Pemanfaatan Energi Panas Menjadi Listrik
Pemanfaatan Termo Elektrik
Pemanfaatan teknologi Termoelektrik antara lain:
1. Pembangkit daya (Power generation)
Sampai saat ini pembangkitan listrik dari sumber panas harus melalui
beberapa tahap proses. Bahan bakar fosil akan menghasilkan putaran
turbin apabila dibakar dengan tekanan yang sangat tinggi. Hasil putaran
turbin tersebut akan dipakai untuk memproduksi tenaga listrik.
Kira-kira 90 persen energi listrik dunia yang berasal dari sumber panas
masih memakai cara ini. Sehingga efisiensi energi masih sangat rendah
akibat beberapa kali proses konversi. Panas yang dihasilkan banyak yang
dilepas atau terbuang percuma. Apabila proses konversi ini dapat
diubah, efisiensi energi akan menjadi lebih besar karena listrik bisa
didapatkan langsung dari sumber panas tanpa melalui beberapa kali tahap
konversi.
Namun, beberapa pembangkit tenaga listrik sudah menggunakan metode yang
dikenal sebagai cogeneration di mana di samping tenaga listrik yang
dihasilkan, panas yang dihasilkan selama proses ini digunakan untuk
tujuan alternatif. Dengan menggunakan Termoelekrik, panas yang
dihasilkan selama proses yang alami pembangkit akan diubah menjadi
listrik, sehingga panas yang dihasilkan tidak terbuang secara percuma
dan energi yang dihasilkan oleh pembangkit menjadi lebih besar, serta
efisiensi energi menjadi lebih tinggi. Termoelektrik juga mengkin dapat
digunakan pada sistem solar thermal energy.(Wikipedia, 2009)
2. Kendaraaan bermotor
Saat ini untuk meningkatkan efisiensi dari kendaraan bermotor,
dilakukan berbagai macam usaha atau teknologi yang dikembangkan, saat
ini sedang popular adalah system hybrid. Pada system hybrid pada
kendaraan bermotor adalah gabungan system kendaran bermotor dengan
mesin pembakaran dalam dan dengan motor listrik. Energi listrik untuk
menggerakn motor listrik diperoleh dari altenantor dan juga dynamic
brake, dimana energy gerak (putaran) diubah menjadi energy listrik.
Keuntungan dari kendaraan hybrid adalah bahwa kendaraan hybrid dapat
mengurangi konsumsi bahan bakar melalui 3 mekanisme yakni
a) Pengurangan energi terbuang selama kondisi ‘idle” atau keluaran rendah, dan biasanya mesin motor bakardalam keadaan mati.
b) Pengurangan ukuran dan tenaga mesin motor bakar, dalam hal kekurangan tenaga akan dipenuhi oleh motor listrik,
c) Menyerap energi yang terbuang.
Sementara energy panas yang dibuang belum dimanfaatkan untuk system
Hybrid ini. Muncullah suatu konsep memanfaatan energy panas yang
terbuang pada kendaraan bermotor yang akan dijadikan energy listrik.
Konsep yang digunakan adalah konsep Seebeck. Apabila terdapat dua
sumber temperatur yang berbeda pada dua material semi konduktor makan
akan mengalir arus listrik pada material tersebut. Konsep ini lebih
dikenal dengan pembangkit termoelektrik.
Dengan menggunakan Teknologi Termoelektrik ini apabila diterapkan pada
kendaraan bermotor dimana gas buang pada mesin motor bakar berkisar
antara 200-300oC sementara temperatur lingkungan bekisar antara 30-35
oC maka dengan adanya beda temperatur ini akan diperoleh gaya gerak
listrik yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakan motor listrik
atau disimpan di dalam batere. Apabila dapat diterapkan di kendaraan
hybrid maka konsumsi bahan bakar pada kendaraan bermotor akan semakin
hemat.
Kombinasi ketiga keuntungan hybrid bisa diterapkan pada kendaraan
sehingga mesin menjadi lebih kecil, ringan, dan lebih efisien dibanding
kendaraan konvensional. Dengan demikian diharapkan dapat mengurangi
konsumsi bahan bakar pada kendaraan bermotor lebih banyak lagi karena
batere pada kendaraan dimana berfungsi sebagai sumber utama energy
motor listrik akan selalu penuh karena mendapat suplai dari pembangkit
thermoelektrik. Dengan berkurangnya konsumsi bahan bakar maka dapat
pula mengurangi emisi gas buang ke lingkungan.( Koestoer, 2008).
3. Mesin Pendingin
Termoelektrik
sebagai pendingin dibuat menjadi sebuah modul semikonduktor yang jika
dialiri arus listrik DC maka kedua sisi modul termoelektrik ini akan
mengalami panas dan dingin. Sisi dingin inilah yang dimanfaatkan sebagai
pendingin produk. Dalam bidang kedokteran dan kesehatan, ketersediaan
darah sangat dibutuhkan oleh pasien untuk proses penyembuhannya.
Seperti pasien yang mengalami kecelakaan, melahirkan, dioperasi atau
yang memiliki penyakit berat lainnya setidaknya membutuhkan darah
minimal 1000 – 1500 mL. Darah yang tersedia hasil donor dari orang
sehat sekitar 250 – 300 mL disimpan dalam labu plastik dan harus dijaga
agar tidak rusak. Darah harus disimpan pada kondisi temperatur
tertentu agar sel darah mengalami proses metabolisme yang minimal
sehingga tidak mengalami kerusakan dan dapat digunakan untuk jangka
waktu yang cukup lama. Untuk menjawab permasalahan di atas maka
diperlukan suatu tempat penyimpan darah (carrier) hasil donor yang
kondisinya dijaga pada suhu 1 – 6 ºC sehingga bisa digunakan sampai 28
hari ke depan. Adapun solusi yang ditawarkan adalah membuat suatu kotak
penyimpan darah portabel yang temperaturnya dijaga konstan. Teknologi
termoelektrik memungkinkan untuk mendinginkan darah dalam kapasitas
kecil. Sisi dingin pada modul termoelektrik digunakan untuk
mendinginkan darah pada suhu yang diinginkan. Untuk menjaga agar
suhunya konstan maka biasanya digunakan alat kontrol termostat. Dalam
merancang sistem ini, langkah awalnya adalah merencanakan disain
konstruksi kotak penyimpan darah beserta sistem kontrol dan
kelistrikan. Langkah selanjutnya melakukan perhitungan beban
pendinginan yang meliputi beban pendinginan darah, beban kalor konduksi
dinding, beban infiltrasi dan beban yang ditimbulkan oleh peralatan
listrik. Semua beban dijumlah total sebagai beban kalor yang harus
didinginkan oleh modul termoelektrik. Pemilihan spesifikasi modul
termoelektrik didasarkan pada beban kalor, beda suhu dan parameter
listrik yang digunakan. Kelebihan sistem pendingin termoelektrik adalah
tidak berisik, mudah perawatan, ramah lingkungan dan tidak memerlukan
banyak komponen tambahan. Selain itu manfaat lain dari termoelektrik
sebagai mesin pendingin adalah dapa mengurangi polusi udara.
Hydrochlorofluorocarbons (HCFCs) dan chlorofluorocarbons (CFC) dikenal
sebagai ozone depleting substances (ODSs), yaitu substansi yang
meyebabkan penipisan lapisan ozon merupakan zat yang sudah lama dipakai
dalam mesin pendingin. Namun, baru-baru ini telah diterbitkan regulasi
mengenai penggunaan zat-zat tersebut dalam mesin pendingin, sehingga
mesin pendingin berteknologi termoelektrik menjadi solusi cerdas dalam
masalah ini. Dengan teknologi ini dapat mengurangi penggunaan bahan
kimia berbahaya seperti itu dan mungkin akan berjalan lebih tenang
(karena mereka tidak memerlukan bising Kompresor). (Tellurex, 2008)
Keunggulan dari teknologi termoelektrik pada mesin pendingin dari teknologi lainnya adalahi:
a) Pendingin Termoelektrik tidak memiliki bagian yang bergerak, dan karena itu kebutuhan pemeliharaan tidak terlalu penting.
b) Pengujian ketahanan telah menunjukkan kemampuan perangkat untuk
thermoelectric melebihi 100.000 jam operasi yang stabil di berbagai
negara.
c) Temperatur kontrol dari masing-masing bagian dapat dijaga
menggunakan perangkat thermoelectric dan dukungan yang sesuai dari
circuit..
d) Fungsi dari Pendingin Termoelektrik dalam lingkungan yang terlalu
parah, terlalu sensitif, atau terlalu kecil untuk pendinginan
konvensional.
e) Pendingin Termoelektrik tidak bergantung pada posisi.
f) Arah panas pemompaan dalam sistem thermoelectric sepenuhnya dapat
dibatalkan. dengan mengubah polaritas dari DC power supply menyebabkan
panas yang akan dipompa ke arah-yang dingin kemudian dapat menjadi
panas
3. Konverter Termionik
Pembangkit listrik dengan termionik adalah mengubah energi panas
menjadi energi listrik dengan menggunakan emisi termionik. Emisi
termionik adalah terlepasnya electron dari permukaan logam yang lebih
panas ke permukaan logam lainnya yang dipanasi bersama sama. Emosi
Termionik juga dikenal sebagai “Emisi Thermal Elektron”. Proses ini
sangat penting dalam pengoperasian berbagai perangkat elektronik dan
dapat digunakan untuk pembangkit daya atau pendinginan
Elektron electron bebas dari emitter mempunyai energy yang seimbang
dengan level ferminya. Elektron elektron ini dapat meninggalkan katoda,
jumlah dari energy panas yang disuplai padanya akan sama dengan fungsi
kerja katoda Ø c. Elektron-elekron yang diemisikan akan menuju ke arah
kolektor (anoda), dengan kerugian energy yang kecil. Pada anoda,
elektron elektron yang diserap akan membangkitkan energi Ø a dalam
bentuk panas, hal ini menaikkan level Fermi dari anoda, Karena Ø a <
Ø c maka selisihnya (Ø c – Ø a) dapat ditranformasikan menjadi energy
listrik. Bahan katoda hendaknya mempunyai kemampuan emisi yang cukup
pada suhu kerja, mempunyai konduktifitas listrik maupun konduktifitas
panas yang tinggi dan stabil terhadap pengaruh kimia. Bahan yang
relative memenuhi syarat di atas antara lain: W,Mo, dan Ta yang
permukaannya dilapisi Ce untuk menghindari penguapan dan mendapatkan
emisi yang lebih baik pada suhu sekitar 2000° C. Bahan bahan lainnya
adalah Barium Oksida, Uranium Karbida yang dicampur dengan Stontium dan
Calsium Oksida. Bahan bahan yang digunakan sebagai anoda harus
memenuhi syarat: kemampuan emisi ternyata rendah, restistivitas rendah,
sifat kimia maupun mekanismenya baik. Bahan bahan yang digunakan untuk
anoda antara lain: Cu, Ni, Ag yang dilapisi Ce. ( Muhaimin, 1993). 4.
Pemanfaatan Konverter Termionik Pemanfaatan dari teknologi Termionik
dapat dilihat pada diode, pada pembangkit listrik tenaga nuklir untuk
keperluan kapal ruang angkasa, rektor spektrum termionik, dan
lain-lain. Pemanfaatan teknologi Termionik pada diode dapat dilihat
pada Diode Termionik, dimana diode ini dapat mengkonversi perbedaan
yang panas ke tenaga listrik secara langsung. Dan pada teknologi
pembangkit listrik tenaga nuklir untuk keperluan kapal ruang angkasa
dapat dilihat pada pemanfaatan dari panas yang terbuang dari pembangkit
dengan mengkonversinya menjadi listrik
