BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Sejak listrik ditemukan dan digunakan secara praktis pada pertengahan abad ke-18, kehidupan manusia hingga saat ini semakin bergantung pada listrik dan perangkat elektronik. Teknologi sumber listrik pun semakin berkembang, hingga ditemukannya sel kering baterai sebagai sumber listrik yang murah, mudah dan fleksibel penggunaannya. Teknologi sel kering diawali dengan penemuan baterai sel volta pada tahun 1800 oleh Alessandro Volta. Ia menemukan bahwa arus listrik kontinyu dapat dihasilkan dengan menggunakan elektrolit tertentu sebagai penghantar untuk memicu reaksi antara logam dan elektroda. Pada tahun 1836, ahli kimia Inggris, John F. Daniel, mengembangkan baterai elektrokimia sel primer yang menghasilkan arus listrik lebih stabil dibandingkan baterai sel volta. Sel primer ini kemudian dikembangkan pada tahun 1859 oleh fisikawan Perancis, Gaston Plante, menjadi sel sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery). Empat puluh tahun kemudian di Swedia, Waldemar Jungner menciptakan baterai Ni-Cd (nikel kadmium) yang memakai nikel sebagai elektroda positif dan kadmium sebagai elektroda negatif. Baterai Ni-Cd mulai diproduksi massal dan dipasarkan pada tahun 1946 (Hamilton, 2003). Sejak saat itu produk baterai sekunder pun bermunculan dengan beragam spesifikasinya, mulai dari baterai Li-ion/lithium ion (1960), baterai NiMH/nikel metal hidrida (1980) dan baterai Li-Po/lithium polimer (1996). Perkembangan teknologi sel kering baterai pun masih berlangsung hingga saat ini, terutama demi memenuhi kebutuhan energi perangkat elektronik mobile yang marak digunakan oleh masyarakat modern. Seiring berjalannya waktu, dunia masa kini telah dipenuhi dengan beragam perangkat elektronik mobile (gadget) berukuran mini nan mutakhir yang menunjang aktivitas manusia modern. Mulai dari personal computer, laptop, netbook, notebook, tablet, e-book reader, mobile phone, smartphone dan beragam gadget lainnya. Penggunaan gadget pun seakan-akan telah
2 menjadi kebutuhan pokok dalam komunikasi masyarakat masa kini. Menurut penelitian lembaga riset global Nielsen yang dirilis Februari 2013, lebih dari 80% penduduk di Australia, Brazil, China, India, Italia, Rusia, Korea Selatan, Inggris dan Amerika Serikat, aktif menggunakan perangkat gadget.
Persentase Penduduk
Persentase Pengguna Gadget di Beberapa Negara
86%
84%
Australia Brazil
97%
98%
Italia
Russia
99%
97%
89%
94%
81%
China
India
Korea Inggris Amerika Selatan Serikat
Negara Gambar 1.1 Persentase pengguna gadget di beberapa negara. Sumber: Nielsen (2013) Sementara di Indonesia, saat ini tercatat 41,3 juta orang sudah menggunakan teknologi smartphone dan 6 juta orang menggunakan tablet. Angka ini didapatkan dari hasil studi Yahoo dan Mindshare bertajuk “Getting Mobile Right” yang dirilis pada Oktober 2013. Pihak Yahoo dan Mindshare juga memprediksi bahwa di tahun 2017 mendatang, akan ada sekitar 103,7 juta pengguna smartphone dan 16,2 juta pengguna tablet di Tanah Air. Keterjangkauan harga, beragamnya pilihan dan kemudahan akses internet menjadi beberapa faktor yang membuat pertumbuhan smartphone di Indonesia akan semakin tinggi dalam beberapa tahun ke depan. Tingginya jumlah pengguna gadget akan diikuti pula dengan peningkatan aktivitas harian yang bergantung pada gadget. Hasil riset Nielsen berjudul “Indonesia Smartphone Consumer Insight” yang dirilis Mei 2013 menunjukkan bahwa setiap harinya, rata-rata orang Indonesia menggunakan
3
smartphone tiga kali lipat lebih lama dibandingkan pengguna di Amerika, yakni sekitar 189 menit per hari. Aktivitas penggunaan gadget tertinggi yaitu untuk keperluan chatting dengan persentase mencapai 90%, disusul browsing (71%), jejaring sosial (64%), akses forum dan blogging (41%), App Store (32%), video on demand (27%), sharing konten (26%), hiburan (25%), jurnalistik pemberitaan (24%) dan surat-menyurat elektronik (17%). Banyaknya aktivitas yang bergantung pada gadget, baik smartphone maupun tablet, jelas berdampak langsung terhadap konsumsi energi baterai gadget yang lebih besar. Oleh sebab itu, banyak vendor gadget yang menyediakan baterai Li-ion dengan kapasitas yang cukup besar. Namun keberadaan baterai Li-ion berkapasitas besar ternyata belum cukup untuk memenuhi kebutuhan penggunanya saat sedang berada di luar rumah, jauh dari sumber listrik atau saat sedang melakukan perjalanan panjang. Sehingga dibutuhkan sumber pengisian baterai yang portabel dan fleksibel. Adalah power bank, portabel charger yang berfungsi menyimpan dan mentransfer arus untuk mengisi ulang baterai Li-ion pada gadget. Power bank umumnya tersusun atas material Li-Po (lithium polimer) yang dapat diisi ulang, sekaligus mengisi ulang baterai gadget.
Gambar 1.2 Power bank dan kabel konektornya. Sumber: mtgroupmt.com (2013) Kapasitas power bank biasanya dinyatakan dalam satuan mAh (mili Ampere hour). Semakin besar nilai mAh-nya, maka frekuensi penggunaan power bank akan semakin tinggi. Sebagai contoh hitungan kasar, power bank
4
berkapasitas 12.000 mAh dapat digunakan untuk mengisi baterai Li-ion gadget yang berkapasitas 2.000 mAh sebanyak enam kali. Walaupun pada kenyataannya tidak demikian, dikarenakan ada faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses pengisian. Penggunaan power bank sangatlah mudah, pengguna hanya perlu mengisi arus ke alat ini hingga penuh, selanjutnya saat baterai gadget mulai melemah dan di sekitar pengguna tidak ada sumber listrik, power bank dapat dimanfaatkan untuk mengisi baterai gadget tersebut. Dengan demikian, sebenarnya prinsip kerja power bank sama dengan sel kering baterai sekunder yang dapat diisi ulang (rechargeable battery) dan telah beredar di pasaran. Hanya saja, mayoritas power bank masih dibanderol dengan harga tinggi. Sel kering baterai isi ulang di pasaran tersedia dalam berbagai ukuran, mulai dari ukuran AA, AAA, SC, C, D dan 9 V. Material yang digunakan pun beragam, kebanyakan berupa Ni-MH (nikel metal hidrida) yang berkapasitas hingga 5.000 mAh.
Gambar 1.3 Varian ukuran baterai isi ulang Ni-MH. Sumber: made-in-china.com (2013) Maka dari itu dalam penulisan tugas akhir ini akan dibahas inovasi pembuatan portabel charger berbasis baterai AA isi ulang Ni-MH. Baterai AA Ni-MH dipilih karena secara konsep, kesesuaian nilai tegangannya dapat menghantarkan arus ke baterai Li-ion gadget, serta dapat pula menerima hantaran arus dari adaptor 5 V. Umumnya baterai Li-ion pada gadget
5 memiliki tegangan 3,7 V dan adaptor memiliki output tegangan 5 V. Sementara empat buah baterai Ni-MH yang disusun seri memiliki tegangan sekitar 4,8 V (tegangan satu baterai Ni-MH sebesar 1,2 V). Sehingga ketika pengisian baterai gadget, arus dapat mengalir dari rangkaian seri empat buah baterai Ni-MH (4,8 V) ke baterai gadget (3,7 V). Pun saat pengisian baterai Ni-MH, arus dapat mengalir dari adaptor (5 V) ke rangkaian seri empat buah baterai Ni-MH (4,8 V). Konsep ini sesuai teori dasar bahwa arus akan mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Ilustrasinya ditampilkan pada Gambar 1.4 berikut.
Gambar 1.4 Konsep inovasi power bank dari baterai AA Ni-MH.
Keuntungan dari inovasi pemanfaatan baterai AA Ni-MH sebagai material portabel charger di antaranya dari segi ekonomi, biaya produksinya bisa jadi lebih murah, terutama jika menggunakan baterai AA Ni-MH keluaran China yang memiliki kapasitas cukup tinggi dengan harga yang murah. Selain itu, jika portabel charger berbasis baterai AA Ni-MH kehabisan daya dan pengguna tidak sempat mengisinya, maka baterai Ni-MH tersebut dapat diganti sementara dengan baterai AA primer seperti baterai alkaline ataupun seng-karbon (Zn-C) yang biasa dijual di pasaran. Karya inovatif yang sederhana ini dimungkinkan untuk menjadi produk usaha di bidang teknologi, sehingga perlu dikemas dan diteliti lebih lanjut di masa mendatang. Penulis memberikan nama produk ini Gama Powerbatik, dengan desain kemasan batik khas Indonesia yang mendunia. Gama Powerbatik dirancang dengan 5 variasi corak batik yang juga mencerminkan besar kapasitas masing-masing power bank. Gama Powerbatik akan dibuat dengan beberapa variasi kapasitas produk, mulai dari 2.000, 2.300, 2.700, 2.800 dan 4.700 mAh, sesuai dengan ketersediaan baterai Ni-MH di pasaran.
6 1.2 Rumusan Permasalahan Berdasarkan uraian di atas, maka rumusan masalah yang diangkat dalam penelitian tugas akhir ini adalah: 1. Bagaimanakah proses pembuatan power bank Gama Powerbatik berbasis baterai AA Ni-MH? 2. Bagaimanakah pula spesifikasi dan uji efektifitas penggunaannya, dengan variasi baterai sumber dan gadget yang diujikan?
1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah: 1. Merumuskan proses pembuatan power bank Gama Powerbatik berbasis baterai AA Ni-MH. 2. Mengetahui spesifikasi dan efektifitas penggunaan produk ini, dengan variasi baterai sumber dan gadget yang diujikan.
1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah: 1. Diharapkan dengan karya ini akan semakin meningkatkan semangat berkarya di kalangan mahasiswa, khususnya bagi perkembangan teknologi inovatif yang murah dan sederhana. 2. Bagi masyarakat, karya inovatif ini diharapkan mampu menjawab kebutuhan akan perangkat power bank atau portabel charger yang murah dan mudah dikembangkan secara mandiri. 3. Bagi pemerintah, semoga karya ini dapat berperan serta dalam meningkatkan daya saing anak bangsa di bidang industri dan teknologi.
