DESIGN AND DEVELOPMENT OF PAVING BLOCKS INTEGRATED WITH A PIEZOELECTRIC-BASED ENERGY HARVESTING SYSTEM

Setiap tahunnya, Indonesia mengalami peningkatan konsumsi energi listrik. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhan penduduk dan pesatnya perkembangan teknologi. Di sisi lain, pemanfaatan teknologi paving blok piezoelektrik sebagai sistem pemanen energi dari pijakan pejalan kaki masih terbatas dan belum optimal penerapannya. Serta masih sedikitnya penelitian terkait analisa perbedaan konfigurasi rangkaian seri dan paralel pada penyusunan piezoelektrik dalam menghasilkan listrik. Sehingga dibuat paving blok piezoelektrik dan dilakukan uji terbatas untuk menganalisis daya listrik yang dihasilkan dari perbedaan konfigurasi.

Penelitian ini menggunakan metode research and development (RnD) dengan menghasilkan produk berupa paving blok piezoelektrik. Pengujian dilakukan dengan memvariasikan rangkaian seri dan paralel pada penyusunan piezoelektrik, serta pemberian beban statis sebesar 50 kg, 60 kg, dan 70 kg. Data hasil pengujian meliputi tegangan, arus, dan daya listrik yang dihasilkan.

Hasil dari penelitian berupa paving blok yang terintegrasi sistem pemanen energi berbasis piezoelektrik dengan menggunakan pegas berspesifikasi, diameter coil sebesar 17 mm, diameter kawat sebesar 2 mm, defleksi pegas sebesar 16 mm, pitch pegas 5,1 mm, dan konstanta pegas 8,6 N/mm. Pada pengujian beban 50 kg, daya rata-rata yang dihasilkan rangkaian seri sebesar 1,3 mW dan rangkaian paralel 1,33 mW. Ketika beban ditingkatkan menjadi 60 kg, daya meningkat menjadi 1,37 mW pada rangkaian seri dan 1,51 mW pada rangkaian paralel. Selanjutnya, pada beban 70 kg, daya rata-rata kembali meningkat menjadi 1,54 mW untuk rangkaian seri dan 1,59 mW untuk rangkaian paralel. Secara keseluruhan, rangkaian paralel menunjukkan keluaran daya yang lebih tinggi dibandingkan rangkaian seri pada seluruh variasi beban.

Kata kunci: Piezoelektrik, Paving blok, Rangkaian seri, Rangkaian Paralel.

Every year, Indonesia experiences an increase in electrical energy consumption, driven by population growth and rapid technological development. Meanwhile, the utilization of piezoelectric paving block technology as an energy harvesting system from pedestrian footsteps remains limited and has not been optimally implemented. In addition, studies analyzing the differences between series and parallel circuit configurations in piezoelectric arrangements for electricity generation are still scarce. Therefore, a piezoelectric paving block was developed and limited testing was conducted to analyze the electrical power generated from different circuit configurations.

This research employed the research and development (RnD) method to produce a piezoelectric paving block. Performance testing was carried out by varying series and parallel circuit configurations of the piezoelectric elements under static loads of 50 kg, 60 kg, and 70 kg. The measured parameters included voltage, current, and electrical power.

The results showed that the developed paving block was integrated with a piezoelectric energy harvesting system using a spring with specific parameters, including a coil diameter of 17 mm, wire diameter of 2 mm, spring deflection of 16 mm, spring pitch of 5.1 mm, and a spring constant of 8.6 N/mm. Under a 50 kg load, the average power generated by the series configuration was 1.3 mW, while the parallel configuration produced 1.33 mW. When the load was increased to 60 kg, the power output rose to 1.37 mW for the series configuration and 1.51 mW for the parallel configuration. Furthermore, at a 70 kg load, the average power output further increased to 1.54 mW for the series configuration and 1.59 mW for the parallel configuration. Overall, the parallel configuration consistently produced higher electrical power output than the series configuration across all load variations.

Keywords : Piezoelectric, Paving block, Series circuit, Parralel circuit