Peralihan dari zaman tradisional menuju modern memang menghadirkan penemuan teknologi yang memudahkan manusia dalam menjalani kehidupan. Namun, berbanding terbalik dengan perkembangan teknologi, persediaan sumber daya tidak terbarukan malah semakin menipis. Dengan hadirnya perkerasan kinetik, dapatkah teknologi ini menciptakan energi sehingga menghemat sumber daya tidak terbarukan sebagai bahan bakar pembangkit listrik?
Menilik konsep energi, yaitu energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, tetapi dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Oleh karena itu, tidak dapat dipungkiri bahwa banyak energi yang kita gunakan dihasilkan dari jenis energi lainnya. Contohnya adalah energi kinetik angin yang dapat menggerakkan kincir angin sehingga menghasilkan energi listrik. Sistem yang hampir sama ini juga berlaku pada perkerasan kinetik.
Perkerasan kinetik atau dapat juga disebut kinetic paving adalah suatu benda atau alat yang memanfaatkan tekanan dari langkah kaki untuk diubah menjadi energi. Energi ini kelak disimpan atau langsung disalurkan ke fasilitas di sekitar perkerasan kinetik yang membutuhkan energi.
Perkerasan kinetik dicetuskan oleh perusahaan Pavegen yang didirikan oleh Laurence Kemball-Cook. Laurence menempuh studi di Universitas Loughborough dan ditempatkan di sebuah perusahaan energi. Ia ditantang untuk menemukan solusi pemanfaatan energi terbarukan untuk penerangan jalan. Saat ia rutin menggunakan kereta api, ia menyadari bahwa stasiun yang sering digunakannya ternyata dikunjungi sekitar 75 juta penumpang setiap tahunnya. Lalu, ia berpikir bahwa terdapat potensi untuk memanfaatkan energi kinetik manusia dan mengubahnya menjadi listrik. Akhirnya, lahirlah teknologi baru bernama perkerasan kinetik.
Apa itu Perkerasan Kinetik?
Pernahkah Anda menyadari bahwa teknologi baru adalah pembaruan dari teknologi yang sudah ada? Ibarat seorang ibu yang melahirkan anak-anaknya, teknologi lama sebagai ibu yang melahirkan teknologi-teknologi baru dengan versi yang lebih canggih. Begitu pula dengan teknologi perkerasan kinetik ini. Teknologi ini lahir dari penerapan konsep teknologi piezoelektrik yang ditemukan pada tahun 1880 oleh dua orang fisikawan bernama Pierre Curie dan Jacques Curie.
Teknologi piezoelektrik adalah metode pemanenan energi hijau dan berkelanjutan yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya sederhana. Tekanan akan menyebabkan pegas secara otomatis memukul kristal piezoelektrik yang berbahan dielektrik. Bahan dielektrik tersebut berfungsi untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk muatan. Jadi, saat memberikan tekanan pada bahan dielektrik, akan terbentuk medan listrik yang kemudian dapat diolah.
Perkerasan kinetik sendiri menggunakan sistem yang memanen energi dengan memanfaatkan energi kinetik yang dihasilkan oleh langkah kaki. Sistem ini bekerja dengan media perkerasan yang mengandung material piezoelektrik. Jadi, setiap seseorang menginjak atau melangkahkan kaki di atas perkerasan, piezoelektrik akan menangkap gaya kinetik dan mengubahnya menjadi energi listrik.
Tidak memerlukan tenaga yang banyak untuk memasang blok perkerasan kinetik. Hal ini karena teknologi tersebut dipasang tidak jauh di dalam tanah dan tidak memerlukan penggalian yang dalam.
Selain menghasilkan energi dan mudah dipasang, perkerasan kinetik juga termasuk teknologi yang ramah lingkungan. Blok perkerasan yang digunakan adalah blok tahan air agar dapat beroperasi secara efektif baik di dalam ruangan maupun di luar ruangan. Permukaan atas perkerasan kinetik dibuat dari 100% karet yang dapat didaur ulang. Selain itu, lebih dari 80% material yang digunakan untuk sisi dasarnya juga dapat didaur ulang.
Apa saja komponen utama perkerasan kinetik?
Perkerasan kinetik memiliki 3 komponen utama, yaitu generator elektromagnetik, ubin komposit, dan pejalan kaki. Tanpa kehadiran salah satu komponen ini, perkerasan kinetik tidak mampu bekerja. Perkerasan kinetik menggunakan konsep pemanenan energi, yaitu suatu energi ditangkap, diubah, disimpan, dan digunakan untuk berbagai kebutuhan melalui perangkat penyimpanan dan unit lainnya.
Nah, di sinilah peran utama generator elektromagnetik. Pemanenan energi pada perkerasan kinetik akan menghasilkan tekanan mekanis. Lalu, sistem piezoelektrik mendapat tekanan tersebut dan mengubahnya menjadi muatan listrik berupa tegangan AC. Generator elektromagnetik mengubah tegangan AC yang dihasilkan menjadi tegangan DC yang kemudian disimpan dalam sebuah baterai.
Peran ubin komposit pada teknologi ini adalah sebagai media penyaluran energi kinetik ke generator elektromagnetik yang terletak di bawah ubin. Ubin komposit pada perkerasan kinetik dibuat menggunakan bahan dari kasur daur ulang, trek atletik, atau ban. Bahan yang digunakan pada ubin komposit ialah bahan yang bersifat fleksibel. Proses daur ulang material ubin komposit dapat dilakukan dalam beberapa bagian. Permukaan perkerasan dapat didaur ulang menjadi matras, trek atletik, dan lantai komersial. Bingkainya dapat didaur ulang di pabrik aluminium, sedangkan material piezoelektrik berupa kristal dapat didaur ulang menjadi kaca.
Pada tahun 2016 lalu, perusahaan Pavegen meluncurkan wajah baru ubin komposit—dari yang sebelumnya berbentuk persegi menjadi bentuk segitiga. Ubin ini diklaim dapat memanfaatkan hingga 20 kali lebih banyak energi kinetik dari langkah kaki. Bentuknya yang segitiga membuat ubin ini memiliki lebih sedikit komponen, menggunakan bahan yang 60% lebih sedikit, dan memiliki generator yang lebih kecil. Selain itu, bentuknya yang modular juga membuat ubin ini lebih mudah dikemas dan dikirim kepada pelanggan.
Selain generator elektromagnetik dan ubin komposit, peran pejalan kaki juga sangat penting. Tekanan pada ubin oleh pejalan kaki menghasilkan energi kinetik. Tanpa mereka, teknologi perkerasan kinetik ini tidak dapat digunakan dengan semestinya.
Bagaimana cara kerja perkerasan kinetik sehingga bisa menghasilkan energi listrik?
1. Pejalan kaki berjalan melintasi permukaan perkerasan kinetik
Saat pejalan kaki menginjak pelat Pavegen, ia akan menyebabkan permukaan ubin melentur pada sumbu vertikal hingga sebesar 5-10 mm. Pelenturan permukaan ubin inilah yang dapat menghasilkan energi listrik.
2. Beban dari langkah kaki menekan generator elektromagnetik di bawahnya
Setelah ubin melentur, beban dari langkah kaki yang menginjak perkerasan akan turut menekan generator elektromagnetik yang berada di bawah perkerasan tersebut. Hal ini menciptakan rotasi pada generator elektromagnetik. Teknologi piezoelektrik yang digunakan di trotoar menghasilkan listrik dengan kristal piezoelektrik yang ditanam beberapa sentimeter di bawah permukaan jalan. Energi listrik yang dihasilkan dari tekanan akan diubah oleh generator elektromagnetik menjadi tegangan AC.
3. Dihasilkan 2-5 joule daya listrik off grid per langkah
Rotasi pada generator elektromagnetik menghasilkan sekitar 2-5 joule energi off grid per langkah kaki. Menurut Innowattech, teknologi piezoelektrik yang bekerja pada perkerasan kinetik ini dapat menyediakan daya dengan rata-rata 400 kW jika ditanam sepanjang satu kilometer jalan.
4. Daya tersebut terhubung ke aplikasi pengguna
Daya yang telah dihasilkan akan dipanen lalu disimpan di dalam baterai atau langsung digunakan untuk memberikan daya pada aplikasi lokal. Aplikasi lokal yang dimaksud adalah pencahayaan, sensor, serta pengumpulan dan transmisi data sekitar perkerasan
Apa aja sih manfaat dari perkerasan kinetik?
Membahas tentang manfaat dari perkerasan kinetik maka kita harus meninjau dulu apa yang dihasilkan dari teknologi ini. Tugas utama perkerasan kinetik memang untuk menghasilkan energi listrik, jadi hal terpenting yang dapat memberikan manfaat adalah energi listrik tersebut. Energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk penerangan jalan, penerangan umum, lampu lalu lintas, dan pengisian daya USB.
Satu di antara perusahaan perkerasan kinetik juga menyediakan output data nirkabel dan titik pengisian data yang terintegrasi dalam pelat. Hasilnya, blok piezoelektrik dalam perkerasan kinetik ini menghasilkan sekitar 7 watt pada 12 volt energi DC dalam satu langkah. Energi listrik tersebut cukup untuk menyalakan lampu jalan LED selama 30 detik. Jika banyak pejalan kaki yang melangkah pada blok perkerasan ini, banyak pula energi listrik yang dihasilkan sehingga dapat menyalakan sumber pencahayaan dan fasilitas lainnya.
Bagaimana peran perkerasan kinetik dalam lingkungan?
Jika dilihat dari aspek lingkungan, perkerasan kinetik memiliki banyak aspek positif. Mulai dari sumber energi, pijakan kaki yang sebelumnya tidak berarti apa-apa sekarang malah menghasilkan energi listrik. Teknologi perkerasan kinetik membuat tenaga dari pijakan sangat berarti karena berperan sebagai sumber energi kinetik. Selain itu, perkerasan kinetik juga berperan dalam menggantikan energi dari sumber daya alam yang tidak terbarukan meskipun tidak secara keseluruhan.
Adanya perkerasan kinetik menjadi sumber edukasi untuk mendorong masyarakat supaya lebih banyak berjalan dan mengurangi penggunaan kendaraan pribadi. Hal ini akan mengurangi emisi gas karbon dioksida sehingga dapat meminimalisasi polusi udara. Tidak hanya itu, perkerasan kinetik juga menggunakan bahan yang berkelanjutan sehingga dapat digunakan dalam jangka waktu yang sangat lama. Dengan itu, perkerasan kinetik dapat membantu meminimalisasi kerusakan lingkungan dan meningkatkan kesehatan masyarakat secara tidak langsung.
Di mana tempat yang efektif untuk mengaplikasikan perkerasan kinetik?
Blok perkerasan ini dirancang dengan rancangan blok atau lembaran sehingga sangat efektif jika dipasang di wilayah metropolitan yang padat. Wilayah tersebut dipadati penduduk seharian dan memiliki infrastruktur yang layak sehingga mudah untuk menempatkan blok perkerasan. Berbeda dengan pedesaan yang belum banyak dibangun infrastruktur dan fasilitas seperti di perkotaaan. Blok perkerasan ini tidak hanya dapat digunakan pada trotoar atau jalanan, tetapi juga dapat digunakan di permukaan lantai dan tangga.
Demi pemanfaatan yang maksimal, perkerasan kinetik disarankan untuk ditempatkan di pusat keramaian perkotaan seperti stasiun, bandara, mal, dan jalur pejalan kaki. Hal ini bertujuan agar memperbanyak energi yang diserap dan didistribusikan ke sekitarnya tanpa meningkatkan emisi karbon dan biaya untuk penyediaan kabel.
Pengaplikasian perkerasan kinetik sudah banyak diterapkan di dunia, di antaranya pada acara maraton di Paris pada tahun 2013 dan selama acara Olimpiade London 2012. Perkerasan kinetik ini juga sering digunakan di tempat-tempat umum seperti stasiun, mal, dan sekolah. Contohnya diaplikasikan di stasiun bawah tanah West Ham, mal di United Kingdom (UK), dan Bedford Modern School. Selain itu, teknologi ini juga digunakan di beberapa perusahaan seperti Google, Coca Cola, dan Adidas.
Nah, setiap benda pasti memiliki keunggulan dan kekurangannya masing-masing. Apa saja keunggulan dan kekurangan dari perkerasan kinetik?
Dari tulisan di atas, dapat kita simpulkan bahwa keunggulan dari perkerasan kinetik ialah sebagai berikut:
1. Dampak negatif lingkungan yang minim
2. Mengurangi polusi dan penggunaan bahan bakar
3. Mudah dipasang
4. Menghemat energi
Namun, keunggulan selalu berdampingan dengan kekurangan. Pada persoalan ini, kekurangan perkerasan kinetik adalah teknologinya yang belum terjangkau oleh semua negara. Kebanyakan negara yang sudah mengaplikasikannya ialah negara maju. Hanya sedikit negara berkembang yang sudah mengaplikasikan teknologi ini. Hal ini karena biayanya yang terhitung mahal, yaitu sekitar 440 juta rupiah per delapan ubin. Biaya ini belum termasuk pemasangan, pengiriman, pemeliharaan, dan pembuangan. Terlebih lagi, ubin hanya dapat digunakan dalam jangka lima tahun sehingga perlu pertimbangan lebih untuk memasangnya di negara berkembang.
Bukan hal yang tidak mungkin jika suatu saat perkerasan kinetik dapat dipasang di setiap negara. Diperlukan inovasi lebih lanjut agar teknologi ini terjangkau di seluruh dunia sehingga dapat menghemat sumber daya tidak terbarukan. Maka dari itu, teknologi ini diharapkan terus berkembang dan menjadi salah satu solusi di tengah penghematan energi dewasa ini.
Data oleh Aninda Garnierita
Tulisan oleh Liveta Nissi Ramadhanti
Ilustrasi oleh Davina Fairuz Zain