Pembangkit Listrik Tenaga Air Arus Rendah

Teknologi Ikan : Pembangkit Listrik Tenaga Air Arus Rendah (Low Water-Current Power Generator)

(http://www.vortexhydroenergy.com/)

Arus pergerakan air sungai dan laut yang pelan bisa dilaporkan bisa menjadi sumber energi alternatif baru yang terjangkau dan dapat dihandalkan. Seorang insinyur dari Universitas Michigan telah membuat sebuah mesin yang bekerja selayaknya seekor ikan yang mampu mengubah getaran destruktif dari aliran fluida menjadi tenaga listrik.

Mesin tersebut dinamakan VIVACE (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy).

VIVACE merupakan alat yang bisa memproduksi energi dari arus air di seluruh dunia karena alat tersebut bekerja pada arus air yang mengalir dengan kecepatan kurang dari 2 knot (2 mil per jam). Hampir semua arus air di bumi berkecepatan kurang dari 3 knot. Turbin dan kincir air membutuhkan kecepatan air minimal 5-6 knot untuk bisa beroperasi dengan efisien.

(http://www.vortexhydroenergy.com/)

Mesin VIVACE ini tidak tergantung pada gelombang, pasang-surut air, turbin ataupun bendungan. Dia adalah suatu sistem hidrokinetik yang sangat unik, yang mengandalkan "getaran-getaran yang diinduksi pusaran (vortex induced vibrations)".

Getaran-getaran yang diinduksi pusaran ini merupakan getaran yang dihasilkan apabila sebuah benda berbentuk bulat atau melengkung dimasukkan dalam fluida yang bergerak, yang bisa berupa air atupun udara. Adanya benda tersebut akan menimbulkan pusaran dengan kecepatan sebesar aliran fluida tersebut. Akhirnya akan terbentuk arus edy, atau pusaran, pada bagian belakang benda tersebut. Pusaran ini ternyata menggerakkan benda, mendorong dan menarik ke arah kiri-kanan atau atas-bawah, tegak lurus dengan arah arus.

Vibrasi serupa telah merobohkan jembatan Tacoma Narrows di Washington pada tahun 1940 dan tower pendingin pada pembangkit listrik Ferrybridge di England pada tahun 1965. Pada air, vibrasi seperti ini sering merusak dermaga, kilang minyak dan bangunan-bangunan pesisir.

"Selama 25 tahun terakhir, para insinyur - termasuk saya - telah mencoba untuk mengurangi vibrasi yang diinduksi pusaran ini. Namun, sekarang di Michigan kami melakukan hal sebaliknya. Kami memacu vibrasi dan menuai kekuatan destruktifnya yang kuat," kata pengembang VIVACE Michael Bernitsas, seorang profesor di Departemen U-M Teknik Kelautan dan Arsitektur Angkatan Laut.

Ikan telah lama diketahui memiliki kemampuan untuk memanfaatkan pusaran air yang menginduksi vibrasi ini dengan baik.

"VIVACE ini meniru teknologi ikan tersebut," kata Bernitsas. "Ikan meliukkan badannya untuk meluncur di antara pusaran-pusaran yang berada didepan badannya. Kekuatan otot mereka sendiri tidak akan mampu melontarkan badan mereka di air dengan kecepatan tersebut oleh karenanya mereka berenang pada alur ikan yang lain."

Meskipun mesin Bernitsas ini tidak mirip ikan, dia mengatakan suatu saat nanti akan menyerupainya. Prototip mesinnya saat ini di lab-nya hanya berupa satu silinder yang terhubung dengan pegas. Silinder tersebut berposisi horisontal melintang aliran air dalam sebuah tangki seukuran trailer. Air dalam tangki tersebut mengalir dengan kecepatan 1,5 knot.

Cara kerja VIVACE adalah sebagai berikut :

Adanya silinder dalam aliran air akan menyebabkan pusaran pada bagian atas dan bawah silinder. Pusaran-pusaran tersebut akan mendorong dan menarik silinder pasif tersebut ke atas dan ke bawah pada pegasnya, yang akan menimbulkan energi mekanik. Kemudian, mesin mengubah energi mekanik tersebut menjadi listrik.

Cukup beberapa silinder saja sudah mencukupi untuk menyuplai kapal yang sedang berhenti, atau mercusuar, kata Bernitsas. Silinder-silinder ini dapat disusun berderet. Dia juga mengatakan mesinnya bisa mencukupi untuk 100.000 rumah.

Oleh karena osilasi pada VIVACE ini lambat, diteorikan bahwa sistem tersebut tidak akan membahayakan kehidupan air, sebagaimana bendungan dan turbin mampu merusak.

Bernitsas mengatakan energi VIVACE akan bernilai 5,5 sen per kilowatt jam. Energi angin bernilai 6,9 sen per kilowatt jam, 4,6 sen untuk tenaga nuklir dan 16-48 sen untuk tenaga surya (tergantung tempat).

Bernitsas mengatakan, bila kita mampu mendulang 0,1% energi samudera saja, kiata akan mampu mencukupi 15 milyar orang.

Akhir-akhir ini banyak ilmuwan telah melakukan bermacam penelitian yang akhirnya menemukan sebuah alat yang mampu menciptakan tenaga listrik dari sungai Detroit. Mereka telah bekerja selama 18 bulan untuk membuat pilot projeknya.

(untuk melihat video dan animasinya bisa dilihat di http://www.vortexhydroenergy.com/)

Analisis Inti Es Greenland Menunjukkan Perubahan Iklim yang Drastis

Informasi yang didapat dari inti es Greenland oleh sebuah tim saintis internasioanal yang menunjukkan bahwa dua suhu bagian besar belahan bumi utara meningkat ketika mendekati akhir zaman es 11.500 tahun yang lalu berhubungan dengan pergeseran dasar sirkulasi atmosfer.

Inti es menunjukkan bahwa bagian utara belahan bumi terbentuk secara singkat dari tahun es 14.700 tahun yang lalu dengan 22 derajat Fahreheit hanya dalam waktu 50 tahun, kemudian kembali ke kondisi es sebelum tiba-tiba memanas lagi kira-kira 11.700 tahun yang lalu. Dan secara mengejutkan bukti pusat es Greenland menunjukkan adanya “pengaturan” besar-besaran pada sirkulasi atmosfer di belahan bumi utara yang berhubungan dengan lonjakan temperatur, dimana setiap pengaturan memerlukan waktu satu atau dua tahun, sebut peneliti.

Penemuan baru diharapkan dapat membantu saintis mengembangkan permodelan komputer yang telah ada untuk memprediksi perubahan iklim yang akan datang akibat meningkatnya efek rumah kaca di atmosfer yang meningkatkan suhu global.

Tim menggunakan perubahan pada tingkat debu dan isotop air stabil dalam lapisan es tahunan sepanjang 2 mil dari pusat es Greenland, yang terbentuk dari lembaran-lembaran es dari tahun 1998 sampai dengan 2004, untuk menggambarkan temoeratur masa lalu dan turunya salju. Paper mereka dipublikasikan pada 19 juni oleh Science Express, versi online sains.

Inti es – dianalisa dengan mikroskop powerful – yang diambil sebagai bagian dari proyek inti es Greenland Utara oleh Dorthe Dahl-Jensen pimpinan proyek pusat es dan iklim dari Institut Neils Bohr Universitas Copenhagen. Studi termasuk 17 co investigator dari Eropa, satu dari Jepang dan dua dari USA-- Jim White dan Trevor Popp dari Universitas Colorado di Boulder.

“Kami telah menganalisa perubahan dari periode akhir glasial hingga periode pemanasan interglasial sekarang, dan perubahan iklim yang terjadi tiba-tiba, seperti ada seseorang yang menekan tombol,” kata Dahl- Jenson.

Menurut peneliti, periode peringatan keras pertama mulai dari 14.700 sampai 12.900 tahun yang lalu ketika kondisi super beku kembali sekitar 1.200 tahun sebelum permulaan kejadian hangat tajam. Dua kejadian ini menunjukkan kecepatan proses perubahan iklim alami yang belum ada sebelumnya di inti es, sebut White, direktur Institut CU-Boulder.

“Kita mulai memisahkan urutan perubahan iklim tiba-tiba ini,” sebut White, yang didanai oleh National Science Foundation's Office of Polar Programs. “Karena perubahan iklim yang cepat akan menantang masyarakat manapun bahkan yang paling modern dan mampu beradaptasi, maka mengetahui asal mula dan evolusi perubahan iklim merupakan pertanyaan iklim yang paling mendesak untuk dijawab.”

“Kedua kejadian dramatis itu dimulai dengan menurunnya deposisi debu Greenland, yang mengindikasikan suhu tropis lebih tinggi dan banyaknya hujan di gurun Asia,” tambah White. Tim percaya pemanasan tropis kuno membuat perubahan atmosfer di khatulistiwa, intensifnya badai laut pasifik, mencairnya es laut atlantis utara dan panas atmosfer di Greenland dan belahan bumi utara.

“Kami mengusulkan beberapa kejadian yang dimulai di dekat khatulistiwa dan menyebabkan perubahan laut dan atmosfer yang menunjukkan anatomi perubahan iklim tiba-tiba,” tulis pengarang. White memiripkan kejadian ini dengan pergeseran arus panas di Amerika Utara yang menyebabkan munculnya badai di sana.

“Kita tahu itu akan terjadi tapi tidak tau kapan. Pertanyaannya adalah dapatkah kita melihat gejalanya sebelum itu terjadi?. Jika tidak kita sama seperti meluncur cepat di jalan sempit dan berharap tak ada tikungan di depan”, tambah White. “Nah dengan catatan tahunan es ini kita dapat menunjukkan suhu dan tingkat penyerapan sebelumnya, isi atmosfer kuno dan bahkan bukti waktu dan besarnya badai, kebakaran dan letusan gunung berapi”.

Sumber : ScienceDaily

Metode Baru Pendorong Pesawat Luar Angkasa

ScienceDaily – Dalam film Star Wars tidak pernah nampak sekalipun pesawat-pesawat antar bintang digerakkan dengan roket. Bahkan dalam film tersebtu kita jumpai sebuah pesawat kemudi tunggal yang ukurannnya kecil bisa lepas landas dari sebuah planet kemudian sampai ke luar angkasa dan kemudian bergerak dengan warp-speed menuju sistem bintang lain.

Meskipun itu hanya dalam sebuah film, ternyata beberapa waktu yang lalu beberapa peneliti dari NASA Amerika menemukan sebuah metode baru pendorong pesawat luar angkasa yang tidak memakai tenaga roket. Sistem pendorong tersebut diberi nama M2P2 (Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion). Para ilmuwan Universitas Washington meyakini, sistem M2P2 tersebut bisa memberikan daya dorong yang sangat besar pada pesawat, bahkan sampai 10 kali kecepatan pesawat luar angkasa saat ini.

NASA Institute for Advanced Concepts beberapa waktu yang lalu memberikan hibah sebesar $500.000 kepada tim UW yang dikepalai oleh ahli geofisika Robert Winglee untuk melanjutkan riset tentang Mini-Magnetospheric Plasma Propulsion. Bila kerja laboratorium dan pengujian luar angkasa sukses, dia mengharapkan dalam 10 tahun pesawat yang ditenagai dengan M2P2 bisa diluncurkan, yang akan menjadi pesawat pertama yang akan meninggalkan sistem Tata Surya.

Sumber : http://www.ess.washington.edu/Space/M2P2/theory.html

Meskipun hal itu memerlukan kerja keras, dengan memperhatikan pesawat luar angkasa yang kita luncurkan dengan Voyager 1 pada tahun 1977 sekarang berjarak 6,8 juta mil dari bumi, yang masih dalam lingkungan Tata Surya.

Winglee, seorang Lektor geofisika, telah mengerjakan M2P2 selama 9 bulan bersama dengan profesor geofisika George Parks dan John Slough, seorang Lektor riset pada aeronautika dan astronautika. Mereka mengembangkan sebuah prototip dan menyiapkan pengujian di Laboratorium Redmond Plasma Physics UW.

Sistem mereka akan menggunkan sebuah kamar plasma seukuran 10 x 10 inch, yang dikaitkan pada sebuah pesawat. Sel-sel surya dan koil-koil solenoid akan memberi tenaga dengan menciptakan plasma termagnetisasi dengan rapat, atau gas terionkan, yang akan melontarkan sebuah medan elektromagnet sejauh radius 10 – 12 mil di sekeliling pesawat. Medan magnet tersebut akan berinteraksi dengan angin matahari sehingga mucul gaya dorong.

Sumber : http://www.ess.washington.edu/Space/M2P2/theory.html

Pembuatan medan magnet ini serupa dengan pembentangan sebuah layar raksasa yang akan didorong oleh angin matahari, yang bergerak dengan kecepatan 780.000 sampai 1,8 juta mil per jam. Itu adalah energi yang cukup untuk menggerakkan pesawat luar angkasa seberat 300 pon pada kecepatan sampai 180.000 mil per jam atau 4,3 juta mil per hari. Sementara pesawat ulang alik saat ini terbang dengan kecepatan hanya 18.000 mil per jam atau 430.000 mil per hari.

Pada kecepatan tersebut, pesawat luar angkasa yang ditenagai M2P2 yang diluncurkan hari ini akan mencapai Voyager 1 dalam 8 tahun, sementara Voyager 1 sendiri perlu waktu 22 tahun untuk mencapai posisinya sekarang (publikasi ini ditulis tahun 1999). Ide pembuatan M2P2 muncul dari penelitian jet plasma yang terbentuk di sekitar bintang muda, dan direalisasikan dengan didanai oleh NASA.

Sistem tersebut memiliki nilai keuntungan melebihi layar matahari (solar sail), yang ukurannya sangat besar, lembaran material tipis reflektif seperti Mylar yang mampu menjadikan cahaya matahari menjadi gaya dorong. Tabung plasma M2P2 jauh lebih ringan dan ramping daripada layar matahari. Hanya butuh tenaga beberapa kilowatt saja dengan tambahan 100 pon propelan. Meskipun alat ini tergolong mahal, namun dengannya akan sangat menghemat biaya keseluruhan misi dan akan mempermudah akses ke planet-planet, begitu kata Winglee.

Meski demikian, masih banyak pula orang yang mengatakan, “Itu masih kurang cepat.” (karena mereka sudah tercekoki dengan film Star Trek). Orang-orang tersebut menginginkan sebuah kecepatan warp sehingga mereka bisa pergi ke sistem tata surya yang lain.

Akan tetapi, warp drive pada Star Trek dan pendorong hyperdrive pada film Star Wars, yang keduanya bisa mencapai kecepatan cahaya (186.000 mil per detik dalam vakum), tidak mungkin dicapai dengan pemahaman sekarang akan hukum-hukum fisika.

Untuk sekarang, setidaknya, pendorong plasma mampu menjadi pilihan terbaik untuk sistem pendorong fiksi. Jika pengujian M2P2 berhasil, Winglee mengharapkan penggunaan perdana mesin tersebut akan segera tergapai.

Transistor Grafin : Untuk Prosesor Super Cepat

Tahukah berapa kecepatan prosesor komputermu saat ini? Kecepatan prosesor notebook atau netbookmu saat ini? Tahukah berapa kecepatan prosesor komputer tercepat saat ini? Ternyata semua masih dalam angka Mega Hertz (MHz) atau Giga Hertz (GHz).

Pernahkah membayangkan bagaimana rasanya menggunakan komputer super cepat dengan kecepatan prosessor 40 Terra Hertz (40.000 GHz)?

Inilah yang sedang didesain oleh seorang profesor teknik fisika bernama Walter de Heer. Pada tahun 2008 lalu dia menemukan sebuah bahan untuk membuat semikonduktor guna dipakai dalam perangkat eletronik termasuk prosesor komputer. Bahan tersebut adalah grafin, suatu bentuk baru dari karbon. Selama ini bahan semikonduktor yang digunakan dalam sirkuit elektronik berasal dari silikon. Material yang banyak kita temui dalam isi pensil.

Sebelumnya telah dibuat model-model karbon yang diperkirakan bisa menjadi bahan semikonduktor yang lebih baih dari silikon. Dan ternyata menurut model tersebut grafin salah satu yang paling cocok.. Satu lapis karbon dengan ketebalan 1 atom dapat dibuat menjadi transistor dengan kecepatan ratusan kali lebih cepat daripada transistor silikon saat ini. Bersama dengan laboratorium Lincoln MIT, Walter membuat ratusan transistor grafin pada sepotong chip. Hasilnya makin menguatkan bahwa grafin bisa menjadi bahan transistor generasi masa depan.

Dia menambahkan, komputer berbasis transistor silikon saat ini hanya bisa menjalankan sejumlhha operasi saja per detiknya tanpa over heating. Namun dengan grafin, elektron bisa bergerak lebih cepat hampir-hampir tanpa hambatan sehingga panas yang diihasilkan juga kecil. Terlebih lagi,, bahan grafin sendiri adalah bahan konduktor panas sehingga panas yang dihasilkan bisa segera dihilangkan dengan cepat. Oleh karenanya elektronik berbasis grafin akan bekerja dengan jauh lebih cepat.

“Saya meyakini bahwa kita bisa membuat (prosesor) terra hertz – sebuah faktor 1000 kali dari giga hertz.” tandas Walter.

Selain menjadikan koomputer lebih cepat, barang-barang elekktronik berbasis grafin akan sangat bermmanfaat untuk teknologi komunikasi dan imaging yang memerlukan transistor ultra cepat.

Penggunaan grafin pertama adalah pada aplikasi freekuensi tinggi seperti imaging gelombang terahertz, yang dapat digunakan untuk mendeteksi senjata tersembunyi.

Selain pada kecepatannya ada nilai lebih lagi dari grafin dibandingkan silikon. Silikon tidak bisa “diukir” menjadi sirkuit elektronik dengan ukuran lebih kecil dari 10 nanometer tanpa kehilang properti elektroniknya. Namun grafin akan tetap sama propertinya – bahkan properti elektroniknya makin tinggi – pada ukuran 1 nanometer.

Ketertarikan terhadap grafin bermula dari penelitian nanotube karbon. Nanotube karbon, yang pada dasarnya merupakan lembaran grafin yang digulung menjadi silinder, mempunyai properti elektronik yang bisa menjadi komponen elekktronik kinerja tinggi.

Walter membuat sirkuit elektronik pada grafin tersebut dengan metode yang sama untuk membuat sirkuit silikon. Dan oleh karenannya sekarang perusahaan-perusahaan semikonduktor berbondong-bondong mengajukan kerjasama dengan sang profesor.

Meskipun demikian, dengan banyaknya kelebihan grafin dibandingkan silikon ternyata grafin masih menyisakan 1 masalah mendasar. Silikon meski transfer elektronnya tidak secepat grafin tapi dia bisa bertindak seperti saklar, kadang bisa meneruskan arus kadang menyetop arus. Ini karakter bahan yang dibutuhkan untuk sebuah prosesor.

Sedangkan grafin konduktivitasnya memang sangat tinggi tapi dia tidak bisa bertindak sebagai saklar. Grafin sulit menjadi penyetop arus, karena resistansinya terlalu kecil dan konduktivitasnya tidak bisa dibuat nol. Konduktivitas yang tinggi akan sangat bermanfaat pada aplikasi-aplikasi tertentu semisal transistor frekuensi tinggi untuk keperluan imaging dan komunikasi. Namun sangat tidak efisien bila digunakan sebagai transistor prosesor komputer.

Meski ada kelemahan tersebut, sang profesor tidak kalah akal. Prof. Walter menjelaskan dalam sebuah seminarnya bahwa grafin bisa dibuat menjadi semikonduktor dengan 3 cara.

Pertama, dengan membuat grafin tersebut menjadi pita sempit & tipis sehingga akan menaiikan resistensinya. Dan cara kedua, dengan memodifikasi grafin secara kimiawi. Cara ketiga dengan meletakkan selapis grafin di atas substrat tertentu.

Modifikasi pita grafin dengan oksigen bisa menginduksi karakteristik semikonduktor pada grafin, jelasnya. Dengan menggabungkan ketiga metode ini, sangat dimungkinkan untuk menciptakan perilaku saklar yang dibutuhkan transistor dalam prosesor komputer.

Sekarang perusahaan-perusahaan raksasa elektronik, Hewlett-Packard, IBM, dan Intel berduyun-duyun meneliti grafin untuk pengembangan produk mereka di masa depan.

Bagaimana, ingin segera merasakan komputer berprosesor 40 Terra Hertz? Kita tunggu saja.