Pembangkit Listrik Tenaga Magnet Sederhana
Rendy Restu Tama
Prodi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro, POLINEMA
ABSTRAK Membuat Prototype Pembangkit Listrik Tenaga Magnet Sederhana merupakan ide kami di dalam menemukan sumber energi terbarukan di dalam kondisi saat ini dimana terdapat banyak krisis energi di Indonesia. Indonesia. Dengan cara mendekatkan mendekatkan magnet besar ke poros cakram yang terdapat magnet kecil disisi-sisinya, karena adanya interaksi tarik menarik antar kedua jenis magnet, magnet, maka maka ketika magnet besar didekatkan pada magnet kecil, akan akan terjadi tolakan tolakan dari kutub magnet kecil terhadap kutub magnet besar. Karena kutub magnet kecil dipasang secara melingkar disisi-sisi cakram putarnya, tiap tolakan akan terjadi secara kontinu dan hasil dari tolakan tersebut adalah bergeraknya cakram secara melingkar, sehingga garis medan magnet memotong lilitan-lilitan kumparan di dekatnya sehingga menghasilkan arus listrik. listri k. Pembangkit Listrik Tenaga Magnet Sederhana sebenarnya mempunyai potensi untuk dikembangkan lebih jauh lagi dan memang sekarang sedang dalam proses pengembangan pengembangan yakni dalam bentuk generator magnetik sehingga PLTMn dapat menjadi salah satu energi alternatif baru yang bisa dimanfaatkan dengan menggunakan prinsip dasar fisika mengenai kemagnetan. Kata Kunci : Pembangkit, Magnet, Energi Terbarukan
Beberapa pembangkit listrik yang telah ada di Indonesia diantaranya adalah : Pembangkit Listik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS),
Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH (P LTMH), ), dan
yang kini gencar diperbincangkan adalah wacana untuk membuat Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) memang kini masih menjadi salah satu perbincangan hangat seputar pro dan kontra yang mengiringi rencana pembangunan pembangunan Pembangkit Listrik tersebut di Indonesia. Indonesia. PLTN memang memiliki banyak manfaat seperti, lebih ramah lingkungan, dan memiliki jumlah j umlah daya yang lebih besar dibandingkan dengan jenis Pembangkit Listrik lain yang telah ada di Indonesia. Namun, ketika banyak banyak dukungan atas pembangunan jenis pembangkit ini, banyak pula yang menolak pembangunannnya pembangunannnya dengan alasan keselamatan. Memang, beberpa tragedi yang menyelimuti sejarah PLTN diberbagai negara membuat mayoritas orang ora ng di Indonesia menolak pembangunannya, pembangunannya,
beberapa kasus besar yang telah terjadi adalalh seperti meledaknya PLTN Chernobyle di Ukraina pada tahun 1986 dan rusaknya reaktor Fukhusima di Jepang akibat gempa yang melanda tahun 2011 lalu. Dari dua peristiwa diatas, membuat hal yang paling terlihat dari PLTN terlhat, yaitu paparan radiasinya yang sangat berbahaya bagi kesehatan lingkungan dan makhluk hidup. Bagi manusia, paapran radiasi bisa men yebabkan kanker dan tumor serta penyakit lain yang dapat menurun secara generasi. Dengan melihat fakta tersebut, maka diperlukanlah suatu pembangkit listrik jenis baru dengan daya yang besar untuk dibangun di Indonesia, akan tetapi mempunyai risiko yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan PLTN yang dari dulu telah menjadi wacana. Salah satu jenis pembangkit listrik yang kini masih dalam proses pengembangan dan penelitian adalah pembangkit listrik yang mencoba menafaatkan induksi pada magnet adalah Pembangkit Listrik Tenaga Magnet (PLTMn). PLTMn dipandang dapat menjadi salah satu alternatif sumber daya baru yang dapat dikembangkan diberbagai negara (termasuk Indonesia) dan tentunya dapat memenuhi Kedaulatan Energi bagi bangsa Indonesia. oleh karena itu, kali ini akan dibuat sebuah prototype sederhana dari Pembangkit Listrik Tenaga Magnet (PLTMn) untuk mengetahui lebih jauh bagaimana prinsip kerja PLTMn serta untuk mengetahui apakah PLTMn ideal untuk digunakan sebagai sumber daya alternatif baru yang dimiliki oleh Bangsa Indonesia untuk bertujuan memenuhi kedaulatan Energi Nasional.
KAJIAN PUSTAKA Listrik dan Pembangkit Listrik
Listrik merupakan kumpulan fenomena fisika yang berhubungan dengan kehadiran dan aliran dari muatan listrik (Anonim, 2015). Tenaga listrik dalam jumlah besar dihasilkan oleh pembangkit listrik, seperti : termal, nuklir, hidrolik, turbin gas, dan geotermal (Nag, 2001). Pembangkit Listrik (disebut juga dengan power planti atau power station) adalah suatu fasilitas industrial yang mempunyai fungsi untuk menghasilkan dan menyuplai arus listrik (Anonim, 2015). Pembangkit listrik, seperti telah disebutkan sebelumnya memiliki beberapa contoh, seperti PLTA, PLTU, PLTN, PLTMh, PLTS, dan PLTSa (Anonim, 2015).
Dinamo
Dinamo merupakan suatu alat yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik dan energi magnet dari energi kinetik melalui proses fisika induksi elektromagnetik. Proses yang terjadi dalam sebuah dinamo adalah ketika suatu arus akan diinduksi pada kawat tertutup melalui medan magnet. Sementara itu dari arus sendiri akan menghasilkan suatu medan magnet (Gargaud, 2011). Terdapat dua buah jenis dinamo, yakni dinamo jenis AC dan DC. Dinamo jenis AC ( Alternating Current ) dan DC ( Direct Current ). Dinamo AC merupakan dinamo yang dapat bekerja dengan menggunakan arus bolak balik, sementara dinamo DC merupakan dinamo yang dapat bekerja dengan menggunakan arus searah (Serway, 2006). Magnet
Magnet merupakan suatu benda yang mempunyai dua buah kutub yang saling berlawanan dikedua ujungnya, biasanya kedua kutub magnet ini dinamakan sebagai kutub utara magnet dan kutub selatan magnet, mengikuti jenis kutub yang ada di bumi ini yang terletak di bagian utara dan bagian selatan bumi ini. Magnet dapat menarik benda-benda logam dan juga dapat membuat benda tersebut memiliki sifat magnetik untuk beberapa saat, peristiwa tersebut sering dinamakan sebagai peristiwa magnetisasi. Dalam magnet terdapat beberapa kemungkinan interaksi yang akan terjadi bila dua kutub magnet saling didekatkan, yakni interaksi tarik menarik dan interaksi tolak menolak. Interaksi gaya tarik menarik terjadi pada dua kutub magnet yang berlawanan, sementara interaksi gaya tolak menolak terjadi pada dua kutub magnet yang sejenis. Ketika suatu magnet besar dihancurkan menjadi bagian yang kecil maka pada potongan-potongan kecil tersebut akan menjadi magnet yang baru lagi dengan dua kutub pula. Magnet bisa dikatakan benda dengan kutub dipole karena magnet selalu mempunyai dua buah kutub, yakni kutub utara dan selatan, tidak ada magnet yang mempunyai hanya satu buah kutub saja, atau disebut berkutub monopole (Young and Fredmann, 2008).
METODE PENELITIAN Studi Pustaka
Pada bagian ini dilaksanakan pencarian sumber pustaka dan referensi mengenai PLTMn serta dicari pula referensi melalui multimedia video yang berhubungan dengan percobaan sederhana mengenai konversi energi untuk menghasilkan energi listrik dan energi
terbarukan. Setelah dirasa cukup mendapatkan referensi dan pengetahuan mengenai PLTMn dan beberapa percobaan konversi energi sederhana, maka dilanjutkan untuk mencari alat dan bahan yang akan dibuat sebagai prototype PLTMnS. Pencarian Alat dan Bahan
Setelah melakukan studi pustaka, maka selanjutnya dilakukan pencarian alat dan bahan yang akan digunakan untuk membuat prototype PLTMnS dari bahan-bahan yang sudah tidak digunakan lagi, seperti memanfaatkan magnet pada bagian speaker yang telah rusak, menggunakan dinamo bekas bagian sepeda, bagian bawah dari botol air mineral 1,5 ml. Sementara, untuk alat telah tersedia sehingga dapat dilanjutkan untuk membuat prototype dari PLTMnS. Pembuatan Prototype
Pertama, dilakukan proses pemotongan bagian bawah tutup botol air mineral 1,5 ml untuk dijadikan sebagai cakram dan temlpat untuk meletakkan magnet kecil yang ada sebanyak jumlah segmen yang tersedia dari bagian bawah botol tersebut. Lalu, dari hasil pemotingan cakram serta sedang dilaksanakan proses pengeleman magnet-magnet kecil pada bagian sisi dari cakram. Kemudian, pemasangan cakram putar pada bagian poros dari dinamo dc yang telah ada sebelumnya, hasil dari prototype yang telah selesai dibuat dan untuk selanjutnya akan dilakukan pengambilan data percobaan.
Pengujian Prototype
Pada tahapan ini, dilakukan pengujian pada prototype dengan mengukur besarn ya arus dan tegangan yang terukur pada multimeter untuk kemudian dicatat. Pada pengujian ini, dilakukan dengan cara mendekatkan magnet besar ke poros cakram yang terdapat magnet kecil disisi-sisinya, karena adanya interaksi tarik menarik antar kedua jenis magnet, maka ketika magnet besar didekatkan pada magnet kecil, akan terjadi tolakan dari kutub magnet kecil terhadap kutub magnet besar. Karena kutub magnet kecil dipasang secara melingkar disisi-sisi cakram putarnya, tiap tolakan akan terja di secara kontinu dan hasil dari tolakan tersebut adalah bergeraknya cakram secara melingkar. Pada saat pengambilan data, dilakukan dengan mengambil 20 data dari 20 kali putaran, dimana satu kali putarann ya mmpunyai waktu selama 3 dan 5 detik (2 kali variasi). Dari hasil tersebut, bisa didapatkan data berupa arus sebanyak 10 buah data.
Analisa Hasil Percobaan
Setelah data didapatkan, maka dilakukanlah analisa berkaitan dengan besarnya arus yang dihasilkan oleh prototype PLTMnS yang telah dibuat. Selain itu, dilakukan pula perhitungan yang bertujuan untuk mengetahui efisiensi yang dimiliki oleh prototype yang telah dibuat dengan membandingkan ketika alat diputar dengan magnet dan diputar secara manual dengan menggunakan tangan (beberapa faktor diabaikan) sehingga diketahui berapa perbandingan efisiensi yang didapatkan. Penarikan kesimpulan
Setelah dilakukan analisa, maka akan ditarik beberapa kesimpulan yang berfungsi untuk menjawab tujuan-tujuan yang telah dibuat diawal. HASIL PENELITIAN
Dari interaksi gaya tolak menolak yang terjadi, maka magnet pada piringan cakram akan menjauhi magnet besar yang didekatkan kepadanya, dan ketika satu magnet kecil menjauh, maka posisinya tadi akan digantikan oleh magnet kecil lainnya dengan kutub yang juga berlawanan dengan magnet besar sehingga magnet kecil tersebut akan menjauhi magnet besar itu lagi, dan digantikan oleh magnet kecil yang lainnya secara berulang, sehingga akan menghasilkan gaya interaksi tolak menolak yang kontinue dan menyebabkan pringan cakram berputar. Ketika piringan cakram berputar, maka akan menggerakkan poros putar pada dinamo dan dari proses fisika yang terjadi didalam dinamo, terjadilah konversi energi gerak dari piringan cakram menjadi energi listrik yang diindikasikan dengan bergeraknya jarum penunjuk pada multimeter.
PEMBAHASAN
Setelah dilakukan pengambilan 20 buah data, didapatkan hasil yakni, untuk semua hasil pengukuran antara 3 detik dan 5 detik didapatkan bahwa nilai dari tegangan yang dihasilkan selama 5 detik pada sekali putarnya lebih besar daripada pengukuran selama 3 detik. Pada hasil perhitungan didapatkan hasil, yakni pada saat
putaran
dengan menggunakan tangan (faktor lain diabaikan) maka nilai tegangan yang didapat pada variasi waktu 3 detik adalah V = (0,48 ± 0,06) Volt dan pada variasi waktu 5 detik adalah V = (0,53 ± 0,08) Volt. Sementara untuk putaran yang dilakukan dengan menggunakan induksi magnetik. didapatkan hasil sebesar V = (0,49 ± 0,06) Volt untuk variasi waktu selama 3 detik dan didapatkan pula V = (0,57± 0,09) Volt untuk variasi waktu selama 5 detik. Dapat dilihat hasil dari pemutaran dengan menggunakan tangan maupun
menggunakan induksi magnetik hasil yang didapatkan tidak berbeda. Hal ini menandakan bahwa dengan menggunakan induksi magnetik ternyata bisa dihasilkan nilai yang mendekati nilai tegangan yang dilakukan secara manual, tentunya dengan mengabaikan beberap faktor yang ada seperti berapa besar gaya yang diberikan dan faktor gesekan yang terjadi.Sementara itu, untuk nilai efisiensi (µ yang dihasilkan oleh prototype PLTMnS, didapatkan nilai sebesar 102,8 % untuk waktu 3 detik dan 107,5% untuk waktu 5 detik Dengan nilai Vout adalah nilai dari tegangan yang dihasilkan oleh induksi magnetik dan Vin adalah tegangan yang dihasilkan secara manual. Dari perbandingan antara tegangan yang dihasilkan dengan induksi magnetik dan manual terdapat nilai yang hampir sama sehingga dapat dihasilkan nilai efisiensi yang sangat besar sekali, lebih dari 100%. Hal tersebut dikarenan beberapa faktor dalam percobaan ini diabaiakan seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Sehingga, untuk kedepannya percobaan kali ini mungkin dapat lebih diperbaiki lagi d engan menggunakan beberapa perhitungan dan faktor-faktor lain diikut sertakan kedalam proses pengambilan data yag dilakukan untuk mendapatkan nilai yang lebih akurat dibandingkan percobaan kalii ini. Akan tetapi, dari percobaan yang telah dilakukan menunjukkan bahwa, PLTMnS sebenarnya mempunyai potensi untuk dikembangkan lebih jauh lagi dan memang sekarang sedang dalam proses pengembangan yakni dalam bentuk generator ma gnetik sehingga PLTMn dapat menjadi salah satu energi alternatif baru yang bisa dimanfaatkan dengan menggunakan prinsip dasar fisika mengenai kemagnetan.
KESIMPULAN
Telah dibuat sebuah protype PLTMnS dengan menggunakan bahan bekas yang dapat menghasilkan keluaran berupa tegangan lisrtik yang dapat terukur dengan multimeter, akan tetapi belum mampu menhidupkan lampu LED. Dengan mengabaikan beberapa faktor dalam melakukan pengambilan data secara manual, maka dibandingkan tegangan rata-tara dari induksi magnetik dan manual, didapatkan hasil nilai efisiensi yang sangat besar dikarenakan beberapa faktor yang belum diperhatikan, seperti putaran dengan tangan yang tidak selalu konstan.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim.2015. Power Station.(www.en.wikipedia.org/wiki/power_plant). Diakses 20 Mei 2015. Anonim.2015. PembangkitListrik .(www.id.wikipedia.org/wiki/pembangkit_listrik ) Diakeses 20 Mei 2015. Anonim.2015. Electricity. (www.en.wikipedia.org/wiki/electricity) Diakeses 20 Mei 2015. Nag, PK .2001 . Power Plant Engineering . New Delhi : Tata McGraw-Hill. Gargaud M.2011. Encyclopedia of Astrobiology Volume : 1. London : Springer. Serway .2006. Physics for Scientist and Engineering 6th Edition. New York : Cengage Learning. Young and Freedman. 2008 .University of Physics with Modern Physics 12 th edition. New York : Pearson.
