TUNGKU PENGHASIL LISTRIK
(RANCANG BANGUN TUNGKU TRADISIONAL DAN PENERAPAN THERMOELECTRIC SEBAGAI PENGONVERSI ENERGI PANAS
MENJADI LISTRIK UNTUK MEMENUHI KEBUTUHAN LISTRIK DI PEDESAAN)
Oleh :
Ari Eko Cahyono
PROGRAM STUDI INFORMATIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Tungku merupakan alat masak tradisional yang masih digunakan hingga
sekarang khususnya di daerah pedesaan, hal tersebut dikarenakan oleh
beberapa faktor seperti sulitnya dalam mendistribusikan kompor gas ke
pedesaan hingga takutnya warga masyarakat desa untuk menggunakan
kompor gas. Tungku masak di Indonesia biasanya terbuat dari batu, tanah liat,
serta tungku cetak dengan sistem cor. Desain tungku berbentuk persegi
panjang dengan tinggi antara 30 cm sampai 50 cm dengan dua lubang yang
berada diatasnya. Tungku tersebut biasanya menggunakan kayu sebagai bahan
bakarnya, kayu juga merupakan salah satu faktor masih dipertahankannya
penggunaan tungku sampai saat ini karena ketersediaannya yang melimpah di
daerah pedesaan. Dalam kesehariannya, tungku digunakan bisa mencapai
lebih dari 4 jam dan apabila bara didalam tungku tidak dimatikan secara
paksa, maka tungku akan tetap mengeluarkan panas lebih dari 6 jam. Kondisi
tersebut bergantung pada banyaknya penggunaan bahan bakar kayu. Pada saat
digunakan tungku mengeluarkan banyak kalor panas akan tetapi hanya
sebagian kecil kalor panas yang digunkan untuk memasak. Sebagian besar
kalor panas yang keluar tidak dimanfaatkan lagi dan hanya terbuang sia-sia.
Di sisi lain, daerah pedesaan biasanya masih belum bisa merasakan listrik
dari pemerintah karena susahnya akses menuju suatu desa tersebut. Meskipun
terdapat beberapa daerah pedesaan yang sudah bisa merasakan listrik dari
pemerintah, akan tetapi apabila terjadi kerusakan pada jaringan listrik seperti
trafo maka di daerah desa tersebut tidak bisa merasakan listrik lagi dan butuh
waktu lama dalam proses perbaikan karena sulitnya akses jalan menuju
pedesaan. Padahal, listrik sangatlah bermanfaat untuk menunjang kehidupan
di pedesaan khusunya jika ditinjau dari segi sosial.
Tungku sebagai alat masak yang masih dipertahankan di daerah pedesaan
dapat memiliki nilai fungsional lebih apabila digunakan sebagai sumber energi
listrik. Nilai tambah ini dapat memenuhi ketersediaan listrik di daerah
pedesaan yang belum terjangkau oleh listrik atau dapat sebagai alat penyedia
cadangan listrik apabila sewaktu waktu terjadi kerusakan pada jaringan listrik
di pedesaan. Oleh karena itu peneliti berinisiatif untuk menciptakan inovasi
tungku listrik untuk mengkonversikan energi panas menjadi energi listrik
yang mudah dalam pengadaan bahan dan penggunaannya.
B. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini, diantaranya :
1. Untuk mengetahui pembuatan tungku listrik pengonversi energi panas
menjadi energi listrik dengan memanfaatkan kalor panas yang
terbuang akibat pemakaian tungku tradisional untuk memenuhi
kebutuhan listrik di pedesaan.
2. Untuk mengetahui cara kerja alat pengonversi energi panas menjadi
energi listrik dengan memanfaatkan kalor panas yang terbuang akibat
pemakaian tungku tradisional untuk memenuhi kebutuhan listrik di
pedesaan.
C. Perumusan Masalah
Dari latar belakang masalah di atas, terdapat perumusan masalah
diantaranya :
1. Tungku tradisional yang masih dipakai mengeluarkan banyak kalor
panas, kalor panas tersebut digunakan untuk memasak oleh penduduk
setempat, akan tetapi hanya sebagian kalor panas saja yang
dimanfaatkan dan sisanya terbuang sia-sia.
2. Di sebagian daerah pedesaan yang ada di Indonesia masih sulit
terjangkau oleh listrik, padahal listrik sangatlah dibutuhkan untuk
menunjang kegiatan masyarakat pedesaan ditinjau dari segala aspek.
Dari perumusan masalah tersebut, terdapat pertanyaan penelitian,
diantaranya :
1. Bagaimana cara pembuatan tungku listrik yang dapat
mengkonversikan energi panas menjadi energi listrik dengan
memanfaatkan kalor panas yang terbuang akibat pemakaian tungku
tradisional untuk memenuhi kebutuhan listrik di pedesaan ?
2. Bagaimana cara kerja alat pengonversi energi panas menjadi energi
listrik dengan memanfaatkan kalor panas yang terbuang akibat
pemakaian tungku tradisional untuk memenuhi kebutuhan listrik di
pedesaan ?
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Kajian Pustaka
1. Konsep Thermoelectric
Modul Thermoelectric yaitu alat yang mengubah energi panas dari
gradien temperatur menjadi energi listrik atau sebaliknya dari energi listrik
menjadi gradien temperatur. Banyak pembahasan mengenai dampak
terhadap efisiensi perubahan panas ke listrik pada aplikasi thermoelectric
generator atau thermoelectric cooling. Thermoelectric generator
didasarkan pada efek Seedbeck. Jika panas diterapkan pada rangkaian di
persambungan dari dua konduktor yang berbeda, arus listrik akan
dihasilkan. Ini adalah perangkat solid state dan tidak seperti dinamo yang
mempunyai bagian bergerak sehingga tidak menimbulkan suara saat
bekerja.
a. Thermoelectric Generator
Thermoelectric generator didasarkan pada efek Seebeck. Jika
panas diterapkan pada rangkaian di persambungan dari dua konduktor
yang berbeda, arus listrik akan dihasilkan. Ini adalah perangkat solid
state dan tidak seperti dinamo yang mempunyai bagian bergerak
sehingga tidak menimbulkan suara saat bekerja. Efek ini ditemukan
pada tahun 1821 oleh Thomas Johann Seebeck. Thomas Johan
Seebeck mengamati bahwa besarnya tegangan yang dihasilkan
sebanding dengan perbedaan temperature dan bergantung pada tipe
bahan konduktor, tetapi tidak terpengaruh persebaran temperature
sepanjang konduktor.
b. Thermoelectric Cooling
Perangkat thermoelectric cooling didasarkan pada efek Peltier.
Jika arus listrik melewati rangkaian dari dua konduktor yang tidak
sama, di situ akan terjadi kenaikan atau penurunan temperature di
persambungan bergantung dari arah aliran arus listrik. Ditemukan oleh
Jean Peltier pada tahun 1834 dan kemudian diperluas oleh Emil Lenz
pada tahun 1838. Lenz menunjukkan bahwa air dapat membeku ketika
diletakkan pada persambungan bismuth-antimony dengan melewatkan
arus listrik melalui persambungan tersebut. Dia juga mengamati
bahwa jika arus listrik dibalik, es dapat meleleh.
2. Tungku
Tungku merupakan alat masak tradisional yang masih digunakan di
berbagai belahan dunia hingga saat ini. Beberapa negara berkembang di
Asia seperti Indonesia masih mengupayakan dan mengembangkan
teknologi tungku masak tradisional. Tungku merupakan salah satu
komponen dalam proses pengolahan makanan yang dapat meningkatkan
kesejahteraan masyarakat, baik dalam skala institusional, industri kecil
maupun rumah tangga (Arisanti, 2001). Tungku masak di Indonesia dibuat
dari berbagai jenis material seperti; tanah liat, batu cadas, batu bata serta
tungku cetak dengan sistem cor.
3. Heatsink
Heatsink (Logam Pendingin) adalah logam yang terbuat dari
alumunium atau tembaga, yang biasa ditemukan diatas processor yang
menancap di motherboard. Selain digunakan untuk mendinginkan
prosesor, heatsink juga digunakan untuk mendinginkan Chipset, RAM,
VGA Card HDD dan sebagainya. Heatsink ini berfungsi untuk membantu
proses pendinginan sebuah processor. Apabila Semakin luas permukaan
perpindahan panas sebuah benda maka akan semakin cepat proses
pendinginan benda tersebut. oleh karena itu heatsink ini sangatlah berguna
untuk kinerja sebuah komputer. Heatsink ini bekerja pada saat proses
penghasilan panas pada komputer bekerja, jika perangkat itu tidak
menghasiklan panas maka heatsink pun tidak akan berputar , Heatsink ini
akan menerima panas dari processor lalu panas yang dihasilkan prosesor
tersebut akan menyebar keseluruh bagian heatsink dengan sama rata.
panas yang dihasilkan prosesor tadi haruslah dibuang, naaah yang
berfungsi untuk membuang panasnya adalah kipas, kipas ini akan
menyemburkan banyak udara keseluruh bagian heatsink dan membuang
seluruh panas yang ada.
4. Radiator
Radiator adalah alat yang berfungsi sebagai penukar panas. Alat ini
digunakan untuk memindahkan energi panas dari suatu medium ke
medium lainnya dengan tujuan untuk mendinginkan medium yang panas
karena suatu proses kerja. Radiator yang biasa dikenal masyarakat pada
umumnya digunakan pada kendaraan bermotor, baik itu sepeda motor,
mobil, truk, maupun kendaraan bermesin lainnya. Namun tidak jarang
radiator digunakan pada mesin yang memerlukan pendinginan ekstra.
Mesin yang memerlukan pendinginan ekstra dapat berupa mesin-mesin
produksi atau mesin-mesin lainnya yang bekerja dalam kondisi kerja berat
atau penggunaan jangka lama. Hal tersebut bertujuan agar performa mesin
tetap tinggi sekaligus efisien. Panas yang dihasilkan oleh mesin akan
diserap oleh sebuah cairan yang bernama radiator coolant yang mengalir
lewat water jacket pada silinder dan kepala silinder. Pada kendaraan,
radiator umunya terletak di depan dan berada didekat mesin atau pada
posisi tertentu yang menguntungkan bagi sistim pendinginan. Hal tersebut
bertujuan agar mesin mendapatkan pendinginan yang maksimal sesuai
kebutuhan mesin. Radiator sendiri terdiri dari tangki air bagian atas (upper
tank), tangki bagian bawah (lower water tank) dan radiator core pada
bagian tengahnya.
B. Kerangka Pikir
Gambar 1Kerangka Pikir
Tungku merupakan alat masak tradisional yang masih digunakan
hingga sekarang khususnya di daerah pedesaan. Tungku tersebut biasanya
menggunakan kayu sebagai bahan bakarnya, kayu juga merupakan salah
satu faktor masih dipertahankannya penggunaan tungku sampai saat ini
karena ketersediaannya yang melimpah di daerah pedesaan. Di sisi lain,
daerah pedesaan biasanya masih belum bisa merasakan listrik dari
pemerintah karena susahnya akses menuju suatu desa tersebut. Tungku
sebagai alat masak yang masih dipertahankan di daerah pedesaan dapat
memiliki nilai fungsional lebih apabila digunakan sebagai sumber energi
listrik. Nilai tambah ini dapat memenuhi ketersediaan listrik di daerah
Digunakan sebagai alat masak di daerah
pedesaan yang hingga kini tetap dipertahankan eksistensinya
Api yang digunakan untuk memasak tidak
sepenuhnya digunakan, sebagian
besar kalor panas terbuang
Kalor panas dapat diubah menjadi
energi listrik
Akan lebih berguna jika memiliki fungsi
lebih sebagai penyedia cadangan listrik di pedesaan
Api atau sumber panas berasal dari
kayu bakar
Tungku penghasil listrik (Rancang bangun tungku tradisional den penerapan thermoelectric sebagai pengonversi energi panas menjadi listrik untuk memenuhi kebutuhan listrik di
pedesaan)
pedesaan yang belum terjangkau oleh listrik atau dapat sebagai alat
penyedia cadangan listrik apabila sewaktu waktu terjadi kerusakan pada
jaringan listrik di pedesaan.
C. Metode Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan untuk melengkapi tulisan ini dengan cara :
1. Studi Pustaka
Studi Pustaka dilakukan dengan mengkaji literatur, buku, dan
makalah yang relevan dengan masalah yang dibahas dalam penelitian
2. Metode Observasi
Observasi dilakukan dengan cara pengamatan secra langsung serta
dengan mencatat gejala-gejala yang terjadi pada objek penelitian secara
keseluruhan dengan fakta-fakta yang ada di masyarakat.
3. Metode dokumentasi
Dokumentasi dilakukan dengan mengumpulkan data dari berbagai
sumber yang berasal dari dokumen yang merupakan data sekunder
seperti internet.
4. Metode Eksperimen
Eksperimen dilakukan dengan proses pembuatan dan pengujian
rancang bangun tungku listrik secara langsung.
D. Variabel Penelitian
1. Variabel bebas :
a. Banyaknya kalor panas yang dihasilkan dari proses pembakaran
yang terjadi.
b. Luas dan ukuran tungku listrik dan heatsink yang digunakan dalam
proses pembakaran.
2. Variabel kontrol :
a. Jumlah TEC yang diaplikasikan dalam tungku listrik.
b. Jenis baterai yang digunakan sebagai penyimpan cadangan listrik.
c. TEC diaplikasikan dengan rangkaian seri.
E. Desain Penelitian
1. Rancang bangun tungku tradisional yang dapat menghasilkan listrik
dengan air sebagai pendingin
Gambar 2Rancang bangun alat
2. Desain tungku bagian dalam
Gambar 3Tungku tampak dari dalam
3. Desain pendingin tungku listrik
Gambar 4Pendingin tungku tampak dalam
4. Desain pendingin tungku listrik
Gambar 5Pendingin tungku tampak luar
F. Alat dan Bahan Penelitian
Adapun alat dan bahan yang digunakan antara lain :
1. Alat : Obeng, multimeter, kipas pendingin, gunting, cutter, gunting
alumunium, cetok.
2. Bahan : Semen, batu-bata, TEC, 2 buah heatsink (panas dan dingin),
regulator tegangan, baterai, inverter, thermal pasta, alumunium, semen,
ember, lem besi, kabel, mur baut.
G. Prosedur Kerja
Pada penelitian ini, terdapat cara kerja yang dilakukan adalah sebagai
berikut :
1. Perakitan rangkaian TEC untuk mengubah energi panas menjadi energi
listrik. Prosedur yang dilakukan meliputi :
a. Oleskan thermal pasta ke heatsink dingin pada bagian yang rata
secukupnya.
b. Letakkan TEC ke heatsink yang sudah diberi thermal pasta dengan
posisi yang sama.
c. Pasang heatsink panas ke heatsink dingin, sehingga TEC diapit oleh
dua buah heatsink. Lalu pasangkan mur baut pengunci agar TEC tidak
mudah lepas.
d. Sambungkan kabel TEC secara seri agar jumlah tegangan bertambah
namun arus listrik tetap.
2. Pengukuran tegangan dan arus yang keluar saat di panaskan dengan api.
3. Pembuatan tungku tradisional yang dapat mengubah energi panas menjadi
energi listrik.
H. Teknik Analasis Data
Teknik analisis data yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1. Perhitungan arus listrik yang keluar dari thermoelectric. Metode
pengukuran arus listrik yang keluar menggunakan multimeter.
2. Perhitungan tegangan listrik yang keluar dari thermoelectric. Metode
pengukuran tegangan listrik yang keluar menggunakan multimeter.
Pengukuran tegangan listrik bertujuan untuk mengetahui tegangan
minimum yang dibutuhkan untuk pengisian pada baterai.
3. Perhitungan lama pengisian baterai menggunakan thermoelectric.
Metode perhitungan untuk mengetahui berapa lama waktu yang
dibutuhkan dalam pengisian sebuah baterai menggunakan rumus
berikut :
x= Ah(satuan dalambaterai )A ( Arus yang keluar )
Ket :
x = lama waktu yang dibutuhkan (Jam)
Ah = satuan arus dalam sebuah baterai (Ah)
A = arus listrik yang keluar dari Thermoelectric (A)
4. Perhitungan daya yang dapat digunakan dari listrik yang disimpan di
dalam baterai
Metode perhitungan untuk mengetahui daya listrik yang dapat
digunakan untuk menghidupkan peralatan rumah tangga dengan arus
AC (Alternatig Current) mengunakan rumus berikut :
x=Ah x v
Ket :
x = besar daya yang keluar (Watt/h)
Ah = satuan arus dalam sebuah baterai
v = voltase sebuah baterai
BAB III
PENUTUP
A. Simpulan
Dari rancangan tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa rancang bangun
tungku listrik (prototipe) yang dapat mengkonversikan energi panas menjadi
energi listrik dengan memanfaatkan kalor panas yang terbuan akibat
pemakaian tungku tradisional dapat diterapkan untuk memenuhi kebutuhan
listrik di pedesaan.
B. Saran
Saran yang peneliti sampaikan sebagai evaluasi pengembangan ilmu
pengetahuan dan teknologi adalah sebagai berikut :
1. Rancang bangun tungku listrik (prototipe) dapat diterapkan secara
langsung di pedesaan yang belum terjangkau oleh listrik dan masih
menggunakan tungku tradisional.
2. Perlunya penerapan di lapangan secara langsung dengan teknik
bangunan asli.
3. Dibutuhkan pengembangan teknologi untuk desain tungku listrik
beserta rangkaiannya yang lebih baik dan dapat berguna untuk
masyarakat.
DAFTAR PUSTAKA
Mulyono, Grace. “Kajian Ergonomi Pada Tungku Masak Dapur Tradisional Masyarakat Desa Sukorejo Kediri”. 13 Februari 2016. http://repository.petra.ac.id/16176/1/Publikasi1_06025_1050.pdf
Lahawa, Wahyudin. “HEATSINK (LOGAM PENDINGIN)”. 13 Februari 2016. http://wahyudinlahawa.smkn1-galang.sch.id/heatsink-logam-pendingin/
Anonim. “Pengukuran dan Analisis Karakteristik Thermoelectric Generator dalam Pemanfaatan Energi Panas yang Terbuang”. 13 Februari 2016. http://repository.uksw.edu/bitstream/123456789/2772/3/T1_612007043_Bab%20II.pdf
Santosa, Nurhadi Budi. “MENGENAL THERMO-ELECTRIC (PELTIER)”. 13 Februari 2016. http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/listrik-electro/1292-mengenal-thermo-electric-peltier
Anonim. “Sekilas Tentang Kemampuan Peltier”. 13 Februari 2016.
http://www.reefsforum.com/index.php?threads/sekilas-tentang-kemampuan-
peltier.3700/