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/