mereka menyebut fenomena ini “piezoelectric effect”. Kemudian mereka juga melihat bahwa medan listrik dapat merusak bahan piezoelectric sehingga efek ini disebut ” inverse piezoelectric effect “.

Cara Kerja Energi Piezoelektrik

Sifat efek piezoelectric berkaitan erat dengan terjadinya momen dipol listrik pada suatu padatan. Efek tersebut juga dapat dirangsang untuk ion di situs kisi kristal dengan lingkungan yang “asimetris”, seperti dalam BaTiO3 dan PZTs. Kepadatan dipol atau polarisasi dapat dengan mudah dihitung pada kristal dengan menjumlahkan momen dipol per volume unit sel satuan kristal. Dipol  yang deket satu sama lain akan cenderung berpihak di daerah yang disebut dengan daerah Weiss Domain. Domain biasanya berorientasi acak, tetapi dapat disejajarkan dengan cara proses poling dimana medan listrik yang kuat akan diterapkan pada bahan bertemperatur tinggi. Pada efek piezoelectric, perubahan polarisasi terjadi akibat dari pembebanan atau stress mekanik. Piezoelectric tidak disebabkan oleh perubahan densitas muatan dipermukaan melainkan dengan kepadatan dipol pada bulk, misalnya: 1 cm3 kubus kuarsa ketika diberi gaya 2 kN akan menghasilkan tegangan 12.500 V.

Aplikasi Energi Piezoelektrik

1.    Sensor

Dengan sifatnya yang bisa mendeteksi variasi tekanan, maka piezoelectric ini mempunyai fungsi utama yaitu sebagai sensor. Berikut adalah aplikasi piezoelectric yang digunakan sebagai sensor:

·      mikrofon piezoelectric dan pickup piezoelectric untuk gitar akustik-elektrik.

·      Elemen piezoelectric digunakan untuk mendeteksi generasi gelombang sonar.

·      Bahan piezoelectric yang digunakan dalam single-axis dan dual-sumbu miring penginderaan.

·      Pemantauan daya dalam aplikasi daya tinggi (misalnya perawatan medis, sonochemistry dan industri pengolahan).

·      Microbalances piezoelectric digunakan sebagai bahan kimia yang sangat sensitif dan sensor biologis.

·      Piezos kadang-kadang digunakan dalam pengukur regangan.

·      Piezoelectric digunakan dalam instrumen penetrometer pada Huygens Probe

·      Piezoelectric digunakan dalam drum pads elektronik untuk mendeteksi dampak dari tongkat drummer, dan untuk mendeteksi gerakan otot di acceleromyography medis.

·      Sistem manajemen mesin otomotif menggunakan piezoelectric untuk mendeteksi detonasi pada mesin (Knock Sensor)dan juga digunakan dalam sistem injeksi bahan bakar untuk mengukur tekanan absolut berjenis (MAP sensor) untuk menentukan beban mesin

·      Sensor piezo ultrasonik digunakan dalam deteksi emisi akustik dalam pengujian emisi akustik.

2.    Sumber Energi

Baru-baru ini, sebuah perusahaan bernama Pavegen telah mencoba untuk menggunakan piezoelektric sebagai sumber energi alternative yang memanfaatkan energi dari manusia berjalan. Idenya adalah memanfaatkan tempat-tempat keramaian sehingga energi yang terkumpul dari injakan orang berjalan pada tempat tersebut menghasilkan energi yang besar, seperti: stasiun dan bandara.

Daftar Pustaka

insinyoer.com/prinsip-kerja-piezoelectric/

http://pkm.umj.ac.id/wp-content/uploads/2013/07/PKM-KC-Pemanfaatan-Energi-Hujan-sebagai-Sumber-Energi-Listrik.pdf