PEMANFAATAN ENERGI PANAS MATAHARI PADA BATU ANDESIT TERHADAP THERMOELECTRIC COOLER TIPE 12706 Ary Akbar Nugraha 1
1 Anggota Peneliti Muda Madya Kelompok Peneliti Muda Universitas Negeri Jakarta Email: ary.akbar07@yahoo.com

## Abstrak
Thermoelectric cooler (TEC) merupakan komponen penghasil listrik alternatif yang erat kaitannya dengan pemanfaatan panas atau kalor untuk menghasilkan energi listrik. Modul TEC memanfaatkan perbedaan suhu untuk menghasilkan energi listrik. Penelitian ini  bertujuan  untuk  mengetahui  potensi  pemanfaatan  energi  panas  matahari  pada  batu andesit  terhadap thermoelectric  cooler tipe  12706  sebagai  alternatif  penghasil  energi listrik  tenaga  surya.  Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimen laboratorium.  Pegujian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  arus  dan  tegangan  yang dihasilkan  TEC1-12706. Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  media  batu  andesit dapat  dimanfaatkan  sebagai  media  untuk  menyimpan  panas,  sehingga  TEC  dapat dibangkitkan  menghasilkan  listrik.  Data  yang  peneliti  peroleh  ialah  terdapat  3  hasil pengujian  yaitu,  pegujian  TEC tanpa  beban,  pegujian  TEC  dengan  beban  resistor  100 ohm  dan  pengujian  TEC  dengan  beban  250  ohm.  Dari  ketiga  data  pengujian  tersebut bahwa perbedaan suhu dan tegangan yang dihasilkan TEC lebih optimal pada pengujian TEC tanpa beban yaitu menghasilkan tegangan sebesar 175 mV dan perbedaan suhu 8,1 °C selama penyinaran 30 menit.
Kata kunci: Thermoelectric cooler , Batu andesit, Suhu

## Abstract
Thermoelectric cooler  (TEC)  is  an  alternative  electricity-generating  component which  is  closely  related to  the  use  of  heat  or  heat  to  generate  electrical energy.  TEC modules  utilizing  a  temperature  difference  to  produce  electricity.  This  study  aims  to determine the potential use of solar energy in the andesite of the thermoelectric cooler type 12706 as alternative types of energy-producing solar electricity. The method used is the method of laboratory experiments. The test of was conducted to determine the value of  current  and  voltage  generated  TEC1-12706.  The  results  showed  that  the  andesite media can be used as a medium for storing heat, so that the TEC can be generated to produce electricity. The results showed that the andesite media can be used as a medium for storing heat, so that the TEC can be generated to produce electricity. Researchers obtained data is that there are 3 test results, TEC test of no-load, the load test of the TEC with a 100 ohm resistor and TEC test with a load of 250 ohms. The authors obtained data is that there are 3 test results, TEC test of no-load, the load test of the TEC with a 100 ohm resistor and TEC test with a load of 250 ohms. Of the three test data such that the temperature difference and the resulting stress on testing more optimal TEC TEC without the burden that generates a voltage of 175 mV and a temperature difference of 8.1 ° C for 30 min irradiation.
Keywords: Thermoelectric cooler, Andesite, Temperature

## Pendahuluan
Energi matahari sangat melimpah di daerah khatulistiwa dan beriklim tropis
seperti letak geografis Indonesia. Letak geografis  Indonesia  selalu  disinari matahari  selama  10 12  jam  dalam
sehari. Matahari bersinar berkisar 2.000 jam  per  tahun,  sehingga  Indonesia tergolong kaya sumber energi matahari. Potensi  energi  matahari  di  Indonesia sangat  besar  yakni  sekitar  4,8  kWh ( kilo-Watt-hour ) per meter persegi atau setara  dengan  112.000  GWp  ( Giga- Watt-peak ), namun yang sudah dimanfaatkan  baru  sekitar  10  MWp
( Mega-Watt-peak )[1].
Dalam  skala  laboratorium,  sistem penghasil listrik berbasis TEC ( Thermoelectric Cooler ) dapat dijadikan solusi yang terbaik. Dalam aplikasinya, selain sebagai komponen sistem pendinginan, modul TEC juga digunakan  sebagai  alternatif  penghasil listrik  yang  erat  kaitannya  dengan pemanfaatan  panas  atau  kalor  untuk menghasilkan energi listrik. Modul TEC memanfaatkan  perbedaan  suhu  untuk menghasilkan energi listrik.
Prinsip  kerja  modul  TEC  ialah mengonversi perbedaan suhu panas dan dingin  menjadi  energi  listrik.  Energi panas didapatkan dengan memanfaatkan energi  panas  matahari  atau  fluida  yang bertemperatur  panas  (sedang-tinggi), sedangkan  sisi  dinginnya  didapatkan dari pendinginan berupa heatsink , kipas, dan water  jacket/block . Panas matahari didapatkan  dengan  cara  memanfaatkan daya  hantar  berupa  logam  dan jenis batuan  yang  mempunyai  kandungan silika.  Salah  satu  jenis  batuan  yang mengandung  silika  tinggi  yaitu  batu andesit.  Batu  andesit  berasal  dari lelehan  lava  gunung  merapi  yang meletus,  sehingga  memiliki  kandungan silika yang cukup tinggi.
Thermoelectric Thermoelectric pertama kali ditemukan  tahun  1821  oleh  ilmuwan
Jerman,  Thomas  Johann  Seebeck.  Ia menghubungkan  tembaga  dan  besi dalam  sebuah  rangkaian.  Di  antara kedua  logam  tersebut  lalu  diletakkan
jarum  kompas.  Ketika  sisi  logam tersebut  dipanaskan,  jarum  kompas ternyata bergerak. Hal ini terjadi karena aliran  listrik  yang  terjadi  pada  logam menimbulkan  medan  magnet.  Medan magnet  inilah  yang  menggerakkan jarum  kompas.  Fenomena  tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck.
Gambar 1. Efek Seebeck Thermoelectric adalah  sebuah  alat yang dapat digunakan sebagai pembangkit  tegangan  listrik  dengan memanfaatkan  konduktivitas  atau  daya hantar  panas  dari  sebuah  lempeng logam. Thermoelectric merupakan konversi  langsung  dari  energi  panas menjadi energi listrik. Prinsip kerja dari efek  Seebeck  yang  bekerja  pada
pembangkit thermoelectric adalah  jika ada  dua  buah  material  atau  lempeng logam  yang  tersambung  berada  pada lingkungan  dengan  suhu yang berbeda, maka  di  dalam  material  atau  lempeng logam  tersebut  akan  mengalir  arus listrik[2].
Gambar 2. Struktur thermoelectric
Heatsink Heatsink merupakan sebuah komponen berbentuk plat bersirip yang terbuat  dari  alumunium. Heatsink banyak digunakan untuk meningkatkan pelepasan panas pada komponen mikroelektronik dan
komponen elektronik  penghasil  panas  lainnya. Penggunaan heatsink dalam  penelitan ini  untuk  menurunkan  tahanan  termal dan  temperatur  operasi  komponen. Heatsink akan  cepat  menyerap  dan mengalirkan  suhu  disekitanya, namun tidak menyimpannya. Selain itu,
heatsink  didesain  dengan  bentuk  plat yang  memiliki  beberapa  sirip,  kalor yang diterima permukaan heatsink akan
disebarkan  ke  setiap  sirip.  Ditambah lagi,  aliran  fluida  (air atau  udara)  yang melalui ruang antar sirip, akan membantu  membuang  kalor  yang  tadi telah terbagi disetiap sirip.
Gambar 3. Heatsink
Batu Andesit
Batu  andesit  adalah  batuan  beku yang mempunyai kandungan silica lebih tinggi yaitu sebesar 52%-66%, dibandingkan  dengan  batuan  basalt yang  hanya  mengandung  silica  sebesar 45%-52%[3].  Kandungan  silica  pada batu andesit lebih rendah dibandingkan dengan  batuan  rhyolite  atau  felsite. Secara  umum  batu  andesit  mempunyai warna  yang  menandakan  dengan  baik akan kandungan silika dari lava, dengan kandungan  basalt  yang  terlihat  gelap dan kandungan felsitenya terang. Batuan  ini  berasal  dari  lelehan  lava gunung  merapi  yang  meletus,  batu
Andesit  terbentuk  (membeku)  ketika temperatur  lava  yang  meleleh  turun antara 900 sampai dengan 1,100 derajat Celsius, sehingga tergolong batuan beku luar.
Gambar 4. Batu andesit

## Metode
Tempat pengujian untuk penelitian ini  akan  dilaksanakan  di  Laboratorium Instrumentasi  dan  Kalibrasi  Teknik Elektro  Lantai  1  Universitas  Negeri Jakarta.  Perancangan  dan  pembuatan dilakukan  dari  bulan  April  2015-Mei 2015.  Kemudian  pengujian  dilakukan pada bulan Juni 2015.
Sebelum  melakukan  pengujian  alat, kami  melakukan  berbagai  perancangan dalam  pembuatan  prototipe  ini  karena dalam hal ini yang menjadi
pertimbangan  dalam  melakukan  suatu pengujian prototipe.
Menentukan Jenis Material Dalam penelitian ini kami menggunakan batu andesit. Batu andesit adalah  batuan  beku  yang  mempunyai kandungan silica lebih tinggi dibandingkan dengan batuan basalt, dan mempunyai  kandungan  silika  lebih rendah  dibandingkan  dengan  batuan rhyolite atau felsite.
Menentukan Desain Prototipe Desian  prototipe  untuk  pengujian penelitian ini ialah sebagai berikut:
Alat dan Bahan
Alat  dan  bahan  yang  digunakan untuk menunjang penelitian ditunjukkan pada tabel 1 sebagai berikut.
Tabel 1. Alat dan bahan
Cara Pembuatan Prototipe Membuat  wadah  dengan  dimensi 22 x 22 x 22 cm yang terbuat dari kaca.
Bagian  dalam  wadah  dibuat  sekat  atau pembagi ruang. Sekat atau ruang terbagi menjadi  dua  yaitu,  ruang  untuk  tempat pengisian air dan ruang untuk peletakkan TEC. Pada bagian atas ruang peletakkan  TEC  dibuat  sekat  untuk tempat peletakkan Batu Andesit. Pembagian sekat ini dibatasi dengan plat alumunium  di setiap ruangnya.  Ukuran plat alumunium ialah 21 x 21 cm.
Pengujian  penelitian  ini  yaitu dengan  meletakkan  TEC  pada  plat alumunium bagian tengah wadah. Pada bagian bawah plat alumunium, diisi oleh air  dan  heatsink  guna  untuk  menjaga kondisi  suhu  air  agar  suhunya  stabil. Sedangkan,  pada  sisi  panas  TEC dihubungkan  dengan  plat  aluminium yang  sudah  dibentuk  sedemikian  rupa seperti  penyangga.  Penyangga  tersebut guna  untuk  menyangga  Batu  andesit yang merupakan media untuk menyerap dan  menyimpan  panas.  bagian atasnya. agar  panas  yang  diserap  oleh  Batu andesit dapat mengalir secara perpindahan kalor yang bersifat konduksi.

## Hasil Dan Pembahasan
Hasil Pengujian TEC tanpa Beban Pengujian  ini  dilakukan  dengan mengukur  suhu  pada  sisi  dingin  TEC dan  suhu  pada  sisi  panas  TEC,  serta mengukur  tegangan  yang  dihasilkan. Pengukuran suhu pada sisi dingin TEC tepat  berada  di  bawah  TEC  dekat dengan  plat  alumunium,  sedangkan pengukuran  suhu  pada  sisi  panas  pada plat  alumunium  pada  sisi  atas  TEC. Pengujian suhu dengan penyorotan sinar lampu  halogen  500  watt  dengan  jarak antara  prototipe  45  derajat  serta  sudut penyinaran  45  derajat.  Pengukuran dengan  cara  melakukan  uji  tegangan
No. Alat Bahan
1 TEC1-12706 Batu andesit 2 Multimeter analog Heatsink 3 Multimeter digital Plat alumuniu m 4 Termometer digital Air 5 Tang kombinasi Kaca 6 Obeng 7 Kabel 8 Lampu halogen 500 W
pada  rentang  waktu  selama  30  menit penyinaran.
Tabel 2. Hasil output pengujian tanpa
beban No. Waktu (menit) Suhu Lingkungan (°C) Tegang an (mV) T h T c T 1 0 29.6 29 0.6 0 2 3 30.2 29 1.2 10 3 6 31.5 29 2.5 25 4 9 32.6 29 3.6 50 5 12 33.6 30 3.6 75 6 15 34.7 30 4.7 97.5 7 18 35.7 30 5.7 113.5 8 21 36.7 30 6.7 135 9 24 37.5 30 7.5 150 10 27 38.4 31 7.4 165 11 30 39.1 31 8.1 175 Gambar grafik hubungan
tegangan  yang  dihasilkan  TEC ditunjukkan pada gambar 7
Gambar 7. Grafik perbandingan
yang dihasilkan TEC
Pada grafik, terlihat tegangan yang dihasilkan  TEC  pada  perbedaan  suhu dari  0,6
8,1  °C  terjadi  kenaikan tegangan  secara  linear.  Tegangan  terus meningkat secara linear seiring bertambahnya perbedaan suhunya. Pada pengujian  saat  ini  didapatkan  hasil pengujian pada rentang tiga puluh menit sebesar 175 mV
Hasil  Pengujian  TEC  dengan Resistor 100 ohm Pengujian dilakukan untuk mengetahui  tegangan  dan  arus  yang dihasilkan  TEC.  Saat  pengujian  TEC ditambahkan resistor 100 ohm. Penggunaan  resistor  100  ohm  untuk mengetahui  arus  yang  dihasilkan  TEC. Adapun tabel hasil pengujian ditunjukkan pada tabel
Tabel 2. Hasil output pengujian dengan beban resistor 100 ohm
Gambar  grafik  hubungan  antara yang  dihasilkan  TEC  dengan  beban resistor  100  ohm  ditunjukkan  pada gambar
Gambar 8. Grafik perbandingan perbedaan
yang dihasilkan TEC dengan beban resistor 100 ohm
Pada grafik, terlihat bahwa tegangan dan arus yang dihasilkan TEC mengalami  kenaikan  secara  linear sebanding dengan bertambahnya perbedaan  suhu.  Tegangan  mengalami
0 50 100 150 200 0,6 3,6 7,5 C) Tegan gan (mV) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 T ( C) Teganga n (mV) Arus (mA)
kenaikan dari 33,5  107,4 mV dan arus mengalami  kenaikan  dari  15,5 52,5 mA.
Hasil  Pengujian  TEC  dengan  Resistor 250 ohm Pengujian dilakukan untuk mengetahui  tegangan  dan  arus  yang dihasilkan  TEC.  Saat  pengujian  TEC ditambahkan resistor 250 ohm. Penggunaan  resistor  250  ohm  untuk mengetahui  arus  yang  dihasilkan  TEC.
Adapun tabel hasil pengujian ditunjukkan pada tabel
Tabel 3. Hasil output pengujian dengan beban resistor 250 ohm
Gambar  grafik  hubungan  antara yang  dihasilkan  TEC  dengan  beban resistor  250  ohm  ditunjukkan  pada gambar
Gambar 9. Grafik perbandingan yang dihasilkan TEC dengan beban resistor 250 ohm Pada grafik, terlihat bahwa tegangan dan arus yang dihasilkan TEC
mengalami  kenaikan  secara  linear sebanding dengan bertambahnya perbedaan  suhu.  Tegangan  mengalami kenaikan dari 17,3  90,2 mV dan arus mengalami kenaikan dari 5,0  40,0 mA.
Hasil  Perbandingan  Arus  Terhadap Perbedaan Beban
Gambar 10. Grafik perbandingan arus terhadap perbedaan beban Pada  gambar  10.  terlihat  jelas perbandingan  arus  terhadap  perbedaan beban  antara  100  ohm  dan  250  ohm. Arus  masing-masing  beban  tergantung beban  yang  diberikan.  Semakin  besar beban  yang  diberikan  maka  arus  yang dihasilkan  semakin  kecil  pula.  Arus yang  dihasilkan  setiap  beban  semakin meningkat  sebanding  dengan  waktu lama penyinaran yaitu selama 30 menit.

## KESIMPULAN
Hasil  penelitian  ini  menunjukkan bahwa  media  batu  andesit  dapat dimanfaatkan  sebagai  media  untuk menyimpan panas, sehingga TEC dapat dibangkitkan menghasilkan listrik. Data yang  peneliti  peroleh  ialah  terdapat  3 hasil  pengujian  yaitu,  pegujian  TEC tanpa  beban,  pegujian  TEC  dengan beban  resistor  100  ohm  dan  pengujian TEC  dengan  beban  250  ohm.  Dari ketiga  data  pengujian  tersebut  bahwa perbedaan  suhu  dan  tegangan  yang dihasilkan  TEC  lebih  optimal  pada
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3,4 6,4 8,3 T ( C) Teganga n (mV) Arus (mA) 0 10 20 30 40 50 60 0' 9' 18' 27' Waktu (menit) Arus R-100
ohm (mA) Arus R-250 ohm (mA)
pengujian  TEC  tanpa  beban  yaitu menghasilkan tegangan sebesar 175 mV dan  perbedaan  suhu  8,1  °C selama penyinaran 30 menit.

## Daftar Pustaka
[1]  Administrator.  2012. Pemanfaatan Energi Matahari Sebagai Sumber Energi Alternatif . http://www.esdm.go.id/berita/a rtikel/56-artikel/5797-matahari-
untuk-plts-di-indonesia-.html.
Diakses pada tanggal 16
November  2015  pukul  06.15 WIB [2]  Ryanuargo.  2013.  Generator  Mini dengan  Prinsip  Termoelektrik dari Uap Panas Kondensor pada Sistem Pendingin.
Jurnal Rekayasa Elektrika . 10 (4): 182.
[3]  CS  Hurlburt  &  C.  Klein.  1977.
Manual of Mineralogy .Cambridge