Pada
tahun 2020 mendatang diperkirakan kebutuhan energy akan bertambah sekitar 40
persen dari kebutuhan saat ini. Teknologi Termoelektrik merupakan sumber
alternative utama dalam menjawab kebutuhan energy tersebut. Di samping relative lebih ramah lingkungan, teknologi
ini sangat efisien, tahan lama dan juga mampu menghasilkan energy dalam skala
besar maupun kecil.
Teknologi
termoelekrik bekerja dengan mengkonversikan atau mengubah energy panas menjadi
energy listrik secara langsung(generator
termoelektrik ).
Atau sebaliknya yaitu dari
energy listrik menghasilkan dingin(Pendingin termoelekrik). Untuk dapat menghasilkan listrik material Termoelektrik
cukup diletakkan dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin.
Dari rangkaian ini akan dihasilakan sejumlah listrik dengan sesuai dengan jenis
bahan yang dipakai.
Kerja
Pendingin Termoelektrik pun tidak jauh berbeda. Jika material Termoelektrik
dialiri listrik, panas yang ada disekitarnya akan terserap. Dengan demikian
untuk mendinginkan udara tidak diperlukan compressor pendingin seperti halnya
di mesin-mesin pendingin konvensional.
Voyager
I dan II adalah Pesawat ruang angkasa
yang memanfaatkan teknologi Termoelektrik. Voyager yang diterbangkan NASA tahun
1977 ini dirancang khusus untuk terbang menjauhi Tata Surya sehingga solar sell tidak dapat dipergunakan.
Dalam
menempuh perjalanan yang sangat jauh itu diperlukan pula energy yang besar dan
stabil untuk mengirimkan data ke Bumi. Untuk itulah Voyager menggunakan
teknologi Termoelektrik dengan plutonium -238 sebagi sumber panasnya (Radioisotop
Thermoelectric Generator- RTGs). Sistem ini mampu membangkitkan listrik sebesar
400 watt, serta secara kontinu dan tanpa perawatan apa pun, Voyager tetap dapat
mengirimkan data walau sudah terbang
selama 30 tahun.
Keberhasilan
ini memberika peluang luas dalam aplikasi lainnya. Salah satunya adalah yang
dikerjakan Nissan, dengan memanfaatkan panas dari mesin mobil.
Seperti yang kita ketahui, dari 100% bahan
bakar yang dipakai, hanya sekitar 30% yang dipergunakan untuk menggerakan
mobil. Sebagian besar energy terbuang dalam bentuk panas di Radiator dan gas
buangan. Diantara kedua panas tersebut, gas buangan memiliki perbedaan panas
lebih tinggi, yakni sekitar 300-700 derajat Celsius sehingga lebih baik untuk
dikonversikan menjadi energy penggerak mobil. Dengan memanfaatkan gas buangan
ini, mobil- mobil produksi Nissan mampu menghemat bahan bakar sebesar 10 %.
Contoh
menarik lainnya adalah yang dilakukan oleh Seiko co ltd. Seiko memasarkan jam
tangan Termoelektrik sejak tahun 1998 dengan nama Seiko Thermic. Jam tangan ini
memanfaatkan perbedaan suhu tubuh dan suhu sekitarnya. Bahan yang digunakan
yaitu bismuth- tellurium yang mampu menghasilkan listrik sebesar 0,2 Mv/oc.
Jika 1000 buah material tersebut dipasangn seri tentu akan menghasilkan energy
listrik sebesar 0,2 v dalam setiap perbedaan 1 0C. Untuk itu, Seiko membuat
unit pembangkit listrik terdiri atas 10 buah modul Termoelektrik yang masing-
masing berisi 100 kawt mikro. Dari setiap unit inilah dihasilkan energy listrik
sebesar 0,15 v untuk mengisi baterai
litium tersebut.
Aplikasi
dalam pendingin Termolistrik lebih luas lagi. Pendingin wine di hotel Jepang
sudah banyak menggunakan teknologi ini. Pendinginan energy Termoelektrik dapat
diletakkan dengan leluasa di bawah tempat tidur karena tidak menimbulkan suara
dan getaran.
Mitsubishi saat ini juga sudah
memproduksi kulkas Termoelektrik yang mampu menghemat energy sebesar 20% dibandingkan dengan kulkas biasa. Dalam
dunia computer Termoelektrik dipergunakan untuk mendinginkan CPU computer.
Toshiba
mengembangkan sebuah alat yang dapat mendinginkan sumber panas itu sendiri.
Panas yang dihasilkan dari sumber panas dalam computer digunakan untuk
membangkitkan listrik, kemudian listrik
itu dipergunakan unntuk memutar kipas yang diarahkan ke sumber panas.
Perangkat ini mampu menurunkan panas sekitar 32 Oc.
Jika
alat ini ditambahkan dengan alat pengontrol, tentu bisa dikontrol pula suhu yang
ingin dicapai oleh sumber panas tersebut, tanpa menggunakan energi dari luar,
baik untuk pendinginnya atau pun untuk penghasil listriknya.
Sejarah Penemuan Energi Termoelektrik
Fenomena
Termoelektrik pertama kali dipertemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas
Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian.
Diantara logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut
dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belangan diketahui, hal ini terjadi
karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan
magnet inilah yang menggerakan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal
dengan efek seebeck.
Penemuan
seebeck ini memberikan inspirasi pada Charles Peltier untuk melihat kebalikan
dari fenomena tersebut. Dia mengalirkan listrik pada dua buah logam yang
direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketiak arus listrik dialirkan, terjadi
penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada
sambungan yang lainnya. Pelepasan dan penyerapan panas ini saling berbalik
begitu arah arus dibalik. Penemuan yang terjadi pada tahun 1934 ini kemudian
dikenal dengan efek Peltier. Efek seebeck dan Peltier inilahb yang kemudian
menjadi dasar pengembangan teknologi termoelektrik.
Setelah
itu, perkembangan termoelektrik tidak diketahui dengan jelas sampai kemudian
dilanjutkkan oleh WW Coblenz pada tahun 1913 yang menggunakan tembaga dan
constantan(campuran nikel dan tembaga). Dengan efisiensi konversi sebesar 0,008
persen, system yang dibuatnya itu berhasil membangkitkan listrik sebesar 0,6 Mw.
Pengembangan Energi Termoelektrik
Banyak
apllikasi lain yang menggunakan energy
Termoelektrik yang sedang dikemb angkan saat ini, seperti pemanfaatan
perbedaan panas didasar laut dan darat atau pemanfaatan perbedaan panas bumi.
Kesulitan terbesar dalam pengembangan energy ini adalah mencari material
termoelektrik yang memilkli efisiensi konversi energy yang tinggi.
Parameter
material Termoelektrik dilihat dari besar figure of merit suatu material. Idealnya, material
Termoelektrik memiliki konduktivitas listrik tinggi dan konduktivitas panas
yang rendah. Namun kenyataanya sangat sulit mendapatkan material seperti inni
karena umumnya jika konduktivitas listrik suatu
material tinggi, konduktivitas panasnya pun juga akan tinggi.
Material yang banyak digunakan saat ini adalah
Bi 2 Te 3, PbTe dan SiGe. Saat ini Bi2 Te3 memilki figure of merit tertinggi.
Namun karena terurai dan teroksidasi pada
suhu diatas 500 0C, pemakaiannya masih terbatas.
Rendahnya figure of merit ini menyebabakan
rendahnya efisiensi konversi yang dihasilkan, dimana saat ini efisiensinya
masih berkisar dibawah 10 %. Nilai ini masih berkurang sampai 5 % stelah
menjadi sebuah system pembangkit listrik. Masih cukup jauh dibandingkan dengan
solar cell yang sudah mencapai 15%.
Namun, Penelitian ini masih terus
berkembang apalagi setelah Yamaha Co.Ltd berhasil menaikkan figure of merit
sebesar 40% dari yang ada selama ini.
Penulis: Anita Rahmawati (15050524028)
0 komentar:
Posting Komentar