STUDI PENYIMPANAN ENERGI LISTRIK YANG DIHASILKAN OLEH ALAT PEMANEN ENERGI AKUSTIK (ACOUSTIC ENERGY HARVESTER) KE DALAM SUPERKAPASITOR

Bagas Wahyu Wibowo; Ikhsan Setiawan

doi:10.21009/03.1201.FA01

Bagas Wahyu Wibowo Departemen Fisika FMIPA Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara BLS 21 Yogyakarta 55281 Indonesia
Ikhsan Setiawan Departemen Fisika FMIPA Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara BLS 21 Yogyakarta 55281 Indonesia

DOI: https://doi.org/10.21009/03.1201.FA01

Abstract

Abstrak

Alat pemanen energi akustik adalah alat untuk menangkap energi akustik atau kebisingan dari lingkungan dan mengkonversinya menjadi energi listrik. Penelitian ini mempelajari secara eksperimen penyimpanan energi listrik yang dihasilkan oleh alat pemanen energi akustik ke dalam superkapasitor. Alat pemanen energi akustik pada penelitian ini menggunakan loudspeaker jenis woofer model W8347-B/H dengan diameter 10,2 cm yang difungsikan terbalik untuk mengubah energi gelombang bunyi yang diterimanya menjadi energi listrik. Loudspeaker dilengkapi dengan resonator akustik seperempat gelombang dan rumahan yang berbentuk silinder. Sistem penyimpanan energi listrik terdiri dari transformator step-up, rangkaian penyearah arus listrik, dan superkapasitor 100F/2,7V. Eksperimen dilakukan dengan memberikan bunyi kebisingan berfrekuensi tunggal yang divariasi dari 51 Hz sampai 60 Hz, dengan tiga macam sound pressure level (SPL) yaitu 90 dB, 95 dB, dan 100 dB, kepada alat pemanen energi akustik selama 60 menit, dan mengukur tegangan superkapasitor seiring dengan waktu pengisian. Diperoleh bahwa terdapat frekuensi optimum pada 53 Hz yang mengasilkan laju pengisian maksimum. Selain itu, ditemukan bahwa kenaikan SPL dari 90 dB ke 100 dB menghasilkan kenaikan laju rerata pengisian kapasitor sekitar 4,6 kali lipat. Dengan frekuensi 53 Hz dan SPL 100 dB, pengisian selama 60 menit menghasilkan tegangan superkapasitor sebesar 294 mV.

Kata-kata kunci: Konversi energi, energi akustik, kebisingan lingkungan, energi listrik, superkapasitor

Abstract

An acoustic energy harvester is a device used to capture acoustic energy or noise from the environment and convert it into electrical energy. This research experimentally studied the storage of electrical energy generated by an acoustic energy harvester into a supercapacitor. The acoustic energy harvester in this study utilized an inverted woofer-type loudspeaker model W8347-B/H with a diameter of 10.2 cm to convert the received sound wave energy into electrical energy. The loudspeaker was equipped with a quarter-wave acoustic resonator and a cylindrical housing. The electrical energy storage system consisted of a step-up transformer, a rectifier circuit, and a 100F/2.7V supercapacitor. The experiment was conducted by subjecting the acoustic energy harvester to a single-frequency noise ranging from 51 Hz to 60 Hz, with three different sound pressure levels (SPL) of 90 dB, 95 dB, and 100 dB, for 60 minutes, while measuring the supercapacitor voltage during the charging process. It was found that there was an optimum frequency at 53 Hz that yielded the maximum charging rate. Additionally, it was discovered that increasing the SPL from 90 dB to 100 dB resulted in approximately a 4.6 times increase in the average charging rate of the capacitor. With a frequency of 53 Hz and an SPL of 100 dB, a 60-minute charging duration produces a supercapacitor voltage of 294 mV.

Keywords: Energy conversion, acoustic energy, environmental noise, electrical energy, supercapacitor

References

Yuan et al., “Recent Developments of Acoustic Energy Harvesting: A review,” Micromachines, vol. 10, no. 1, p. 48, 2019.

Pillai, A. Minu, E. Deenadayalan, “A Review of Acoustic Energy Harvesting,” International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol. 15, no. 5, pp. 949-965, 2014.

H. Chae, Sohn, J. H. Park, “A comparative study on acoustic damping induced by half-wave, quarter-wave, and Helmholtz resonators.,” Aerospace Science and Technology, vol. 15, no. 8, pp. 606-614, 2011.

Choi, Jaehoon, I. Jung, C. Y. Kang, “A brief review of sound energy harvesting,” Nano Energy, vol. 56, pp 169-183, 2019.

Wang et al., “A renewable low-frequency acoustic energy harvesting noise barrier for high-speed railways using a Helmholtz resonator and a PVDF film,” Applied Energy, vol. 230, pp. 52-61, 2018.

H. Harindra, “Studi Eksperimental Peningkatan Daya Listrik Keluaran Dari Pemanen Energi Akustik Melalui Optimasi Panjang Resonator Dan Panjang Rumahan Loudspeaker,” Tesis Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Gadjah Mada, 2022.

H. Harindra, I. Setiawan, A. B. Setio Utomo, “Optimization of resonator length and loudspeaker’s housing length of an acoustic energy harvester,” The 8th International Conference on Mathematic, Science, and Education (ICMSE), Semarang, Indonesia, 2023.

I. Setiawan, “Studi eksperimental penggunaan loudspeaker sebagai pengkonversi energi bunyi menjadi listrik dalam alat pemanen energi akustik (acoustic energy harvester),” Jurnal Teknologi, vol. 11, no. 1, pp. 9-16, 2019.

D. Santika, I. Wibawa, R. Priramadhi, “Desain Dan Implementasi Superkapasitor Sebagai Buffer Storage Baterai, eProceedings of Engineering, vol. 7, no. 1, pp. 18-25, 2020.

K. Subagiada, A. Inu Natalisanto, “Studi Penggunaan Superkapasitor Sebagai Media Penyimpan Energi,” Progressive Physics Journal, vol. 2, no. 2, pp. 79-88, 2021.