## Jurnal V-Mac, Vol 6  No 2:: 71-74, 2021, ISSN 2528-0112 (online)

## Pengaruh Sudut Kemiringan Dan Jenis Material Atap Terhadap Tegangan Listrik Yang Dihasilkan Piezolektrik
1 Dicky Pratama, 2 Ikhwanul Qiram, 3 Anas Mukhtar
1) Alumni Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi
2) Prodi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi, Jl. Ikan Tongkol 22 Banyuwangi
Email : nurdickypratama@gmail.com

## Abstrak
Piezoelektrik  merupakan  salah  satu  komponen  elektronik  yang  mampu  mengkonversi  energi  getaran  menjadi energi  listrik.  Peristiwa  munculnya  getaran  diakibatkan  tumbukan  air  hujan  terhadap  penampang  atap bangunan.  ada  beberapa  hal yang  mempengaruhi    produksi  energi  listrik  adalah  sudut  kemiringan  dan bahan material  atap.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengidentifikasi  pengaruh  sudut  kemiringan  dan  jenis  material atap. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah menggunakan sudut kemiringan 10 o , 20 o , 30 o , 40 o dan jenis material atap plastik gelombang dan galvalum dengan perlakuan hujan gerimis, sedang, dan deras. Hasil penelitian telah menunjukkan adanya pengaruh sudut kemiringan dan jenis material atap terhadap getaran dan tegangan listrik yang dihasilkan. Dari hasil analisa diketahui bahwa sudut kemiringan 10 o pada jenis material atap  galvalum  dengan  perlakuan  hujan  deras  menghasilkan  getaran  dan  tegangan  listrik  tertinggi  yaitu  16,42 mm/s  dan  0,4322  volt.  Sedangkan  getaran  dan  tegangan  listrik  terendah  diperoleh  pada  sudut  kemiringan  40 o pada jenis material atap plastrik gelombang dengan perlakuan hujan gerimis yaitu 6,92 mm/s dan 0,1205 volt.
Kata kunci : tegangan, kemiringan atap, curah hujan

## 1.  PENDAHULUAN
Energi  menjadi  pemegang  kebutuhan  yang cukup  tinggi  dalam  menunjang  aktifitas  manusia. Salah  satunya  energi  listrik.  Sebagian  besar  energi listrik  yang  dibangkitkan  berasal  dari  bahan  bakar fosil,  bahan  bakar  energi  terbarukan,  dan  material energi lain [1]. Dalam beberapa upaya pengambangan  dilakukan  khusus  untuk  teknologi pemanen  energi  dengan  memanfaatkan  energi terbuang  di  lingkungan  sekitar  menjadi  energi listrik  dengan  pengeluaran  biaya  yang  rendah  [2]. Pemanenan  energi  dengan  berbasis  energi  getaran menjadi  tujuan  utama,  karena  ketersediaan  yang melimpah dari sumber energi berbasis getaran yang dapat  dengan  mudah  didapatkan  [3].  Pemanfaatan energi  dari  curah  hujan  dengan  teknik  pemanen energi  telah  menarik  perhatian  yang  signifikan dalam  beberapa  tahun  terakhir  [4].  Dengan memanfaatkan  energi  alam  dari  curah  hujan  dapat menjadi  energi  terbarukan  yaitu  dengan  cara memanfaatkan  tekanan  air  hujan  pada  alat piezoelektrik [5].
Piezoelektrik  adalah  alat  penghasil  energi dengan  mengubah  energi  getaran  menjadi  energi listrik  dengan  memanfaatkan  tekanan  air  hujan [6].Bahan  piezoelectrik  memiliki  sifat reversible artinya ketika tegangan listrik diberikan pada bahan piezoelectrik,    maka  pada  bahan  tersebut  terjadi deformasi  mekanik  [7].Penerapan  getaran  ataupun tekanan  pada  kristal  piezoeletrik  maka  akan membangkitkan  tegangan  listrik  karena  terjadi
polarisasi  pada  muatannya  [8].  Namun,  produksi energi listrik yang dihasilkan relatif kecil [9].
Atap merupakan bagian dari struktur bangunan  yang  memiliki  fungsi  sebagai  penutup ataupun  pelindung  dari  panas  terik  matahari  dan hujan  sehingga  memberikan  kenyamanan  bagi penggunaan  bangunan  [10].  Rata-rata  konstruksi atap rumah di indonesia menggunakan bahan tanah liat  dan  bahan  pengganti  seperti  beton,  bitumen, kayu  keras  (sirap),  dan  bahan  pengganti  seperti beton,  bitumen,  kayu  keras  (sirap)  dan  lembaran baja tipis berbentuk seperti genteng [11]. Suatu atap rumah idealnya sudut kemiringan 30 0 [12].
Dalam beberapa penelitian sebelumnya piezeoelektrik  digunakan  untuk  merubah  energi getaran  beban  mekanis  yang  berasal  dari  sepeda motor  [13].  Selain  itu  piezoelektrik  juga  di  uji menggunakan  alat  penggetar  yang  berasal  dari sebuah  motor  DC  dan  sebuah  mekanisme  untuk mengubah  gerakan  putaran  menjadi    gerakan    naik turun.  Pada  penelitian  tersebut  bertujuan  untuk mengidentifikasi  pengaruh  luas  permukaan  alat piezeolektrik [14].
Berdasarkan  uraian  latar  belakang  diatas dengan  semakin  berkembangnya  teknologi,  timbul pemikiran  untuk  merubah  energi  getaran  menjadi energi  listrik  pada  atap  rumah  yaitu  dibagian penampang atap akibat tekanan air hujan menggunakan
alat piezoeletrik. Sehingga diharapkan  dari  alat  tersebut  dapat  dimanfaatkan

## Jurnal V-Mac, Vol 6  No 2:: 71-74, 2021, ISSN 2528-0112 (online)
sebagai  sumber  energy  terbarukan  sehingga  bisa membantu menyediakan energi yang dibutuhkan.

## 2.  METODOLOGI
Hujan Gerimis, Sedang, Deras Material Atap
Sudut Kemiringan
Pemasangan Atap Galvalum Plastik Gelombang Piezoelektrik
Produksi Energi
Voltase

## Gambar 1. Kerangka Fikir

## 2.1 Variabel Penelitian
Variabel bebas pada penelitian ini adalah : 1. Sudut kemiringan atap: 10 o , 20 o , 30 o , 40 o . 2. Material
Atap : galvalum, plastik gelombang.
3. Curah hujan : gerimis, sedang, dan deras. Variabel terikat pada penelitian ini adalah :
1. Getaran
2. Tegangan listrik

## 2.2 Skema Alat Penelitian
Mekanisme Pengatur Sudut Sudut Kemiringan Atap Suplay Air Tangki Berlubang 5 0 c m Piezoelektrik Atap galvanis Atap plastik Multimeter digital Vibration meter Ukuran atap Panjang : 140 cm Lebar : 80 cm Ukuran tangki Panjang : 35 cm Lebar : 27 cm Jumlah lubang : 884 Diameter lubang : 2 mm Jarak tangki dengan atap Rangkaian seri Ketebalan 0,40 mm Ketebalan 0,60 mm
Gambar 2. Skema Alat

## 3.  HASIL DAN DISKUSI
Tabel 1. Data Hasil Pengukuruan Getaran
Variasi Material Galvalum Bukaan Katup Sudut Kemiringan ( o ) 10 20 30 40 1\4 13,68 10,2 9,3 7,82 1\2 15,28 13,08 11,44 8,74 1 16,42 16,2 14,26 12,8 Variasi Material Plastik Gelombang Bukaan Katup Sudut Kemiringan ( o ) 10 20 30 40 1\4 13,48 10,16 8,96 6,92 1\2 14,84 11,56 9,12 8,44 1 16,26 14,7 13,9 12,4 Tabel 2. Data Hasil Pengukuran Tegangan Listrik Variasi Atap Galvalum Bukaan Katup Sudut Kemiringan ( o ) 10 20 30 40 1\4 0,2863 0,2453 0,197 0,1272 1\2 0,3849 0,2831 0,2569 0,1733 1 0,4322 0,3266 0,2715 0,2044 Variasi Atap Plastik Gelombang Bukaan Katup Sudut Kemiringan ( o ) 10 20 30 40 1\4 0,2069 0,1785 0,1483 0,1205 1\2 0,2565 0,241 0,2041 0,1644 1 0,3602 0,2813 0,2477 0,1966

## Jurnal V-Mac, Vol 6  No 2:: 71-74, 2021, ISSN 2528-0112 (online)
Gambar  3.  Grafik  pengukuran  getaran  pada material atap galvalum
Gambar  4.  Grafik  pengukuran  getaran  pada material atap plastik gelombang
Gambar 5. Grafik pengukuran tegangan listrik pada material atap galvalum
Gambar  6.  Grafik  pengukuran  pada  material  atap plastik gelombang
Hasil  penelitian  telah  menunjukkan  bahwa perbedaan sudut kemiringan dan jenis material atap mempengaruhi  produksi  getaran  dan  tegangan listrik.  Dari  hasil  analisa  variasi  sudut  kemiringan pada  jenis  material  atap  galvalum  dan  plastik gelombang dengan  variasi curah hujan dilihat pada grafik  1  dan  grafik  2  menunjukkan  bahwa  sudut kemiringan  10 o pada  variasi  jenis  material  atap dengan  curah  hujan  deras  menghasilkan  getaran tertinggi  yakni  16,42  mm/s  pada  atap  galvalum, 16,26 mm/s pada atap plastik
gelombang.Sedangkan tegangan listrik yang dihasilkan  dilihat  pada  grafik  3  dan  grafik  4 menunjukkan bahwa tegangan listrik tertinggi yaitu 0,4322  volt  pada  atap  galvalum,  0,3602  pada  atap plastik  gelombang  dengan  sudut  kemiringan  10 o pada curah hujan deras.
Hal  ini  dikarenakan  perbedaan  sudut  kontak tumbukan  antara  butiran  air  hujan  dengan  material atap.  Jadi,  semakin  miring  arah  tumbukan  butiran air hujan terhadap material atap maka mengakibatkan penurunan kekuatan tekanan tumbukan sehingga efeknya getaran yang dihasilkan semakin kecil dan  mempengaruhi output tegangan listrik yang dihasilkan oleh piezoelektrik.
10 o Sudut datang Sudut pantul Butiran air hujan Daerah tumbukan High Voltage
Gambar  7.  Ilustrasi  output  tegangan  pada  sudut kemiringan 10 o
Dari  hasil  kontak  tumbukan  muncul  sebuah fenomena  pantulan  butiran  air  hujan  dimana pantulan  ini  memberikan  efek  balik  tumbukan terhadap  material  atap  sehingga  menjadi  kekuatan tambahan  untuk  menggetarkan  material  atap. Namun,  kekuatan  pantulan  butiran  air  hujan  ini berbeda-beda  tergantung  arah  lintasan  dan  tinggi pantulan.  Perbedaan  arah  lintasan  dan  tinggi pantulan  disebabkan  kemiringan  sudut  kontak tumbukan.  Ketika  kontak  tumbukan  terjadi  dengan posisi miring  maka arah lintasan pantulan berbelok sehingga  mempengaruhi  tinggi  pantulan  dan efeknya  mengurangi  kekuatan  tumbukan.  berbeda dengan  posisi  tumbukan  yang  lurus  dimana memiliki  kecenderungan  menghasilkan  tinggi pantulan yang maksimum. Jadi, semakin lurus arah lintasan  dan  tinggi  pantulan  air  hujan  maka  besar juga kekukatan ketukan pantulan butiran air hujan.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  terdapat pengaruh  sudut  kemiringan  dan  jenis  material  atap terhadap tegangan listrik yang dihasilkan piezoelektrik.  Dimana  sudut  kemiringan  10 o dimasing-masing  jenis  material  atap  menghasilkan tegangan  listrik  tertinggi  yakni  0,4322  volt  pada atap galvalum, 0,3602 volt pada atap plastikgelombang.  Sedangkan  dari  jenis  material atap  galvalum  dan  plastik  gelombang  yang menghasilkan  tegangan  listrik  tertinggi  di  setiap variasi  sudut  kemiringan  adalah  material  atap galvalum.
Saran Untuk penelitian
selanjutnya dapat
dikembangkan dengan pemasangan piezoelektrik di atas  material  atap  dimana  nantinya  akan  terjadi kontak tumbukan langsung antara air hujan dengan piezoelektrik sehingga berapa tegangan listrik yang dapat dihasilkan piezolektrik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Bayu Margoleno, Zulkifli. (2018). “Rancang
Bangun  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Getar Dengan Memanfaatkan Piezoelektrik”, Seminar  Nasional  Industri  Dan  Teknologi, Politeknik Negeri Bengkalis, Hal. 107 – 112.
[2]. Huicong  Liu,  Junwen  Zhong,  Chengkuo Lee, Seung-Wuk Lee, Liwei Lin. (2018). “A comprehensive  review  on  piezoelectric energy  harvesting  technology:  Materials, mechanisms,  and  applications”,  Cite  as: Appl.  Phys.  Rev.  5,  041306  (2018); https://doi.org/10.1063/1.5074184.
[3]. Muhammad Iqbal, Malik Muhammad
Nauman, Farid Ullah Khan. (2020) “Vibration-based piezoelectric,
electromagnetic, and hybrid energy harvesters  for  microsystems  applications:  A contributed review”, wileyonlinelibrary.com/journal/er, Int J
Energy Res. 2020;1–38.
[4]. Bin  Bao,  Quan  wang.  (2020).  “Small-scale experimental  study  on  the  optimisation  of  a rooftop  rainwater  energy  harvester  using electromagnetic  generators  in  light  rains”,
wileyonlinelibrary.com/journal/er Int J Energy Res. 2020;1–19.
[5]. Ery  Diniardi,  Syawaluddin,  Anwar  Ilmar
Ramadhan,  Nurul  Hidayati  Fithriyah,  Erwin Dermawan.  “Analisis  Daya  Piezoelektrik Model Hybrid Solar Cell-Piezoelektric Skala
Rendah”,  (2018).  Jurnal  Teknologi  Vol.  10
No. 2 Juli 2018.
[6]. Widodo,  F.  H.,  Kirom,  M.  R.,  &  Qurthobi, A. (2017). Perancangan Sistem dan Monitoring Sumber  Arus  Listrik dari Lantai
Piezoelectric untuk Pengisian Baterai.
Dalam e-Proceeding of Engineering (Vol. 4, hlm.  1).  Telkom  University:  Telkom University. [7]. Dermawan Zebua, Demison Kolago,
Yohanes  Adi  Chandra  Wijaya,  Yoga  Alif Kurnia  Utama.  (2019).  “Desain  dan Pembuatan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Air Hujan  Menggunakan  Piezoelectric  Disk”, Teknik  Elektro,  Universitas  Widya  Kartika Surabaya, Vol.4 No.1 Hal. 80 – 94.
[8]. Hidayatullah, W., Syukri, M., & Syukriyadin. (2016). Perancangan Prototype Penghasil  Energi  Listrik.  KITEKTRO: Jurnal Online Teknik Elektro, 1(3), 63–67.
[9]. Adhes  Gamayel,  Fajar  Mulyana,  Ade Sunardi.  (2020)  “Pengaruh  Ketinggian  Bola Jatuh  Terhadap  Tegangan  Listrik  Yang Dihasilkan  Trampolin  Sebagai  Pemanen Energi  Dengan  Pemasangan  Piezoelektrik” Seminar Nasional TEKNOKA Ke 5, Vol. 5,
Hal. 220-225.
[10]. Zikri  A.,  2014,  Struktur  atap,  Arsitektur Unimal, Lhokseumawe.
[11]. I.  Qiram,  G.  Rubiono.  “Pengaruh  sudut kemiringan atap seng dan plastik gelombang terhadap  tingkat  kebisingan  akibat  air hujan”,  (2016),  Dinamika  Teknik  Mesin, Vol. 6, No. 2 Desember 2016.
[12]. Sudarmadji.  2014.  Analisa  Sisi  Positif  dan Negatif  Pemilihan  Bentuk  Atap  Berpenutup Genteng  Untuk  Rumah  Tinggal.  Jurnal Teknik Sipil.X (1).
[13]. Dimas Ramadhan Putra, Jhav Sund Oktoricoento,  Sahrudin,  M.  Mujirudin, Harry Ramza, Oktarina Heriyani, Akhiruddin Maddu. (2018) “Energi
Alternatif Melalui Getaran Beban Mekanis”
Seminar Nasional Teknoka ke - 3, Vol. 3.
[14]. Yohanes  Adi  Chandra  Wijaya,  Dermawan Zebua,  Demison  Papua  Kolago.  (2019) “Pengaruh  Luas  Permukaan  Piezoelectric Disk TerhadapTekanan  Dan Getaran Dalam Menghasilkan  Energi  Listrik”  Prosiding SNST ke 10 Hal. 54-59.