## STUDI  EKSPERIMENTAL  PROTOTIPE  THERMOELEKTRIK-AC BERTENAGA  SURYA  UNTUK  APLIKASI  DI  AREA  PARKIR TERBUKA
Sutoyo, Putri Rachmawati, Muhammad Rafly Reynaldy Pramuditha
Teknologi Rekayasa Otomotif, Program vokasi, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Bantul,
Indonesia, 55183 Email : sutoyo@umy.ac.id

## ABSTRAK
Kondisi mobil parkir di area terbuka yang terik, umumnya akan diantisipasi menggunakan AC  dan  mesin  mobil  akan  dihidupkan,  hal  ini  berdampak  pemborosan  bahan  bakar. Berdasarkan permasalahan tersebut, maka penelitian ini memiliki tujuan untuk membuat dan menguji sistem  AC bertenaga  surya memanfaatkan konsep Cooler Peltier sehingga tidak perlu menyalakan mesin. Metode dilakukan dengan tahapan proses perakitan 4 buah Thermoelectric  Cooler  (TEC) dengan  Tipe  TEC1-12706  agar  tegangan  tercapai  secara maksimal. Tahap pengujian dilakukan pada simulasi ruangan dengan volume 11.298 cm³, pada siang hari jam 11.00 – 11.20 WIB di area terbuka saat terik. Hasil diperoleh melalui data alat ukur,  suhu ruang simulasi 33,7˚C (tanpa sistem pendingin), selanjutnya sistem dinyalakan  dan  setelah  5  menit  suhu  ruang  turun  pada 33,4˚C,  setelah  10  menit  turun menjadi  33˚C,  setelah  15  menit  suhu  menjadi  32,2˚C,  dan  setelah  20  menit  pendingin dinyalakan  suhu  ruang  turun  pada 29,3˚C.  Indikasinya  bahwa  konsep  rekayasa  ini berpengaruh positif pada upaya pendinginan ruang kabin.
Kata Kunci: Thermoelectric , AC, Kabin, Tenaga Surya

## A.  PENDAHULUAN
Penggunaan Air Conditioner (AC) pada kendaraan dan transportasi umum kini  sudah  menjadi  hal  yang  lumrah.  Praktis  pada  setiap  kendaraan  roda  empat dapat  ditemukan  pemanfaatan  pendingin  sebagai  bagian  yang  mendukung kenyamanan  berkendara.  Kemampuan  sistem  sistem  AC  pada  mobil  setara dengan  sama  dengan  fungsi  AC  pada  umumnya  yaitu  sebagai  pengatur  suhu, kelembaban udara dan kebersihan pada kabin mobil. Apabila mobil parkir di area terbuka dan kondisi di cuaca panas maka ruang kabinnya itu akan sangat panas. Umumnya  mobil-mobil  sekarang  menyalakan  AC  dan  mesin  juga  dihidupkan membuat  boros  bahan  bakar.  Dengan  demikian  perlu  segera  ditemukan  sebuah solusi untuk penghematan energi agar ruang kabin dapat dikondisikan lebih dingin saat parkir tanpa menyalakan mesin mobil dan AC utama.
Sebenarnya sudah dikenal sebuah peralatan yang berpotensi menjadi salah satu  solusi,  yaitu thermoelectric .  Beberapa  penelitian  tentang thermoelectric
Vol.19/No.01/Januari  2024
cooling telah dilakukan, diantaranya digunakan untuk menghilangkan embun kaca depan  pada  kendaraan,  berdasar  penelitian  ini  diketahui  penurunan  temperatur ruang  hingga  22,4 ˚C  (Rohman,  2014).  Dalam  studi  mereka,  Aziz  dkk.  (2015) menyatakan bahwa semakin banyak jumlah modul termoelektrik dan penggunaan kipas,  semakin  baik  pendinginan  yang  dihasilkan.  Selain  itu  sebuah  percobaan aplikasi  thermoelektrik  adalah  dengan  pembuatan cool  box kapasitas  7,04  liter dengan total beban pendinginan sebesar 0.09168 kW (Purwoko, 2014). Penelitian yang  serupa  berupa  pendingin  kotak  minuman  dengan  aplikasi  3  buah thermoelectric  cooling ,dimana  temperatur  capaian  pada  14,3 ˚C  tanpa  beban pendingin  dan  16,4 ˚C  dengan  beban  pendingin  air  sebanyak  1  liter  (Aziz  dkk, 2015).
Berdasarkan  kinerja  thermoelektrik  yang  menggunakan  listrik  DC  sangat tepat jika disandingkan dengan konsep listrik dari panel surya. Panel Surya adalah alat  untuk  mengkonversikan  tenaga  matahari  menjadi  energi  listrik  (Salam  dkk, 2010)0. Photovoltaic atau PV adalah teknologi pada sel surya yang berfungsi untuk mengubah  atau  mengkonversi  radiasi  matahari  menjadi  energi  listrik  secara langsung (Junior dkk, 2014). PV biasanya dikemas dalam sebuah unit yang disebut modul. Aplikasi listrik tenaga surya dilakukan melalui tahapan menentukan ukuran sel  fotovoltaik,  baterai,  dan solar  charge  controller (SCC)  untuk  sebuah  sistem tenaga surya (Sutoyo dkk, 2023).
Dalam aplikasinya kinerja sel PV dapat sepenuhnya dicirikan menggunakan seperangkat alat pengukur listrik, optik dan alat ukur mekanik (Meyer, 2004) untuk mendeteksi kemungkinan kegagalan fungsi, atau dengan berdasarkan kondisi luar ruangan,  seperti,  debu  dan  bayangan  pada  panel  (Ibrahim,  2011).  Atau  dengan memasang solar cell dalam posisi miring pada sudut kemiringan optimal dari lokasi penelitian (Elminir dkk, 2006), di luar ruangan. Dalam aplikasinya intensitas cahaya adalah salah satu faktor yang mempengaruhi efisiensi sel surya (Magrissa, 2022).
Potensi pendingin termoelektrik yang menggunakan energi matahari sebagai sumber energi listrik adalah aplikasi yang dapat dikembangkan. Dalam hal ini perlu dilakukan  eksperimen  pemanfaatan  energi  surya  untuk  mendukung  kinerja thermoelektrik.

## B.  METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini dilakukan rancang bangun sistem pendingin kabin mobil berbasis  peltier  dengan  memanfaatkan  sel  surya.  Desain  eksperimen  dengan simulasi  miniatur  ruang  kabin  berupa  box  dari  plat  besi  dengan  ukuran  panjang 41,5 cm, lebar 16,5 cm dan tinggi 16,5 cm, dengan total volume 11.298 cm³ (Gb.1).
Proses  perakitan Air  Conditioner bertenaga  Surya  dengan Cooler  Peltier dilakukan menggunakan 4 buah TEC dengan Tipe TEC1-12706. Dengan rangkaian sambungan untuk 4 peltier, agar tegangan tercapai secara maksimal. Panel surya dipasang sebagai sumber tenaga listrik. Heatsink, Coldsink dan fan (kipas angin) dipasang  pada  bagian  sisi  dingin  dan  panas. Heatsink pada  bagian  sisi  panas dengan  ukuran  lebih  besar  dari  pada Coldsink sisi  dingin,  diharapkan  bisa  lebih cepat  menyerap  panas  yang  dikeluarkan  oleh  peltier,  panas  yang  diserap  akan dibuang dengan fan. Heatsink extrude dipilih lantaran memiliki kinerja yang lebih baik daripada model heatsink slot.
Gambar 1. Box mini untuk pengujian.
Pada  tahapan pengujian,  box  akan  diletakkan di  tempat  terbuka  saat  terik kisaran  pukul  11.00-11.20  dan  dilakukan  selama  3  hari.  Data  akan  dicatat  mulai tanpa  rekayasa  hingga  peralatan  difungsikan.  Hasilnya  akan  dicatat  dan  diambil rerata  untuk  mengetahui  efek  thermoelektrik-AC  dan  rekomendasinya  untuk aplikasi sesungguhnya.

## C.  HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Prinsip Kerja prototipe (Gb.2) yang dibuat adalah jika Air Conditioner (AC) dengan cooler peltier daya listrik 24.9 Watt dialiri listrik dari batere dengan tegangan 12 V-32 Ah, maka keempat peltier akan menimbulkan sisi dingin dan sisi panas.

## Vol.19/No.01/Januari  2024
Sisi dingin pada peltier akan merambat ke coldsink, dan dengan dukungan fan DC di  depan box akan  menghembuskan  udara  ke  dalam box agar  lebih  dingin. Sebaliknya  sisi  panas  pada  peltier  akan  merambat  ke heatsink lalu  di  bantu mengeluarkan suhu panas dengan ke 4 fan DC.
Gambar 2. Prototipe Thermoelektrik-AC
Panel  surya monocrystalline 20  WP  disambungkan  ke Solar  Charge Controller (SCC) tipe Pulse Width Modulation (PWM) 50 A. SCC PWM digunakan untuk mengatur pengisian yang berlebih ( overcharging ) dan kelebihan voltase dari panel surya agar aki tidak rusak.
Tabel 1. Penurunan nilai temperatur dalam box uji.
WAKTU PENCATATAN (WIB) TEMPERATUR (CELCIUS) RERATA TEMPERATUR (CELCIUS) Hari ke 1 Hari ke 2 Hari ke 3 0 33,7 33,8 33,7 33,7 11.00-11.05 33,4 33,4 33,4 33,4 11.05-11.10 33 33 33 33 11.10-11.15 32,2 32,3 32,2 32,2 11.15-11.20 29,3 29,3 29,3 29,3
Hasil  pengukuran  selama  3  hari  dengan  pencatatan  temperatur  masing- masing selama 20 menit dapat dilihat pada Tabel 1. Berdasarkan hasil pengukuran tersebut  diketahui  kecenderungan  penurunan  temperatur  ruangan  dari  dampak pemasangan  thermoelektrik  yang  dipasang.  Gambar  3  menunjukkan  perbedaan temperatur  ruangan  tanpa  pengaruh  TEC  dan  dengan  pengaruh  TEC.  Namun demikian untuk aplikasi sesungguhnya pada kabin kendaraan perlu dipertimbangkan kapasitas daya thermoelektrik yang akan digunakan.
Autotech: Jurnal Pendidikan Teknik Otomotif Universitas Muhammadiyah Purworejo
Gambar 3. Perbedaan dampak pemasangan TEC-AC pada ruang box uji.

## D.   SIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan  yang  diperoleh  berdasarkan  hasil  pengujian  yang  dilakukan pada air conditioner bertenaga surya dengan cooler peltier pada ruangan dengan volume  11.298  cm³  adalah  bahwa  sistem  ini  mampu  memberikan  dampak pendinginan  ruangan  hingga  4,4  derajat  celcius  selama  20  menit.  Meskipun nilainya  kecil,  penurunan  temperatur  dapat  memberikan  rekomendasi  untuk aplikasi sesungguhnya pada kabin kendaraan. Dapat diasumsikan jika seluruh atap mobil merupakan bagian TEC-AC, dengan sumber listrik gratis dari matahari maka ini  akan  memberikan  dampak  positif  yang  besar.  Setidaknya  pengurangan pembakaran BBM dari mesin mobil dapat mereduksi emisi udara.
Saran  yang  direkomendasikan  adalah  prototipe  ini  harus  dikembangkan pada  riset  selanjutnya,  yaitu  aplikasi  pada  kendaraan.  Konsep  inovasi  ini  dapat digunakan sebagai media pembelajaran khususnya bidang rekayasa otomotif.

## DAFTAR PUSTAKA
A. Ibrahim (2011) Effect of Shadow and Dust on the Perform-ance of Silicon Solar Cell, Journal of Basic and Applied Sciences Research , ISSN 2090-424X, Vol. 1, No. 3, pp. 222-230.
Aziz.  A.,Subroto.  J.,  dan  Silpana.  V.  (2015),  Aplikasi  Modul  Pendingin Termoelektrik  SebagaiMedia  Pendingin  Kotak  Minuman, Jurnal  Rekayasa Mesin Polines , Vol 10, pp 32-38.
E. L Meyer (2004) Assessing the Reliability and Degradation of Photovoltaic Module Performance  Parameters, IEEE  Transactions  on  Reliability ,  Vol.  53,  No.  1, 2004, pp. 83-92. doi:10.1109/TR.2004.824831

## Vol.19/No.01/Januari  2024
H.  K.  Elminir,  A.  E.  Ghitas,  F.  El-Hussainy,  R.  Hamid,  M.  M.  Beheary  and  K.  M. Abdel-Moneim (2006) Optimum So-lar Flat-plate Collector Slope: Case Study for  Helwan,  Egypt, Energy  Conversion  &  Management ,  Vol.  47,  No.  5,  pp. 624-637.
J. Milanezi Junior, R. S. Ferreira Junior, J. P. C. L. da Costa, M. A. M. Marinho, R. A. Shayani and R. T. de Sousa Junior (2014) Energy harvesting photovoltaic system  to  charge  a  cell  phone  in  indoor  environments,  2014  International Conference  on  Composite  Materials  &  Renewable  Energy  Applications (ICCMREA), Sousse, Tunisia,pp. 1-6, doi: 10.1109/ICCMREA.2014.6843788.
Magrissa, R. (2022). Pengaruh Intensitas Cahaya terhadap Efisiensi Sel Solar pada Mono-Crystalline  Silikon  Sel  Solar.  Https://Adoc.Tips/Pengaruh-Intensitas- Cahayaterhadap-Efisiensi-Sel-Solar-Pada.Html  .Retrieved  November  20, 2022.
Purwoko.  Y.  P.  (2014),  Perancangan  Portable  Cool  Box  Berbasis  Termolektrik &Heatsink Fan.
Rohman.  A.  (2014),  Rancang  Bangun  Sistem  Pendingin  Pada  Kaca  Depan Kendaraan Menggunakan Termoelektrik Pendingin.
Salam, Z., Ishaque, K., &  Taheri, H. (2010). An improved two-diode photovoltaic (PV)  model  for  PV  system. 2010  Joint  International  Conference  on  Power Electronics , Drives and Energy Systems & 2010 Power India, 1 –5.
Sutoyo,  Y  Ferriawan.  (2023)  Supporting  Secluded  Farm  Electricity  Using  Solar- Powered Hut: Electrifying Agriculture Preparation in Gunungkidul. E3S Web Conf., 425 -04006. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202342504006.