Sistem Pemanen Energi Berbasis Piezoelectric Disk pada Matras Olahraga

Abstract

Kebutuhan energi listrik global yang terus meningkat menuntut pengembangan sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Teknologi energy harvesting berbasis material piezoelektrik menawarkan solusi dengan mengonversi tekanan mekanik menjadi energi listrik, salah satunya melalui pemanfaatan energi kinetik dari aktivitas manusia diatas matras olahraga. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem pemanen energi berbasis piezoelektrik disk pada matras olahraga, serta menganalisis potensi keluaran listrik berdasarkan korelasi antara jenis aktivitas fisik (jumping jack dan jalan di tempat) dan berat badan pengguna (40kg ,65kg ,70kg). Sistem dirancang menggunakan 65 keping piezoelektrik disk tipe ABT-441-RC berdiameter 27mm yang dirangkai secara paralel untuk memaksimalkan arus keluaran. Energi listrik tegangan bolak balik yang dibangkitkan disearahkan menggunakan rangkaian penyearah, disaring dengan kapasitor, dan disalurkan ke modul TP4056 untuk mengisi daya baterai lithium-ion. Pengolahan data dilakukan menggunakan metode (Two way ANOVA) guna mengetahui korelasi dan efek interaksi dari variabel bebas terhadap keluaran tegangan dan arus. Hasil pengujian menunjukkan bahwa aktivitas jumping jack menghasilkan energi listrik secara konsisten jauh lebih besar dibandingkan aktivitas jalan ditempat. Pada beban 70kg ketika jumping jack menghasilkan akumulasi daya sebesar 0,61002 Wh, lebih besar dibandingkan jalan di tempat yang hanya menghasilkan 0,304878 Wh pada bobot yang sama. Hasil uji ANOVA membuktikan adanya korelasi positif dimana semakin berat massa pengguna, tegangan keluaran yang dipanen semakin besar, beroperasi secara independen tanpa efek interaksi dengan jenis gerakan (P-value = 0,6822). Namun pada keluaran arus listrik, terbukti adanya efek interaksi yang sangat signifikan, dimana subjek berbobot teringan (40kg) saat melakukan jumping jack mampu menghasilkan arus rata rata 1,239mA, mengungguli arus dari subjek terberat (70kg) yang hanya melakukan jalan di tempat (1,038mA). Disimpulkan gaya mekanik yang impulsif memiliki peran jauh lebih esensial dalam memproduksi kelistrikan dibandingkan gaya tekan statis dari massa tubuh.