PEMBUATAN SEPEDA LISTRIK BERTENAGA SURYA SEBAGAI ALAT TRANSPORTASI ALTERNATIF MASYARAKAT

Keterbatasan cadangan bahan bakar fosil merupakan salah satu permasalahan  global yang menimpa banyak negara di dunia saat ini. Bukan hal yang dipungkiri bahwa di Indonesia, bahan bakar minyak sudah menjadi salah satu kebutuhan primer bagi masyarakat, dengan tingginya harga minyak dunia yang saat ini mencapai US$ 67 per barel, sangat potensial mengakibatkan gejolak sosial dan ekonomi yang cukup signifikan.

Untuk mengatasi krisis energi, pemerintah telah mengambil sejumlah langkah-langkah, diantaranya adalah mengefisienkan pemakaian energi baik untuk kebutuhan gedung-gedung maupun untuk alat transportasi. Salah satu bagian penggunaan terbesar dari bahan bakar minyak adalah untuk sektor transportasi. Kendaraan angkutan darat menyumbang  beban  paling  besar  terhadap kebutuhan   bahan   bakar   minyak   dalam   bentuk   bensin   dan   solar,   hal   ini dikarenakan   jumlah   kendaraan   angkutan   darat   lebih   banyak   dibandingkan kendaraan angkutan udara dan laut.

Salah  satu  kebiasaan  di  masyarakat  adalah  keengganan  untuk meninggalkan  penggunaan  kendaraan  berbahan  bakar  minyak  untuk  kebutuhan transportasi   antar  titik  berjarak  ±  5  km.  Di  lain  pihak,  penggunaan  kendaraan bertenaga  manusia  dinilai  mengakibatkan  kelelahan,  kecepatan  lebih  rendah,  tidak cocok  digunakan  di  jalan  raya,  sehingga  kendaraan  jenis  ini  hanya  dipakai  untuk transportasi jarak sangat pendek atau kegiatan rekreasi dan olahraga.

Untuk   menghindari    pemakaian    bahan   bakar    minyak,    dikembangkan kendaraan    hybrid  yang  menggunakan  tenaga  manusia  dan  motor  listrik.  Sistem yang  disebut  sebagai  PAS  (Power  Assist  System)  ini  memiliki  sejumlah  kelebihan, antara   lain    lebih    sedikit   mengkonsumsi    tenaga    dan   lebih    cepat   dibanding kendaraan  bertenaga  manusia,  tidak    menimbulkan  polusi,  tidak  mengkonsumsi bahan  bakar  fosil,  tidak  berisik,  lebih  aman,  dan  biaya  pemeliharaan  yang  lebih rendah.  Kendaraan  ini  juga  tidak  memerlukan  izin  khusus  untuk  mengendarainya, asalkan   kecepatannya   tidak   melebihi   batas   kecepatan   yang   ditetapkan   untuk kendaraan   tak    bermotor.   PAS   tidak    berarti   menggantikan   tenaga    manusia seluruhnya,  porsi  tenaga  manusia  yang  dibutuhkan  sepenuhnya  tergantung  pada pilihan pengendara.

Salah  satu  contoh  kendaraan  PAS  adalah  sepeda  listrik.  Sepeda  ini  cukup ringan    sehingga  dapat  dipakai  seperti  sepeda  biasa  dengan  penggunaan  pedal, namun   tenaga   yang   dikeluarkan   oleh   pengendara   tidak   sebesar   sepeda   biasa karena  dibantu  oleh  motor  listrik. Hal   ini  memungkinkan  pengendara  mencapai jarak yang lebih jauh dengan pengeluaran tenaga yang sama.

Pada  sepeda  listrik  digunakan  baterai/aki  sebagai  sumber  energi  untuk menggerakkan  motor  listrik.  Sumber  energi  listrik  yang  digunakan  untuk  mengisi ulang  baterai  pada  umumnya  berasal  dari  sambungan  listrik  rumah  (PLN),  karena pada  saat  ini  pembangkit    listrik  masih  menggunakan  bahan  bakar  fosil  sebagai bahan  bakar  utama,  maka  diperlukan  sumber  energi  alternatif  untuk  menghindari penggunaan  bahan  bakar   fosil  tersebut,  salah    satunya  adalah  dengan menggunakan    fotovoltaik,  yaitu  suatu  piranti  yang  dibuat  dari    bahan semikonduktor  yang  mampu  mengubah  energi  elektromagnetik  matahari  menjadi energi  listrik.  Dengan  teknologi  fotovoltaik  ini, energi listrik  yang  dihasilkan dapat digunakan untuk mengisi ulang baterai.

Di  luar  negeri,  contohnya  di  Inggris  dan  Amerika  Serikat,  penggunaan kendaraan   PAS   untuk   kebutuhan   pribadi    telah    mulai   dikenal   masyarakat, sedangkan  di  Indonesia  kendaraan  jenis  ini  belum begitu  dikenal.  Pandangan bahwa  kendaraan  yang  menggunakan  mesin  pembakaran  internal  (ICE  –  Internal Combustion  Engines)  lebih  mudah  dalam  pengisian  sumber  tenaga  dan  lebih  baik dalam  rasio  jarak  tempuh  per  liter  bahan  bakar  juga  telah    mengambil  bagian dalam  kurang  dikenalnya  kendaraan  bertenaga  listrik.  Untuk  masa  depan,  mesin ICE  akan  dapat  berperan  dalam sistem transportasi  bersih  ramah  lingkungan, apabila  telah  digunakan  bahan  bakar  bersih  dan  dilakukan  modifikasi  pada  sistem penyimpanan  bahan    bakar  dan  cara  kerja  mesin  ICE,  tetapi  sampai  masa  itu, kendaraan   bertenaga   listrik   dapat   menjadi   alternatif   yang   cukup   baik   untuk kebutuhan  transportasi  jarak  pendek.  Karena  itu,  pembuatan  sepeda  bertenaga surya    ini    juga    diharapkan   mampu   menangkap    minat    masyarakat    terhadap kendaraan  yang  ramah  lingkungan,  dan  mampu  memenuhi  kebutuhan  transportasi jarak pendek dalam kota.

Gambar Sepeda Listrik

Gambar Sepeda Tenaga Surya

Bahan  yang  digunakan  adalah  sepeda  (2  buah),  motor  listik  DC  magnet permanen  12  V  (2  buah),  solar  cell  12  V  50  watt,  baterai  12  V  10  Ah  (2  buah), roda  gigi,  kabel-kabel,  chain  drive,  mur  dan  baut,  bahan  kimia  untuk  pelarut  PCB, PCB,    mikrokontroler,    dan    komponen    elektronika.  Sedangkan    alat    yang dipergunakan adalah multitester, Toolkit box dan bor.

Perhitungan  dengan Teori Rumus

Daya  yang  diberikan  oleh  motor  listrik  tidak  seluruhnya  ditransmisikan atau   dipindahkan   ke   putaran   roda,   karena   selama   melalui   rangkaian   sistem transmisi  ada  sebagian  daya  yang  diubah  ke  bentuk  lain  seperti  gesekan  maupun berubah  menjadi  kalor,  yang  besarnya  tergantung  dari  nilai  efisiensi  setiap  elemen transmisi.  Jika  data  spesifikasi  alat  dan  bahan  yang  digunakan  sebagai  komponen sistem  transmisi  diketahui,  perhitungan  efisiensi    sistem  transmisi  dengan  teori rumus dapat dikerjakan.

Efisiensi Elemen Transmisi Roda Gigi

Roda  gigi  yang  digunakan  pada  sistem  transmisi  dikerjakan  secara  biasa, maka  efisiensinya  diambil  ≈  95  %.  Nilai  efisiensi  ini  adalah  nilai  pertingkat  sabuk rantai, karena ada dua tingkat maka efisiensi total roda gigi adalah:

η Gigi  Tot  =  0,95 x 0,95 = 0,9025

Efisiensi Elemen Rantai Rol (pin- connected chains)

Efisiensi  mesin  elemen  mesin  (Baumeister  dan  Avallone,  1978)  bahwa efisiensi  pin-connected  chains  (bicycle)  adalah  95%-97%.  Pada  sistem  transmisi ini  efisiensi  rantai-rolnya  diasumsikan  96%,  maka  efisiensi  total  untuk  dua  tingkat adalah:

ηRantai  Tot  =  0,96 x 0,96 = 0,9216

Efisiensi Bantalan (ball bearings)

Efisiensi  mesin  elemen  mesin  (Baumeister  dan  Avallone,  1978)  bahwa efisiensi  ball  bearings  adalah  99  %.  Sistem  transmisi  ini  bantalan  menggunakan dua  buah  bantalan  yang  terletak  pada  satu  tempat  yaitu  pada  rangkaian  dua  roda gigi yang satu sumbu atau poros. Jadi efisiensi total bantalan :

ηBantalan Tot  =  0,99 x 0,99 = 0,9801

Nilai  efisiensi  total  sistem  transmisi  adalah  total  dari  perkalian  efisiensi  setiap elemennya (Kolstee, 1982). Jadi efisiensi total sistem transmisi adalah:

ηTranmisi Tot            =  (η Gigi  Tot)  x (η Rantai  Tot)  x (η Bantalan Tot)

=  0,9025 x 0,9216 x 0,9801

=  0,8151922944

=  81,52 %

Pada pengujian  karakteristik  motor  listrik,  motor  diberi  beban  (gaya)  yang difungsikan   sebagai   variabel   torsi   dan   motor   dalam   kondisi   tidak   dirangkai dengan  sistem  transmisi.    Besar  torsi  motor    adalah  perkalian  antara  gaya  (berat beban)  dan  radius  poros  motor  yang   dikenai  beban.  Dalam  penelitian  ini  berat bebannya  sudah  divariasikan  dengan   asumsi  percepatan  grafitasi  bumi  9,8  m/s² dan  hasil pengukuran radius poros motornya adalah 1 cm (r = 0,01m).

DAFTAR PUSTAKA

Anugra, D. Z, dkk. 2010. Pembuatan Sepeda listrik Bertenaga Surya Sebagai Alat Transportasi Alternatif Masyarakat. Yogyakarta : Jurusan Teknik Fisika Fakultas Teknik Universitas Gajah Mada