REVIEW ARTIKEL EKOLOGI INDUSTRI

Ekologi Industri menjadi isu penting dalam upaya mewujudkan sustainable energy dan sustainable industry. Pada postingan kali ini akan disajikan review singkat artikel tentang optimasi sumber daya informasi dalam ekologi industri.

Identitas Artikel :

Judul : Optimization of Information Resources in Industrial Ecology

Sumber : IFAC PapersOnLine 51-32 (2018) 67-72.

          (https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.11.355)

Penulis : Aleksey N. Dolganov, Vitaly Ford, Alexander M. Tarasyev dan

                        Victoria F. Turygina

Dirangkum oleh : Bondhan Firmanto 

Tanggal : 24 Februari 2020

Rangkuman :

1. Abstrak.

Salah satu tugas penting bagi setiap perusahaan yang menerapkan ekologi industri adalah melakukan transmisi data dan informasi dengan tepat sasaran setiap saat. Dalam artikel ini disampaikan suatu pandangan umum dan analisis terhadap teknologi employee notification mengenai berbagai macam data dan informasi perusahaan. Artikel ini juga menyajikan pembahasan tentang model optimasi transmisi data melalui aplikasi perpesanan. Model optimasi ini dikembangkan oleh perusahaan yang bergerak dalam suatu ekologi industri sehingga mampu mengatur pemberitahuan/notification dan peringatan/alert bagi para pekerja yang terlibat dalam suatu proses kerja tertentu.

2. Pendahuluan.

Salah satu solusi terbaik dalam manajemen perusahaan adalah memperkenalkan teknologi informasi yang berbasis web atau mobile application dalam menyelesaikan pekerjaan manajerial dan proses kerja lainnya. Teknologi informasi seperti ini akan mengoptimalkan penyebaran informasi kepada para karyawan perusahaan. Di samping itu, teknologi informasi yang berbasis web atau mobile application dapat membantu merumuskan alternatif dan menentukan keputusan dengan tepat untuk menunjang kestabilan perusahaan.

Di dunia modern saat ini, otomasi proses bisnis merupakan aspek yang tidak dapat dipisahkan dalam berinteraksi dengan pelanggan baik sebagai rekan kerja, penjual barang maupun pelayanan sebagai individu di bidang ekologi industri.

Dalam artikel ini disampaikan hasil penelitian terhadap perusahaan ‘Lider’ yaitu salah satu perusahaan yang bergerak dalam ruang lingkup ekologi industri. Perusahaan ini sedang berkembang pesat dengan mengutamakan optimasi di bidang information resources. 

Langkah yang diambil perusahaan ‘Lider’ untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan, antara lain:

1. Memikirkan penggunaan mobile technology yang digunakan untuk membangun perusahaan yang bergerak di bidang ekologi industry.

2. Menentukan konsep, aspek dan aliran informasi yang akan mempengaruhi mobile application pada masa mendatang.

3. Membuat mobile application untuk memperingatkan para karyawan mengenai pesanan dari pelanggan.

Adapun tujuan penelitian ini adalah menganalisis proses pekerjaan utama yang dilakukan suatu perusahaan dalam memasarkan fasilitas industri, identifikasi permasalahan dan penyelesaian masalah melalui pembangunan dan penggunaan mobile application untuk memberitahu para karyawan dan pihak yang terkait melalui sistem informasi yang dimiliki perusahaan (Aksenov, K.V.  (2014)). 

Penelitian ini dilakukan dengan cara menganalisis mobile application untuk memperingatkan para karyawan tentang berbagai kegiatan. Sedangkan subjek penelitian ini adalah otomasi proses pekerjaan perusahaan yang berkaitan dengan pekerjaan utama perusahaan dan mendatangkan pendapatan tetap.

3. Pandangan Umum Dan Analisis Terhadap Notification Technologies Untuk Karyawan Perusahaan.

a. Percakapan dalam sebuah group aplikasi perpesanan/messenger.

Teknologi informasi yang dibutuhkan oleh perusahaan adalah aplikasi messenger sederhana. Yaitu aplikasi messenger yang dapat digunakan untuk mengirim dan menerima pesan pribadi antar sesama karyawan dan antar departemen atau group chat. Sebagai contoh seorang manajer akan merasa lebih nyaman apabila seluruh informasi dari departemennya berada dalam satu group chat yang terdiri dari semua bawahannya. Selain itu, group chat juga dapat digunakan untuk menjaga komunikasi antar perwakilan perusahaan dan memantau perkembangan penyedia, pembeli dan kontraktor. Namun masih terdapat kendala yaitu ketidaknyamanan orang terhadap persyaratan dari perusahaan untuk memasang aplikasi messenger dari perusahaan karena mereka sudah terbiasa dengan aplikasi yang mereka pakai saat ini.

Dalam perkembangannya, messenger khusus milik perusahaan sudah dilengkapi dengan bot yaitu program otomasi yang disematkan ke dalam messenger untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan umum yang sering diajukan oleh klien serta memberikan informasi tentang langkah selanjutnya yang perlu diambil. 

Sistem bot ini bekerja mengantikan peran karyawan untuk berdialog dengan klien melalui intermediate layer yang disebut Webhook. Sedangkan CRM-system hanya berfungsi untuk mengumpulkan data. Sistem bot ini hanya akan bekerja apabila klien mengirimkan pesan atau memulai percakapan dengan bot dan menambahkannya ke dalam contact list. Pesan dari klien akan masuk ke sistem bot kemudian menuju Webhook untuk diproses. Selanjutnya pesan tersebut akan dikirimkan ke CRM-system untuk diolah dan diteruskan kepada karyawan atau pihak-pihak yang terkait dengan pesan klien untuk segera ditindaklanjuti. Hasil pengolahan data di CRM-system akan dikirim langsung kepada klien apabila informasi yang diminta klien adalah informasi sederhana seperti status pesanannya. Sedangkan data-data yang krusial akan dikirimkan kepada klien melalui Webhook terlebih dahulu. Itulah sebabnya, bot dalam messenger bisa menjadi alat yang bermanfaat untuk melayani klien layaknya resepsionis hotel meskipun bot itu sendiri tidak dapat mengirimkan pesan kepada klien.

b. Mobile application khusus.

Optimasi sumber daya informasi suatu perusahaan membutuhkan sebuah sistem informasi baru yang mampu mengumpulkan semua saluran komunikasi dan menghasilkan informasi baru. Pengembangan sistem informasi berbasis web membutuhkan campur tangan developer yang ahli dan berpengalaman di bidang Application Programmer Interface (API) untuk menerapkan transformasi dari satu sistem menuju ke sistem lainnya. Selain berbasis web, sistem informasi perusahaan dapat dikembangkan melalui mobile application sehingga menjadi lebih minimalis dan ekonomis dan secara bersamaan dapat memberikan informasi yang tepat pada waktu yang tepat kepada manajer yang tepat pula. Melalui mobile application, baik manajer maupun karyawan akan mengetahui sejauh mana proses pekerjaan sudah berjalan, bagaimana hasil yang telah dicapai dan apa hasil yang harus dicapai pada tahap selanjutnya.

4. Proses Pengembangan Sistem Informasi.

Mobile application yang dikembangkan dalam sistem informasi perusahaan ini bekerja pada suatu modul server. Modul server tersebut berkerja berdasarkan konsep CRUD (Create, Read, Update dan Delete). Keempat fungsi dasar ini akan berinteraksi dengan database dan menghasilkan sebuah sistem. 

Alur kerja sistem aplikasi akan dimulai ketika pesan dari klien diterima dan API akan berinteraksi dengan database. Pada saat ini karyawan perusahaan akan menerima notifikasi tentang pesan dari klien. Selanjutnya karyawan akan menanggapi notifikasi tersebut dan informasi akan diteruskan ke tahapan selanjutnya dan kepada karyawan lainnya yang sedang bertugas.

Di dalam mobile application terdapat tiga blok program yaitu block ”Jobs”, block “API” dan block “Android Apllication”. Block Jobs dan block API merupakan bagian utama server. Di dalam kedua blok ini terdapat dua modul yang disematkan yaitu modul pertama bertanggungjawab dalam penyimpanan dan pengiriman notifikasi serta  meneruskan alur pergerakan informasi. Sedangkan modul kedua bertanggungjawab terhadap interaksi antara permintaan klien dengan data-data dari database. Blok yang ketiga adalah block Android Application yaitu mobile application yang bertanggungjawab untuk mengubah data dari format JSON menjadi objek tertentu menggunakan GSON library. Selain itu, juga bertanggungjawab untuk menerima dan mengirim data HTTP.

Dalam rangkaian sistem informasi ini masih ditemukan temporary delay yaitu ketika karyawan tidak menerima informasi bahwa tahap sebelumnya sudah berakhir sehingga dia tidak bisa memulai pekerjaannya. Hal yang sama juga bisa terjadi ketika pengiriman informasi kepada klien melalui telepon dan email diambil alih oleh manajer, karena hal ini akan menyebabkan karyawan lebih lambat merespon notifikasi.

5. Kesimpulan.

a. Hasil utama penelitian ini berupa pengembangan mobile application khusus yang mampu mengirimkan notifikasi tentang selesainya tahapan pekerjaan sebelumnya sebagai tanda untuk memasuki tahapan penting selanjutnya. Tiap karyawan memiliki mobile phone yang menghasilkan bunyi beep, alarm getar dan cahaya yang menandakan masih ada notifikasi yang belum dibaca. Sehingga karyawan bisa dengan cepat menindaklanjuti notifikasi dan menyelesaikan perkerjaannya.

b. Tujuan utama menerapkan teknologi informasi dalam aktifitas perusahaan terutama yang bergerak di sektor sumber daya alam adalah meningkatkan keuntungan dan mengurangi biaya proses yang sedang berjalan.

c. Hasil yang dicapai oleh perusahaan ”Lider” setelah enam bulan menerapkan mobile application dalam sistem informasi perusahaan mereka sebagai berikut:

1) Jangka waktu pengambilan keputusan kontrak lebih cepat 10%.

2) Jumlah kontrak yang disetujui meningkat 7%.

3) Pendapatan perusahaan meningkat 4%.

6. Kekurangan dan Kelebihan Artikel.

a. Kekurangan.

1) Penulis belum menjelaskan definisi atau konsep ekologi industri yang dibahas dalam artikel.

2) Penulis belum menjelaskan keterkaitan antara optimasi sistem informasi perusahaan dengan ekologi industri yang dimaksud.

3) Referensi dan sitasi yang digunakan hanya 3 sumber tentang sistem informasi. Masih perlu ditambah referensi tentang konsep ekologi industri.

4) Penulis belum menyampaikan secara detail tentang versi minimum sistem operasi Android yang bisa digunakan untuk menjalankan mobile application perusahaan.

5) Penulis belum menjelaskan tentang spesifikasi minimum mobile phone yang mampu menjalankan mobile application perusahaan.

6) Penulis belum menyampaikan sumber data hasil penggunaan mobile application perusahaan Lider sehingga data tersebut masih meragukan.

b. Kelebihan.

1) Topik yang dibahas cukup menarik dan menerapkan teknologi baru.

2) Penulis telah memberikan data hasil yang dicapai oleh perusahaan yang menerapkan sistem informasi yaitu perusahaan “Lider”.

3) Penulis telah menjelaskan materi dengan runtut dan cukup mudah dimengerti.

4) Penulis memberikan masukan kepada pembaca tentang kekurangan dan kelebihan sistem informasi berbasis web dan mobile.

ALTERNATIF SUMBER ENERGI TERBARUKAN

  Assalamualaikum, Sahabat.

      Kebutuhan energi pada zaman sekarang cukup tinggi. Kondisi ini mendorong manusia berlomba-lomba mendapatkan alternatif sumber energi terbarukan untuk masa depan agar tidak hanya bergantung pada sumber energi fosil. Beberapa sumber energi terbarukan yang sudah dikenal dan diterapkan oleh sebagian umat manusia antara lain geothermal energy, radiant solar energy, wind energy, hydro energy, biomass energy dan ocean energy.

Pada tulisan ini, akan disampaikan sedikit penjelasan tentang beberapa alternatif sumber energi yang berpotensi menjadi sumber energi terbarukan namun masih jarang digunakan manusia dalam kehidupan sehari-hari saat ini. Alternatif sumber energi terbarukan yang dimaksud adalah solar wind, solar photon pressure, water, body heat dan energy gym. Berikut ini adalah penjelasan tentang alternatif sumber energi terbarukan:

 1.      Solar Wind. Solar wind merupakan aliran plasma yang bergerak menjauhi matahari secara terus menerus. Plasma ini terdiri dari partikel bermuatan (terutama elektron dan proton) dan mengalir membawa medan magnet matahari. Solar wind diperkirakan mengalir dengan kecepatan sekitar 400 km/s hingga 800 km/s dan bervariasi pada tiap bagian matahari. Solar wind dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

 a.      Bagaimana cara kerjanya? Secara umum prinsip kerja konversi energi pada solar wind menyerupai konversi energi pada earth wind. Satelit yang diluncurkan ke luar angkasa akan bekerja selayaknya kincir angin. Ketika solar wind mengenai kincir angin ini, maka turbin akan berputar dan menghasilkan listrik selanjutnya listrik yang dihasilkan akan disimpan dalam kabel tembaga. Energi listrik inilah yang akan dikirim ke bumi dan digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik manusia.

 b.      Kelebihan. Beberapa kelebihan sumber energi terbarukan dari solar wind antara lain:

1)      Energi listrik yang dihasilkan sangat besar dan lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik manusia.

2)      Sumber energi yang dapat diperbarui dan bebas biaya.

3)      Dapat digunakan selamanya, selama masih ada matahari.

4)      Kecepatan dan density aliran solar wind cukup stabil sehingga memungkinkan hasil konversi energi yang stabil.

 c.      Kekurangan. Beberapa kerugian yang disebabkan oleh sumber energi terbarukan dari solar wind antara lain:

1)      Terdapat banyak kesulitan teknis untuk membangun satelit (kincir angin) di luar angkasa, sehingga para ilmuwan harus menyelesaikan kesulitan tersebut untuk memulai mengambil energi dari solar wind.

2)      Jarak antara bumi dan satelit (kincir angin) sangat jauh sehingga ada kemungkinan akan terjadi energy losses yang cukup besar ketika energi listrik tiba di bumi.

3)      Membutuhan satelit yang sangat besar untuk membangun kincir angin di luar angkasa agar mampu menyerap energi dari solar wind.

4)      Membutuhkan biaya pembuatan, pemeliharaan dan operasional yang sangat besar.

5)      Membutuhkan penelitian khusus tentang cara mengirimkan energi listrik dari luar angkas ke bumi.

 d.      Size Issue. Mengingat density dan kecepatan solar wind yang cukup besar maka dibutuhkan satelit berukuran sangat besar yang mampu bekerja sebagai kincir angin untuk mengubah energi solar wind menjadi energi listrik. Selain itu juga membutuhkan kabel tembaga yang cukup panjang dan besar untuk menyimpan energi listrik. Sedangkan apabila satelitnya berukuran kecil maka tidak bisa berfungsi sebagaimana mestinya dan akan mudah rusak akibat solar wind.

    2.      Solar photon pressure. Cahaya yang dipancarkan matahari terdiri partikel yang disebut proton. Pada saat cahaya itu terpancar maka partikel proton juga ikut bergerak menjauhi matahari sehingga proton memiliki momentum. Momentum yang dimiliki proton inilah yang akan digunakan untuk menggerakkan pesawat luar angkasa sehingga pesawat luar angkasa dapat menghemat bahan bakar yang dibawa dari bumi.

 a.      Bagaimana cara kerjanya? Ketika cahaya matahari mengenai ­solar sail (layar yang cerah dan memiliki permukaan seperti cermin) yang terhubung dengan pesawat luar angkasa, maka photon akan terpental dan meneruskan momentum ke solar sail sehingga menekan permukaan solar sail. Karena tertekan, maka solar sail akan bergerak dan menggerakkan pesawat luar angkasa. Solar sail dapat berfungsi seperti layar pada kapal laut untuk menetukan arah gerak kapal, dalam hal ini dengan cara merubah sudut solar sail terhadap matahari untuk mendapatkan arah gerak pesawat luar angkasa yang diinginkan.

 b.      Kelebihan. Beberapa kelebihan sumber energi terbarukan dari solar photon pressure antara lain:

1)      Sumber energi yang dapat diperbarui dan bebas biaya.

2)      Dapat digunakan selamanya, selama masih ada cahaya matahari.

3)      Menghemat payload dan mengurangi biaya pembuatan pesawat luar angkasa.

4)      Pesawat luar angkasa dapat terus bergerak untuk menjelajah tata surya selama masih menerima cahaya matahari.

5)      Menghemat pemakaian bahan bakar pesawat luar angkasa.

6)      Pesawat luar angkasa mampu melaju dengan kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan yang dihasilkan oleh bahan bakar.

 c.      Kekurangan. Beberapa kekurangan sumber energi terbarukan dari solar photon pressure antara lain:

1)      Membutuhkan biaya yang besar untuk membuat sail/layar karena layar tersebut terbuat dari lightweight materials yaitu Mylar atau polyimide coated with a metallic reflective coating.

2)      Membutuhkan layar yang berukuran besar untuk menggerakkan pesawat luar angkasa.

3)      Membutuhkan biaya perawatan dan operasional yang besar.

4)      Kemungkinan akan berbahaya jika terkena badai matahari atau badai asteroid.

 d.      Size Issue. Secara teori tidak ada batas minimum ukuran layar untuk solar sail, namun untuk semakin besar layar maka akan semakin besar momentum yang diterima dan semakin besar kekuatan layar untuk menggerakkan pesawat luar angkasa. LightSail 2 menggunakan layar seluar 32 m² dan mampu menghasilkan akselerasi hanya sebesar 0.058 mm/s². Dalam waktu satu bulan dengan intensitas cahaya matahari yang konstan, kecepatan pesawat luar angkasa meningkat menjadi 549 km/jam, kecepatan ini setara dengan kecepatan jelajah pesawat komersil.

3.      Water. Water atau air merupakan elemen alami yang cukup mudah kita peroleh dan selalu kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Air (H₂O) merupakan ikatan antara hidrogen dan oksigen. Ikatan tersebut dapat dipisahkan melalui proses elektrolisis dan akan menghasilkan hidrogen dan oksigen. Selanjutnya hidrogen dan oksigen dapat digunakan sebagai sumber energi terbarukan. Hidrogen dapat digunakan dalam fuel cell sebagai bahan bakar sedangkan oksigen dapat dibuang kembali ke udara bebas atau digunakan untuk reaksi kimia, kesehatan dan kebutuhan lainnya. 

a.      Bagaimana cara kerjanya? Proses elektrolisis terhadap air menggunakan alat electrolyzer yang terdiri dari anoda dan katoda yang berbeda jenis material dan dipisahkan oleh cairan elektolit. Proses elektolisis ini akan menghasilkan gas hidrogen pada reaksi katoda sedangkan oksigen dihasilkan dari reaksi pada anoda. Selanjutnya gas hidrogen akan diteruskan menuju fuel cell untuk direaksikan secara kimiawi untuk menghasilkan energi listrik. Emisi dari fuel cell itu berupa panas dan air. Air hasil emisi fuel cell  dapat dipecah lagi menjadi hidrogen dan oksigen melalui proses elektrolisis sehingga akan terbentuk siklus yang berkelanjutan.

 b.      Kelebihan. Beberapa kelebihan sumber energi terbarukan dari air melalui elektrolisis antara lain:

1)      Menghasilkan emisi yang ramah lingkungan yaitu hidrogen dan oksigen.

2)      Hasil reaksi hidrogen dalam fuel cell menghasilkan panas dan air yang dapat dimanfaatkan lagi.

3)      Sumber energi gratis dan terjadi siklus yang berkelanjutan.

4)      Hidrogen fuel hasil elektrolisis air dapat disinergikan dengan sumber energi terbarukan lainnya misalnya wind energy untuk menyediakan listrik di lahan pertanian.

5)      Tidak menghasilkan greenhouse gas dan polutan.

 c.      Kekurangan. Beberapa kekurangan sumber energi terbarukan dari air melalui elektrolisis antara lain:

1)      Membutuhkan elektrolyzer yang besar untuk menghasilkan hidrogen dalam jumlah banyak.

2)      Membutuhkan biaya besar untuk pembangunan dan pemeliharaan fasilitas elektolisis air.

3)      Membutuhkan fuel cell untuk mereaksikan hidrogen agar bisa digunakan menjadi bahan bakar kendaraan atau sumber listrik.

4)      Membutuhkan stasiun pengisian khusus jika hidrogen dibutuhkan dalam bentuk cair.

5)      Membutuhkan persediaan material untuk anoda dan katoda yang cukup banyak. 

d.      Size Issue. Secara teori elektrolisis air menjadi hidrogen dan oksigen kemudian hidrogen direaksikan untuk menghasilkan energi listrik dapat dilakukan dalam skal kecil, menengah maupun besar. Pembangunan fasilitas elektrolisis juga dapat disesuaikan dengan jarak terhadap konsumennya, fasilitas produksi skala menengah dapat dibangun untuk menyuplai konsumen dengan jarak sekitar 25 s.d. 100 mil. 

4.      Body Heat. Body heat atau panas tubuh adalah energi panas yang berasal dari panas tubuh manusia. Tubuh manusia merupakan sumber energi panas yang stabil terutama energi panas yang berasal dari perbedaan temperatur tubuh manusia dengan lingkungan. Energi panas ini akan selalu ada selama manusia masih hidup dengan kuantitas yang bervariasi tergantung dari aktivitas manusia itu sendiri. Bahkan saat manusia tidur pun, energi panas tetap akan dihasilkan dari tubuh manusia. Energi panas tubuh ini akan dirubah menjadi energi listrik untuk menyalakan wearable device yaitu barang yang dapat dipakai melekat dengan tubuh manusia seperti jam tangan, kacamata, pakaian dan lain-lain. 

a.            Bagaimana cara kerjanya? Energi panas tubuh yang berupa perbedaan temperatur tubuh manusia dengan temperatur lingkungan akan diserap oleh ­thermal harvesting. Selanjutnya energi panas diteruskan ke thermoelectric generator untuk diubah menjadi energi listrik. Kemudian energi listrik yang dihasilkan tersebut akan melewati voltage regulator untuk dinaikkan voltasenya agar mampu menyuplai kebutuhan listrik wearable device. Banyaknya energi panas yang diserap oleh thermal harvesting tergantung dari banyaknya energi panas tubuh yang dihasilkan oleh tubuh manusia. Semakin banyak kegiatan manusia maka akan semakin banyak energi panas tubuh yang dihasilkan sehingga semakin besar energi listrik yang diterima oleh wearable device yang sedang digunakan. 

b.            Kelebihan. Beberapa kelebihan sumber energi terbarukan dari body heat antara lain:

1)      Sumber panas tubuh bebas biaya dan dapat digunakan selama manusia masih hidup.

2)      Dapat menghemat pemakaian baterei dan sampah disposal baterei.

3)      Dapat menghasilkan energi listrik yang lebih besar daripada solar cell tiap meter persegi luas areanya.

4)      Sumber energi yang praktis, efisien dan battery free.

5)      Dapat memberikan motivasi bagi manusia untuk menjaga kesehatannya dengan menggunakan wearable device. 

c.             Kekurangan. Beberapa kekurangan sumber energi terbarukan dari body heat antara lain:

1)      Wearable device harus diproduksi dengan memiliki komponen thermal harvesting, thermoelectric generator dan voltage regulator berukuran kecil namun harus mampu mendapatkan suplai listrik yang memadai dari hasil konversi energi panas tubuh.

2)      Membutuhkan fleksibilitas desain wearable device yang kompak dan estetik sesuai dengan bagian tubuh manusia yang mengenakannya.

3)      Wearable device hanya dapat beroperasi pada temperatur ambien di bawah 25˚C-27˚C.

4)      Energi listrik yang diperoleh sangat bergantung pada banyak atau sedikitnya aktifitas yang dilakukan manusia.

5)      Kemungkinan dapat menyebabkan alergi pada permukaan kulit manusia yang menggunakan wearable device. 

d.            Size Issue. Energi panas tubuh manusia dapat dikonversi menjadi energi listrik yang memiliki voltase sangat rendah. Pada pemakaian thermoelectric generator di kening manusia dapat dihasilkan energi listrik yang mampu mengoperasikan sistem EEG 2 saluran  yang memiliki konsumsi daya 0,8mW. Dari pemakaian thermoelectic generator ini diperoleh energi listrik sebesar 30µW/m² kemudian dinaikkan menjadi 2,75 V dengan voltage regulator untuk menyuplai listrik sistem EEG 2 saluran. 

5.      Energy Gym. Energy gym dikategorikan sebagai sumber energi terbarukan karena bisa dirubah menjadi sumber energi listrik. Energy gym ini berasal dari energi kinetik yang bersumber dari gerakan latihan fisik manusia yang menggunakan alat-alat fitnes yaitu threadmill dan cycling.

a.      Bagaimana cara kerjanya? Manusia yang melakukan latihan fisik dengan alat fitnes yaitu threadmill dan cycling akan menghasilkan energi kinetik (sustainable gym). Selanjutnya energi kinetik ini dirubah menjadi energi listrik arus DC kemudian dirubah lagi menjadi energi listrik arus AC oleh electric converter. Energi listrik arus AC inilah yang akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik alat-alat elektronik yang ada di ruangan fitness itu sendiri. 

b.      Kelebihan. Beberapa kelebihan sumber energi terbarukan dari energy gym antara lain:

1)      Sumber energi yang bebas biaya dan selalu tersedia selama ada yang latihan fitness.

2)      Lebih menghemat pemakaian listrik apabila menggunakan alat fitnes threadmill mekanis atau gravity.

3)      Energi listrik yang dihasilkan aman bagi lingkungan dan alat elektronik. 

c.      Kekurangan. Beberapa kekurangan sumber energi terbarukan dari energy gym antara lain:

1)      Harga alat fitness yang sustainable gym menjadi lebih mahal daripada alat fitnes konvensional.

2)      Harus ada program baru untuk mendorong masyarakat menggunakan alat fitness yang berjenis sustainable gym.

3)      Tidak semua orang suka atau sempat melakukan fitnes karena kesibukan masing-masing.

4)      Akumulasi energi listrik yang diperoleh tidak tentu karena jadwal dan kemampuan tiap orang untuk melakukan olahraga berbeda-beda. 

d.      Size Issue.  Pada umumnya threadmill (sustainable gym) mampu menghasilkan 250 watt tiap jam. Sebagai ilustrasi, jika seseorang dengan berat badan 147 pound berlari menggunakan threadmill tersebut selama kurang lebih 8 menit per mile maka dapat diperoleh energi listrik sebesar 24 watt tiap 30 menit. Daya listrik ini cukup untuk menyuplai wifi router selama 4 jam. Sedangkan jika orang seberat 176 pound melakukan jogging di threadmill selama sekitar 20 menit, dia bisa menghidupkan lampu 60 watt yang cukup untuk menerangi ruangan fitnessnya. 

Berdasarkan penjelasan di atas, dapat disimpulkan bahwa selain sumber energi terbarukan yang sudah banyak dikenal masyarakat, masih ada berbagai alternatif sumber energi terbarukan lainnya yang belum banyak diterapkan antara lain solar wind, solar photon pressure, water, body heat dan energy gym. Sumber-sumber energi terbarukan tersebut memiliki potensi kekurangan, kelebihan serta tingkat kesulitan masing-masing yang berbeda-beda sehingga dapat dijadikan pertimbangan sebelum menggunakannya secara massal. 

.(Power For Sustainable Future).

LAPIS BATAS PADA FLUIDA

 Assalamualaikum, Sahabat.

Sebuah catatan kecil tentang LAPIS BATAS FLUIDA.

Pernahkah Sahabat perhatikan aliran air sungai ketika kita bermain di tepian sungai dangkal dekat sawah? Aliran air yang berada dekat dengan tepi sungai akan mengalir lebih lambat daripada aliran air yang berada di tengah-tengah sungai. Dengan kata lain, semakin ke tengah sungai, maka aliran air akan semakin kencang. Betul ndak?

Awalnya saya berpikir, itu terjadi karena bagian tengah sungai lebih dalam daripada bagian tepi sungai. Karena penasaran, waktu kecil dulu saya coba buktikan dengan masuk sungai dan berjalan menyeberanginya. Bahkan sampai saya ukur kedalaman sungai dengan badan saya dari tepi sungai sampai ke seberang dan ternyata kedalamannya hampir sama. Untung sungainya dangkal, cuma setinggi lutut saya waktu itu. Sempat terpikir waktu itu, aliran air yang lambat di bagian tepi sungai karena airnya menabrak pinggir sungai. Tapi kenapa setelah menabrak koq tetap mengalir, kenapa tidak berhenti? Dan kasus itu belum terpecahkan waktu itu. 

Belakangan saya mulai paham, bahwa ternyata fenomena aliran air di sungai serupa dengan fenomena aliran fluida di permukaan benda padat yaitu akibat adanya efek viskos dan terbentuknya boundary layer.

Lapis batas yang dikenal juga sebagai boundary layer terbentuk ketika fluida viskos mengalir dan bersentuhan langsung dengan permukaan benda padat. Intermolecular force  di dalam fluida dan frictional force antara fluida dan permukaan benda padat akan mempengaruhi kecepatan aliran fluida. Pengaruh ini menyebabkan terbentuknya velocity profile yang beragam pada area boundary layer. Frictional force menyebabkan molekul fluida yang bersentuhan langsung dengan pemukaan benda padat akan menempel pada permukaan dan berhenti (no-slip condition). Kita tinjau bahwa fluida yang mengalir terdiri dari lapisan-lapisan fluida yang berdekatan dan tersusun bertumpukan satu dengan yang lainnya. Lapisan fluida yang terdekat dengan permukaan plat akan memperlambat kecepatan lapisan fluida yang berada di atasnya (lapisan kedua) sebagai akibat dari adanya gesekan antar partikel pada kedua lapisan fluida. Lapisan kedua ini akan memperlambat lapisan fluida di atasnya dan seterusnya sehingga akan terjadi perbedaan kecepatan pada tiap-tiap lapisan fluida. Semakin jauh jarak fluida dengan permukaan benda padat, maka kecepatan aliran fluida akan bertambah karena pengaruh frictional force semakin kecil. Kecepatan aliran fluida akan terus bertambah hingga mencapai freestream velocity yaitu kecepatan aliran tanpa gangguan frictional force atau tidak terpengaruh oleh efek viskos.

Area boundary layer memiliki ketebalan tertentu yang dihitung dari permukaan benda padat. Ketebalan boundary layer tersebut dipengaruhi oleh viskositas fluida yang mengaliri permukaan benda padat. Selain itu, juga dipengaruhi oleh cepat atau lambatnya freestream velocity. Fluida dengan viskositas tinggi, contohnya oli dan madu, mampu membentuk area boundary layer yang lebih tebal daripada fluida dengan viskositas rendah. Viskositas tinggi menyebabkan intermolecular force di dalam fluida juga tinggi. Kondisi ini menyebabkan lapisan fluida satu dengan lainnya saling tarik-menarik, saling bergesekan dan saling mempengaruhi pergerakan sehingga area boundary layer yang terbentuk akan lebih luas atau lebih tebal. Namun, berbeda dengan fluida viskositas rendah seperti air dan gas. Area boundary layer yang terbentuk pada aliran fluida viskositas rendah cenderung lebih tipis daripada fluida viskositas tinggi karena molekul fluida dapat bergerak lebih bebas dan mudah terpengaruh sehingga lebih cepat mencapai freestream velocity. Dengan kata lain, ketebalan atau area boundary layer dibatasi oleh lapisan aliran fluida yang memiliki kecepatan sebesar 99% freestream velocity. Ketika kondisi ini tercapai maka bisa dikatakan telah terjadi completely developed boundary layer . Jadi, inilah salah satu jawaban mengapa aliran air di tepi sungai cenderung lambat, sedangkan aliran air di tengah sungai cenderung lebih kencang daripada di tepian sungai. Aliran air di tepi sungai berada dalam area velocity boundary layer dan terpengaruh no-slip condition karena interaksi antara aliran air dengan dinding tepian sungai, sedangkan aliran air di tengah sungai berada di luar velocity boundary layer dan telah mencapai freestream velocity yaitu aliran air tanpa gangguan. Nah, kalo Sahabat mau berenang di sungai, Sahabat pilih berenang di sebelah mana, di tepi sungai atau langsung lompat nyebur ke tengah sungai? 

Teori tentang boundary layer telah diperkenalkan oleh Ludwig Prandtl pada tahun 1904. Prandtl membagi aliran fluida di atas permukaan plat datar menjadi dua daerah antara lain outer flow region dan inner flow region. Outer flow region merupakan daerah inviscid dan atau irrotational, sedangkan inner flow region adalah boundary layer itu sendiri yang merupakan daerah yang sangat tipis dan sangat dekat dengan permukaan plat datar. Teori pendekatan boundary layer dari Prandtl ini telah menjembatani gab yang terjadi antara persamaan Euler dengan persamaan Navier-Stokes, antara slip condition dengan no-slip condition pada permukaan plat datar.

Velocity boundary layer identik dengan adanya velocity gradient dan shear stress. Mengacu pada hukum Newton tentang fluid friction bahwa keberadaan velocity gradient akan dibarengi dengan munculnya shear stress. Besarnya gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan lapisan fluida satu terhadap lapisan fluida lainnya akan berbanding lurus dengan perubahan kecepatan dan luas area fluida, tapi berbanding terbalik dengan ketebalan lapisan fluida. Dapat dirumuskan sebagai berikut :

ruas kiri disebut sebagai shear stress, τ yaitu gaya per unit area yang dibutuhkan untuk menggeser lapisan fluida satu sama lain.

ruas kanan disebut sebagai velocity gradient atau shear rate, yaitu perubahan kecepatan fluida tiap satuan panjang yang perpendikular terhadap arah aliran fluida.

Shear stress dan viskositas fluida menjadi penyebab utama terjadinya penurunan kecepatan pada lapisan fluida di dalam area boundary layer. Namun, tidak memberikan pengaruh signifikan di luar area boundary layer.

Shear stress mempengaruhi kecepatan aliran (momentum aliran) sehingga akan terjadi perpindahan momentum (transport of momentum) atau difusi momentum (momentum diffusion). Perpindahan momentum tersebut terjadi antara lapisan fluida satu dengan yang lainnya. Pada fluida gas, intermolecular force sangat lemah sehingga viskositas dipengaruhi oleh difusi momentum molekul fluida antar lapisan fluida. Momentum partikel lapisan fluida yang mengalir lebih lambat akan berdifusi ke lapisan fluida yang mengalir lebih cepat sehingga menyebabkan penurunan kecepatan pada partikel aliran fluida yang bergerak lebih cepat.

Suatu aliran fluida tidak laminar sepenuhnya, tapi juga mengandung turbulen meskipun dalam jumlah sedikit. Turbulen didefinisikan sebagai fluktuasi kecepatan ke arah perpendikular terhadap arah freestream velocity. Demikian juga dengan boundary layer tersusun dari aliran fluida laminar, transisi dan turbulen. 

Bila kita tinjau lagi aliran fluida di permukaan plat datar, maka akan terbentuk gangguan pada aliran fluida berupa pusaran kecil yang disebut turbulen. Turbulen kecil ini dapat diatasi oleh viskositas fluida sehingga tidak berkembang dan aliran fluida akan cenderung laminar. Namun, ketika turbulen semakin kuat maka viskositas fluida tidak mampu lagi meredam ganggunan tersebut dan aliran fluida mengalami transisi rezim dari laminar menjadi turbulen. Semakin tinggi viskositas fluida (internal cohesion) dan semakin rendah kecepatan aliran fluida (inertia force), maka fluida akan semakin mudah mengatasi ganggunan yang terjadi. Dengan kata lain, turbulen akan terjadi lebih lambat. Transisi rezim umumnya terjadi pada saat tercapai critical Reynolds number sekitar 5x10⁵ di lokasi critical point. 

Pada area turbulent boundary layer terbentuk pusaran/vortex. Vortex menyebabkan terjadinya penambahan ketebalan boundary layer yang lebih signifikan daripada penambahan ketebalan pada area laminar boundary layer. Terbentuknya vortex menandakan bahwa telah terjadi gerakan molekul fluida pada dua arah antara lain arah perpendikular dan paralel terhadap arah freestream velocity. 

Boundary layer tidak hanya terbentuk pada permukaan plat datar dan pada fenomena aliran air sungai, tapi juga dapat terbentuk pada permukaan benda padat lainnya yang dialiri fluida. Contohnya boundary layer yang terbentuk pada sayap pesawat ketika terbang, boundary layer yang terbentuk pada bodi mobil saat mobil bergerak, boundary layer yang terbentuk pada permukaan bola yang melayang bahkan boundary layer juga bisa terbentuk pada permukaan kulit ikan saat berenang. Teori boundary layer juga ikut melatarbelakangi teori terbentuknya skin friction drag atau shear stress drag pada pesawat terbang.

Terima kasih sudah membaca artikel ini. Semoga bermanfaat. 

Sahabat bisa mempelajari lebih lanjut tentang boundary layer melalui referensi yang saya sertakan di bawah ini maupun sumber lainnya.