## PENGEMBANGAN PERANGKAT KONVERSI ENERGI PANAS MENJADI ENERGI LISTRIK
Selamat Ependi*, Nengah Maharta, Eko Suyanto Pendidikan Fisika FKIP Unila, Jl. Prof. Dr. Soemantri Brojonegoro No. 1, Bandar Lampung *e-mail: selamatependi@gmail.com
Abstract:  The  Development  of  Thermal  Energy  into  Electrical  Energy  Converter  Device .  The purpose of this  developmental research was to elaborate  a thermal energy into  electrical energy converter  device  with  the  user  manual  for  physics  learning  of  electrical  energy  resources.  The method of this research was research and development (R & D) based on Suyanto, the steps that conducted  comprise  of  need  analysis,  identification  of  sources  power,  identification  of  product specifications,  product  development,  product  testing,  and  the  final  production.  Based  on  the  test result,  it  was  known  that  product  has  specifications:  the  correlatoin  sensitivity  of  raising  the temperature  to  the  voltage  is  0.702  mV/°C;  to  the  electrical  current  is  0.035  mA/°C;  and  to  the electrical  power  is  10.927  mW/°C.  The  results  of  the  feasibility  test  of  thermal  energy  into electrical energy converter device with the user manual  showed that the product is proper to use by the score of 3.692 on the physical eligibility test and 2.667 on the test design experts.
Abstrak:  Pengembangan  Perangkat  Konversi  Energi  Panas  menjadi  Energi  Listrik .  Tujuan penelitian  pengembangan  ini  adalah  mengembangkan  alat  konversi  energi  panas  menjadi  energi listrik  beserta  petunjuk  penggunaannya  untuk  pembelajaran  fisika  materi  sumber  energi  listrik. Metode  penelitian  ini  adalah  penelitian  dan  pengembangan  menurut  Suyanto,  tahapan  yang dilakukan  meliputi  analisis  kebutuhan,  identifikasi  sumber  daya,  identifikasi  spesifikasi  produk, pengembangan produk, uji produk, dan produksi akhir. Berdasarkan hasil uji yang telah dilakukan, diketahui  spesifikasi  produk  yaitu:  sensitivitas  hubungan  antara  peningkatan  suhu  terhadap tegangan  sebesar  0,702  mV/ºC;  terhadap  arus  listrik  sebesar  0,035  mA/ºC;  dan  terhadap  daya listrik sebesar 10,927 mW/ºC. Hasil Uji kelayakan alat konversi energi panas menjadi energi listrik dan user  manual menyatakan  bahwa  produk  layak  untuk  digunakan  dengan  skor  3,692  pada  uji kelayakan fisik dan skor 2,667 pada uji ahli desain.
Kata kunci: energi listrik, energi panas, konversi energi, pengembangan.

## PENDAHULUAN
Ilmu  Pengetahuan  Alam  (IPA), dikembangkan  oleh  manusia  dengan tujuan  untuk  memahami  gejala  alam.
Rasa keingintahuan para ilmuan mendorong  untuk  melakukan  proses penyelidikan  ilmiah  hingga  ditemukan suatu  jawaban  yang  kemudian  menjadi produk  sains,  seperti  konsep,  prinsip, teori  dan  hukum.  Fatonah  (2014:  43) menyatakan  fisika  sebagai  bagian  dari IPA  mengkaji  perilaku,  struktur  dan interaksi  benda  secara  empirik,  oleh sebab  itu  dalam  pembelajaran  fisika seharusnya  dimulai  dengan  peng- amatan yang melibatkan fenomena dan gejala  alam  yang  berkaitan  dengan
materi  fisika  yang  diajarkan.  Akan tetapi,  masih  ada  pembelajaran  fisika dilakukan dengan cara tekstual, dengan meminta  siswa  menghafal  rumus- rumus yang ada di dalam buku. Hal ini menyebabkan  tugas  belajar  siswa menjadi  lebih  berat  karena  menitik- beratkan  pada  konsep  dan  menge- sampingkan  fakta.  Akibatnya  siswa kehilangan kesempatan untuk memperoleh pengalaman belajar secara empirik, dan pembelajaran fisika menjadi kurang menarik.
Salah  satu  strategi  belajar  yang dapat memberikan pengalaman empirik kepada  siswa  dalam  belajar  fisika adalah  dengan  metode  praktikum.
Metode  praktikum  merupakan  metode pembelajaran  yang  berpusat  pada peserta  didik,  dengan  peran  guru  lebih sebagai  fasilitator  daripada  mengajar langsung.  Dalam  strategi  pembelajaran yang  berpusat  pada  peserta  didik,  guru menempatkan  perhatian  lebih  banyak pada keterlibatan, inisiatif dan interaksi sosial peserta didik. Melalui praktikum peserta  didik  dapat  mempelajari  sains dan  pengalaman  langsung  terhadap gejala-gejala alam, dapat melatih keterampilan  berpikir  ilmiah,  serta dapat menanamkan sikap ilmiah. Menurut  Siahaan  dan  Suyana (2010: 3), Pentingnya metode
praktikum menuntut guru meng-
optimalkan  fungsinya.  Yaitu  sebagai; (1)  fasilitator  untuk  mengembangkan kemampuan merencanakan, me- ngembangkan, menggunakan, dan mengelola;  serta  (2)  Motivator,  untuk mengembangkan kemampuan me- nunjukkan fenomena aktual dan konseptual,  merangsang  dan  meng- arahkan  keingintahuan  siswa,  dan  me-
melihara keingintahuan siswa.
Peralatan praktikum untuk kepentingan  pembelajaran  fisika  ter- sedia dalam bentuk Kotak Instrumentasi  Terpadu  (KIT).  Pada kenyataanya  KIT  yang  lengkap  tidak dimiliki  oleh  setiap  sekolah,  terutama untuk  sekolah-sekolah  yang  terletak  di daerah.
Materi  konversi  energi  panas menjadi  energi  listrik  sebagai  salah satu  solusi  keterbatasan  materi  sumber energi  listrik  sangat  diperlukan  dalam pembelajaran fisika. Hal ini diperlukan untuk  memperkaya  pengetahuan  siswa tentang  sumber  energi  listrik  selain energi  kimia,  nuklir,  dan  matahari. Dengan  memahami  materi  tersebut siswa  mempunyai  peluang  yang  lebih besar  untuk  mencari  alternatif  sumber energi  listrik  di  dalam  kehidupan mereka sehari-hari. Menurut Culp (1996: 386) operasi  konverter  termoelektrik  ter- gantung  pada  efek  Seebeck,  efek
Peltier  dan  efek  Thomson.  Efek Seebeck  ditemukan  pada  tahun  1822 oleh ahli ilmu alam Jerman, Thomas J. Seebeck.  Menurut  Seebeck,  sebuah voltase  timbul  dalam  sirkuit  dari  dua material  yang  tidak  sama  jika  kedua simpangan  ini  dijaga  pada  temperatur yang berbeda.
Efek  Peltier  ditemukan  pada tahun  1844  oleh  ahli  ilmu  alam Perancis,  J.C.A.  Peltier.  Efek  Peltier menyebutkan  bahwa  jika  suatu  arus searah  dialirkan  pada  suatu  rangkaian yang terdiri dari material yang berbeda, salah satu simpangan logam yang tidak sama  tersebut  akan  dipanaskan  dan lainnya  akan  didinginkan.  Ini  adalah kebalikan  dari  efek  Seebeck  dan  juga dapat-balik,  yaitu  jika  aliran  arus berlawanan,  material  yang  tadinya dipanaskan  akan  didinginkan  dan  yang tadinya  didinginkan  akan  terbalik dipanaskan (Culp, 1996: 387).
Efek  Thomson  ditemukan  pada tahun 1854 oleh ahli ilmu alam Inggris, William  Thomson  (Lord  Kelvin).  Efek ini menyatakan bahwa terdapat penyerapan atau  pelepasan  panas bolak-balik  dalam  konduktor  homogen yang  terkena  perbedaan  panas  dan perbedaan listrik secara simultan (Culp, 1996: 387).
Menurut Sutjahja (2011: 2) bahan termoelektrik  adalah  bahan  unik  yang dapat  mengkonversi  energi  panas menjadi  energi  listrik  atau  sebaliknya, tanpa menghasilkan gas beracun karbondioksida  maupun  polutan  lain seperti elemen logam berat. Sedangkan menurut  Putra  (2009:  2)  termoelektrik dipengaruhi  oleh  dua  efek,  yaitu  efek seebeck dan efek peltier.
Ramdini  (2014:  3)  menjelaskan konsep  seebeck  sebagai  efek  dari  dua buah material logam  yang tersambung
berada  di  lingkungan  dengan  dua temperatur  berbeda,  maka  di  material tersebut  akan mengalir arus listrik  atau gaya  gerak  listrik.  Sedangkan  efek peltier  adalah  kebalikan  dari  efek seebeck  apabila  dua  buah  logam direkatkan  kemudian  dialirkan  listrik maka  di  antara  kedua  sisi  logam tersebut terjadi gardien suhu. Berdasarkan sifat-sifat yang dimiliki, dalam perkembanganya elemen  termoelektrik  menurut  Sukur (2011:  4)  terbagi  menjadi  dua  jenis berdasarkan kegunaanya. Bahan termoelektrik  sebagai  pendingin  yaitu Thermoelectric  Cooler dan  sebagai pembangkit  listrik  atau  generator, Thermoelectric Generator.
Levy  (2013:  71)  menjelaskan
Thermoelectric cooler atau TEC adalah komponen elektronika yang menggunakan efek Peltier untuk membuat  aliran  panas  ( heat  flux )  pada percabangan ( junction ) antara dua jenis material  yang  berbeda.  Komponen  ini bekerja  sebagai  pompa  panas  aktif dalam bentuk padat yang memindahkan panas  dari  satu  sisi  ke  sisi  permukaan lainnya  yang  berseberangan,  dengan konsumsi  energi  elektrik  tergantung pada arah aliran arus listrik. Sedangkan Thermoelectric  generator atau  TEG adalah  suatu  pembangkit  listrik  yang didasarkan pada efek sebeeck. Struktur TEG  yang  terdiri  dari  suatu  susunan elemen  tipe- n (material  dengan kelebihan elektron) dan tipe- p
(material dengan kekurangan elektron). Panas masuk pada satu sisi dan dibuang dari  sisi  yang  lainya,  menghasilkan suatu tegangan yang melewati sambungan  termoelektrik.  Besarnya tegangan  yang  dihasilkan  sebanding dengan gradien temperatur.
Rohani  (2009:  4)  menjelaskan bahwa  ada  empat  pola  belajar  anak didik.  Pola  pertama,  anak  didik  hanya menggunakan  sumber  belajar  berupa
orang.  Guru  sebagai  pengajar  me- megang kendali penuh terhadap kegiatan  belajar  mengajar.  Pola  kedua, anak didik dibantu oleh bahan/  sumber belajar lain yang berfungsi sebagai alat bantu  atau  alat  peraga,  guru  masih memegang kendali namun tidak mutlak.  Pola  ketiga,  anak  didik menggunakan  sumber  belajar  orang dan  sumber  belajar  lain  berdasarkan suatu  pembagian  tanggung  jawab. Sumber  belajar  lain  itu  merupakan bagian integral dari keseluruhan kegiatan  belajar  dan  disebut  sebagai media. Pola keempat, anak didik hanya menggunakan  sumber  belajar  bukan manusia  (media).  Berdasarkan  pen- jelasan  tersebut  dapat  diketahui  bahwa suatu  sumber  belajar  dikatakan  alat peraga  jika  fungsinya  hanya  sebagai alat bantu saja, namun dikatakan media jika  merupakan  bagian  integral  dari seluruh  kegiatan  belajar  dan  ada pembagian tanggung jawab antara guru dan  sumber  belajar  lain.  Disimpulkan perbedaan antara media dan alat peraga terletak  pada  fungsinya  bukan  pada substansinya.
Bueche  (2006:  143)  menjelaskan energi  termal  atau  kalor  adalah  energi yang mengalir dari benda  yang satu  ke benda  yang  lain  karena  perbedaan suhu. Kalor selalu berpindah dari benda yang panas ke benda yang dingin. Agar kedua  benda  yang  saling  bersentuhan tersebut  berada  dalam  keadaan  termal yang seimbang (yakni ada perpindahan kalor  antara  kedua  benda),  suhu  kedua benda  haruslah  sama.  Jika  benda pertama dan benda kedua berada dalam keadaan  setimbang  termal  dengan benda  ketiga,  maka  kedua  benda pertama berada dalam keadaan seimbang termal. (pernyataan ini sering disebut hukum ke-nol termodinamika).
Culp  (1996:  4)  menjelaskan energi  listrik  adalah  jenis  energi  yang berkaitan  dengan  arus  dan  akumulasi
elektron.  Energi  jenis  ini  umumnya dinyatakan  dalam  satuan  daya  dan waktu, misalnya watt-jam atau kilowatt-jam.  Bentuk  transisional  dari energi  listrik  adalah  aliran  elektron, biasanya  melaui  konduktor  dari  jenis tertentu.  Energi  listrik  dapat  disimpan sebagai energi medan elektrostatik atau sebagai  energi  medan  induksi.  Energi medan elektrostatik adalah energi  yang berkaitan  dengan  medan  listrik  yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan  (elektron)  pada  pelat-pelat kapasitor.  Energi  medan  induksi,  yang kadang-kadang  disebut  energi  medan elektromagnetik,  adalah  energi  yang berkaitan  dengan  medan  magnet  yang timbul  akibat  aliran  elektron  yang melaui kumparan induksi. Energi listrik adalah  entuk  energi  yang  sangat terpakai Karena ia dapat dengan mudah dan  efisien  dikonversi  menjadi  bentuk energi yang lain.
TEC  12706  sebagai  salah  satu produk  termoelektrik  yang  tersedia  di pasaran, memiliki kemampuan mengkonversi  energi  panas  menjadi energi  listrik  atau  sebaliknya.  Oleh karena  itu  peneliti  mengembangkan termometer digital dengan me- manfaatkan TEC 12706 sebagai termometer alternatif yang dapat digunakan untuk keperluan pem- belajaran.
METODE
Metode penelitian ini yaitu
research and development atau penelitian pengembangan. Pe- ngembangan  yang  dilakukan  adalah pembuatan termometer berbasis termoelektrik beserta petunjuk penggunaan (user manual) . Penelitian ini menggunakan metode  penelitian  yang  mengacu  pada prosedur pengembangan media intruksional pembelajaran menurut
Suyanto  (2009:  322).  Penulis  memilih
prosedur pengembangan menurut
Suyanto  (2009:  322)  karena  penulis menilai  metode  ini  praktis  dan  efektif dalam penerapannya untuk me- ngembangkan produk konverter energi. Produk  yang  dihasilkan  diharapkan dapat  menjadi  solusi  keterbatasan perangkat  peragaan  perubahan  energi panas  menjadi  energi  listrik  sehingga dapat membantu siswa untuk mendalami  perilaku  perubahan  energi panas menjadi energi listrik. Model pengembangan tersebut meliputi enam prosedur pengembangan produk dan uji produk, yaitu; (1)  analisis  kebutuhan;  (2)  identifikasi sumber daya untuk memenuhi kebutuhan;  (3)  identifikasi  spesifikasi produk  yang  diinginkan  pengguna; (4)  pengembangan  produk;  (5)  uji produk;  dan  (6)  produksi.  Teknik Analisis data angket pada penelitian ini adalah dengan cara menganalisis angket  uji  ahli  desain,  menganalisis angket  kelayakan  dan  keterpenuhan spesifikasi produk yang dikembangkan. Angket  uji  validasi  ahli  digunakan untuk  menguji  kesesuaian  isi  pada produk,  yaitu  konverter  energi  panas menjadi  energi  listrik  beserta  petunjuk penggunaan.  Instrumen  penilaian  uji ahli  desain  dan  kelayakan  fisik, memiliki  2  pilihan  jawaban  sesuai konten  pertanyaan,  yaitu  “ya”  dan “tidak”.  Uji  spesifikasi  produk  untuk menguji  apakah  spesifikasi  produk konverter  energi  telah  terpenuhi  sesuai dengan  telah  diidentifikasi  sebelumnya dilakukan  dengan  cara  menganilisa data  hasil  pengukuran  menggunakan konverter  yang  telah  dikembangkan dan mengacu pada datasheet termoelektrik  yang  digunakan.  Uji yang  kenakan  yaitu  untuk  mengetahui hubungan  peningkatan  suhu  terhadap peningkatan  arus,  tegangan,  dan  daya listrik.  Selain  itu  uji  juga  digunakan untuk  mengetahui  peningkatan  jumlah
termoelektrik  yang digunakan  terhadap peningkatan  arus,  tegangan,  dan  daya listrik,  baik  dirangkai  secara  seri maupun secara paralel.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  utama  dari  pengembangan ini  adalah  berupa  alat  konversi  energi panas  menjadi  energi  listrik  yang dilengkapi dengan user manual . Secara rinci  hasil  dari  setiap  tahapan  prosedur pengembangan  yang  dilakukan  adalah sebagai berikut.
Analisis kebutuhan dilakukan dengan  menganalisis  LKS  dan  buku siswa  SMA  kelas  XII  Semester  genap.
Berdasarkan  hasil  analisis  diketahui bahwa  belum  ada  materi  konversi energi panas menjadi listrik secara rinci sehingga  diperlukan  perangkat  yang dapat membantu siswa untuk mendalami  perilaku  perubahan  panas menjadi  listrik,  kegiatan  dilanjutkan dengan  mencari  solusi  untuk  masalah tersebut.  Pada  tahap  ini  ditemukan bahan  termoelektrik  tipe  TEC  12706 dengan  spesifikasi  yang  memungkin- kan untuk mengembangkan alat konversi  energi  panas  menjadi  listrik dengan menerapkan sifat termoelektrik. Untuk memenuhi analisis kebutuhan  yang  telah  diungkapkan sebelumnya,  dilakukan  pengukuran awal  untuk  mengetahui  kinerja  TEC 12706 dan sebagai landasan desain alat konversi  yang  akan  dikembangkan. Pada tahap identifikasi sumber daya ini untuk melihat kemungkinan pe-
ngembangan alat  konversi  energi energi  panas  menjadi  energi  listrik beserta user manual sebagai  salah satu alternatif  dan  pelengkap  pembelajaran materi sumber energi listrik. Berdasarkan  hasil  observasi  terhadap kinerja  alat  termoelektrik  TEC  12706, diperoleh  bahwa  TEC  12706  memiliki
kemampuan  sebagai  konverter,  yaitu mengubah energi panas menjadi energi listrik.  Perbedaan  suhu  antara  kedua sisi  TEC  12706  menghasilkan  arus listrik  searah  dengan  nilai  tertentu apabila.  Berdasarkan  sifat  itulah  maka memungkinkan untuk mengembangkan alat  konversi  energi  panas  menjadi energi  listrik  sebagai  solusi  ke- terbatasan  alat  konversi  energi  panas menjadi  listrik  sebagai  salah  satu alternatif sumber energi listrik.
Setelah  melakukan  dua  tahap sebelumnya,  didasari  oleh  analisis kebutuhan dan identifikasi sumber daya ditentukan  bahwa  produk  yang  akan dikembangkan  yaitu  alat  konversi energi  panas  menjadi  energi  listrik beserta user manual.
Berdasarkan  ketersediaan  sumber daya yang dimiliki, teridenfikasi produk  yang  akan  dikembangkan dengan  spesifikasi  yang  dapat  dilihat pada tabel 1 dan Tabel 2.
Tahap  selanjutnya  adalah  pe- ngembangan  produk.  Pengembangan produk  dilakukan  dengan  pembuatan alat  konversi  energi  panas  menjadi energi  listrik  untuk  materi  sumber energi  listrik  beserta user  manual. Pembuatan  konverter  didasari  pada langkah  pembuatan  produk  yang  telah direncanakan,  meliputi  pengembangan: (1)  bagian  input  konverter;  (2)  bagian inti  konverter;  (3)  rangkaian  seri- paralel; dan (4) rangkaian multimeter.
Setelah  alat  konversi  energi  panas menjadi  energi  listrik  dibuat  maka selanjutnya  akan  dilakukan  percobaan menggunakan alat  tersebut untuk mengetahui  spesifikasi  alat.  Hasil  data dari percobaan yang dilakukan kemudian  digunakan  untuk  meng- identifikasi  pengujian  spesifikasi  dan kinerja alat.
Tabel 1. Identifikasi Spesifikasi Konverter
No. Aspek Deskripsi Spesifikasi 1. Bagian input Pada bagian ini terdiri dari wadah air untuk sisi dingin dan sisi panas komponen konverter. Masing-masing wadah dilengkapi dengan termometer air raksa.
 Dapat menunjukkan hasil pengukuran suhu, yaitu 0 °C pada sisi dingin konverter dan 25-90 °C pada sisi panas konverter dengan interval 5 °C  Peningkatan suhu pada wadah bagian panas menggunakan waktu yang tidak terlalu lama 2. Bagian konverter Bagian ini merupakan komponen inti pada alat yang akan dikembang- kan, tersusun dari delapan buah TEC yang dapat dirangkai baik secara seri maupun paralel. Mampu menghasilkan daya listrik.
3.
Bagian output Bagian ini terdiri dari rangkaian seri-paralel dan multimeter. Rangkaian multimeter terdiri dari voltmeter dan amperemeter yang dirancang untuk mengukur tegangan dan arus listrik secara bergantian.  Rangkaian seri-paralel dapat mempermudah ketika akan merangkai TEC, baik secara seri maupun paralel.
 Dapat menampilkan besarnya tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh konverter.
Tabel 2 . Identifikasi Spesifikasi User Manual No. Spesifikasi 1. Memberikan informasi tentang alat konversi energi panas menjadi energi listrik 2. Memberikan petunjuk perawatan alat 3. Memberikan petunjuk penggunaan alat saat melakukan pengukuran Pengembangan  selanjutnya  adalah u ser  manual sebagai  kelengkapan konverter energi disusun setelah konverter energi selesai dibuat. Bagian-
bagian user manual meliputi:
(1)  sampul;  (2)  kata  pengantar;
(3)  spesifikasi  alat;  (4)  petunjuk  pe- rawatan; (5) prosedur penggunaan; dan (6) tabel data hasil pengukuran. Pada  tahap  selanjutnya  yaitu  uji produk,  merupakan  uji  kelayakan  alat konversi  energi  panas  menjadi  energi listrik  disertai user  manual yang  telah dikembangkan. Kelayakan alat konversi  energi  panas  menjadi  energi listrik  diuji  keterpenuhan  spesifikasi- nya  melalui  serangkaian  pengukuran suhu,  tegangan  dan  arus  listrik.  Data yang  di  peroleh  kemudian  digunakan untuk menganalisa kinerja alat konversi energi  panas  menjadi  energi  listrik.
Hasil pengukuran untuk menguji keterpenuhan  spesifikasi  produk  dapat dilihat pada Gambar 1. Berdasarkan grafik pada Gambar 1
diperoleh  spesifikasi  dari  alat  konversi energi  panas  menjadi  energi  listrik sebagai  berikut:  (1)  hubungan  antara peningkatan  suhu  dan  tegangan  dapat didefinisikan  dengan  persamaan  garis lurus dengan adalah  nilai  besaran  tegangan,
besaran  suhu  dan  3,511  adalah  nilai sensitivitas  perubahan  suhu  terhadap perubahan  tegangan  setiap  kenaikan rentang suhu 5 °C; (2) hubungan antara peningkatan suhu dan arus listrik dapat didefinisikan  dengan  persamaan  garis
lurus
dengan
adalah  nilai  besaran  arus  listrik, besaran  suhu  dan  3,6415  adalah  nilai sensitivitas  perubahan  suhu  terhadap perubahan  arus  listrik  setiap  kenaikan rentang  suhu  5  °C;  dan  (3)  hubungan antara  peningkatan  suhu  dan  daya listrik  dapat  didefinisikan  dengan persamaan garis lurus
dengan adalah  nilai  besaran  daya  listrik, besaran  suhu  dan  1676,4  adalah  nilai sensitivitas  perubahan  suhu  terhadap perubahan  daya  listrik  setiap  kenaikan rentang suhu 5 °C.
(a) (b) (c)
Gambar  1. Grafik  Data  Hasil  Pengukuran;  (a)  Hubungan  Suhu  dan  Tegangan; (b)  Hubungan  Suhu  dan  Arus  Listrik;  (c)  Hubungan  Suhu  dan  Daya Listrik.
y = 3.511x - 10.527 R² = 0.9782 0 50 100 150 200 250 300 350 0 50 100 Tegan gan ( mV) Rentang Suhu ( ºC) y = 0.1739x - 3.6415 R² = 0.9931 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 A ru s Li str ik (m A ) Rentang Suhu ( ºC) y = 54.634x - 1676.4 R² = 0.9575 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 50 100 D ay a Li str ik (m W) Rentang Suhu ( ºC)
Tabel 3. Hasil Uji Kelayakan Fisik
No. Aspek Penilaian Saran Perbaikan 1 Bentuk Fisik  Desain suatu peraga yang dapat menampilkan secara jelas proses konversi energi panas menjadi energi listrik.  Dapat didesain alat peraga yang langsung dapat digunakan untuk mengkonversi energi panas bumi/ alami. Tabel 4. Hasil Uji Ahli Desain User Manual No. Aspek Penilaian Perbaikan 1 Desain  Mengganti gambar konverter dengan foto asli. 2 Tipografi  Mengubah jenis, ukuran, warna dan proporsi huruf sehingga serasi dan proporsional. 3 Ilustrasi  Menyisipkan foto para tahap persiapan pengukuran. Pada  uji  kelayakannya  oleh  ahli desain  dan  fisik  hasilnya  menyatakan bahwa  produk  konverter  energi  panas menjadi  energi  listrik  dan  disertai user manual layak  digunakan  sebagai  pe- lengkap  perangkat  pembelajaran  fisika materi  sumber  energi  listrik  dengan skor  3,69  pada  uji  kelayakan  fisik  dan skor  2,67  pada  uji  ahli  desain  dengan perbaikan  seperti  pada  Tabel  3  dan Tabel  4.  Setelah  mengalami  uji spesifikasi  dan  uji  kualitas  produk, maka prototipe I telah mendapat saran- saran  perbaikan  dari  ahli  materi  dan ahli  desain  dan  telah  dihasilkan prototipe  II.  Produk  akhir  hasil  pe- ngembangan  berupa  konverter  energi panas  menjadi  energi  listrik  dan disertai user manual .
Alat konversi energi panas menjadi energi  listrik  merupakan  alat  konversi yang  menggunakan  termoelektrik  jenis TEC 12706 sebagai komponen dasarnya.  Konsep  utamanya  adalah ketika  terjadi  perbedaan  suhu  antara kedua sisi TEC maka akan menimbulkan  arus  listrik  yang  akan meningkat  seiring  dengan  peningkatan rentang suhu antara kedua sisi TEC.
Bagian sisi  dingin  TEC direkatkan dengan  wadah  yang  dapat  diisi  air dingin. Wadah tersebut  dilapisi dengan steroform  untuk  menjaga  agar  suhu  air yang  di  dalam  wadah  tidak  berubah drastis.  Bagian  tutup  wadah  diberi lubang  untuk  meletakkan  termometer air  raksa.  Wadah  air  dingin  diberi pecahan  es  sekitar  1  liter.  Pengukuran dilakukan ketika suhu es 0 °C.
Bagian  sisi  panas  TEC  direkatkan dengan heatsink yang  berfungsi  untuk menyerap  panas  air. Heatsink yang sudah  direkatkan  ke  TEC  kemudian dicelupkan  ke  dalam  wadah.  Suhu minimal  air  pada  sisi  bagian  panas  ini adalah  25  °C.  Berdasarkan datasheet TEC  12706  yang  digunakan,  rentang suhu  maksimal  TEC  12706  adalah 66  °C  sehingga  dapat  disimpulkan bahwa suhu maksimal  pengguaan TEC 12706  adalah  91  °C.  Namun  karena peng-ukuran dilakukan setiap kelipatan 5 °C maka suhu maksimal yang diukur adalah 90 °C.
Pada  desain  awal  pengembangan, volume es pada wadah sisi dingin TEC adalah 1 liter dan pada sisi panasnya 5 liter.  Pemanasan  air  pada  sisi  panas menggunakan  satu  buah  pemanas  air
sehingga  waktu  yang  diperlukan  untuk meningkatkan  suhunya  dari  25  °C menjadi 90 °C adalah 120 menit. Untuk mengatasi  masalah  waktu  pemanasan air yang terlalu lama, maka wadah pada bagian sisi panas air diperkecil sehingga  volume  air  menjadi  2,2  liter. Selain  itu  pemanas  air  juga  dibuat menjadi  dua  buah  pemanas  yang dipasang  secara  paralel.  Waktu  yang diperlukan  untuk  meningkatkan  suhu air  setelah  mengalami  perbaikan  alat adalah 20 menit.
Pada uji produk, spesifikasi diperoleh  melalui  serangkaian  per- cobaan, yaitu dengan mengukur rentang suhu kedua sisi TEC, kemudian mengukur  keluaran  tegangan  dan  arus listrik  yang  dihasilkan.  Dari  analisis data hasil pengukuran diketahui  bahwa kinerja  bahan  termoelektrik  sangat dipengaruhi  oleh  ΔT,    semakin  besar nilai  ΔT  maka  semakin  besar  pula tegangan  keluaran  yang  dihasilkan. Selain  itu  juga  dapat  disimpulkan bahwa rangkaian seri TEC
menghasilkan  peningkatan  tegangan listrik  dan  rangkaian  paralel  TEC menghasilkan pengingkatan arus listrik.
Berdasarkan  data  analisis  hasil pengukuran  dapat  diketahui  bahwa: (1)  Setiap  peningkatan  rentang  suhu akan menghasilkan
peningkatan tegangan  dan  arus  listrik;  (2)  Pada rangkaian  seri,  peningkatan  jumlah TEC menghasilkan peningkatan tegangan  listrik  sedangkan  arus  listrik yang dihasilkan relatif sama besar; dan (3) Pada rangkaian paralel, peningkatan jumlah TEC menghasilkan peningkatan arus  listrik  sedangkan  tegangan  listrik yang dihasilkan relatif sama besar. Hal tersebut  sesuai  dengan  hasil  penelitian yang  telah  dilakukan  oleh  Wijaya (2014:  9)  yang  terangkum  pada jurnalnya  yang  berjudul  “ Pengaruh Rangkaian  Seri  -  Paralel  Sel  Peltier  dan
Beda  Temperatur  terhadap  Daya  Listrik yang Dihasilkan Sel Peltier”.
Kelebihan    alat  konversi  energi panas menjadi energi listrik di antaranya adalah: (1) Merupakan solusi untuk  mengamati  perilaku  perubahan energi  panas  menjadi  energi  listrik; (2)  produk  hasil  pengembangan  dapat digunakan  sebagai  penuntun  belajar bagi  siswa  secara  kelompok,  baik dengan menerapkan metode eksperimen  atau  demonstrasi;  dan (3)  produk  dapat  digunakan  untuk memberi  pengalaman  belajar  secara langsung kepada siswa. Kekurangan produk ini di antaranya  adalah:  (1)  Penggunaannya membutuhkan  sumber  arus  listrik  PLN sehingga ketika listrik padam pengukuran  tidak  bisa  dilakukan; (2)  pengukuran  membutuhkan  es  batu, sehingga  konverter  tidak  bisa  di- gunakan  secara  maksimal  di  tempat- tempat tertentu yang sulit didapatkan es batu;  dan  (3)  produk  ini  juga menghasilkan  energi  listrik  yang  ter- golong kecil sehingga proses perubahan energi panas menjadi energi listrik hanya bisa terlihat menggunakan alat  ukur,  tidak  bisa  terlihat  secara kasat mata.

## SIMPULAN
Simpulan  dari  pengembangan  ini adalah:  (1)  dihasilkan  sebuah  produk berupa  konverter  energi  panas  menjadi energi  listrik  dan  disertai  petunjuk pengunaan (user  manual) yang  dapat digunakan  untuk  mengamati  perilaku perubahan energi panas menjadi energi listrik    sebagai  solusi  keterbatasan sumber  energi  listrik  untuk  pem- belajaran  materi  sumber  energi  listrik; (2)  Produk  konverter  energi  panas menjadi  energi  listrik  dan  disertai petunjuk  pengunaan  layak  digunakan sebagai pelengkap perangkat
pembelajaran  fisika  materi  sumber
energi listrik dengan skor 3,69 pada uji kelayakan  fisik  dan  skor  2,67  pada  uji ahli  desain;  (3)  Konverter  energi  yang dihasilkan memiliki spesifikasi sensitivitas hubungan antara peningkatan suhu terhadap peningkatan tegangan sebesar 0,7022 mV/ºC; sensitivitas hubungan antara peningkatan suhu terhadap peningkatan arus  listrik  sebesar  0,03478  mA/ºC; sensitivitas hubungan antara peningkatan suhu terhadap peningkatan daya  listrik  sebesar  10,9268  mW/ºC;
volume  wadah  sisi  dingin  konverter adalah 1 liter; volume wadah sisi panas konverter  adalah  2,2  liter;  suhu  sisi dingin konverter adalah 0 °C; dan suhu sisi  panas  konverter  berada  pada rentang  dari  25  °C  hingga  90  °C;  dan (4)  Peningkatan  jumlah  TEC  secara seri menghasilkan peningkatan tegangan  dan  arus  listrik  yang  relatif sama  besar,  sedangkan  peningkatan jumlah  TEC  secara  paralel  meng- hasilkan  peningkatan  arus  listrik  dan tegangan yang relatif sama besar.

## DAFTAR RUJUKAN
Bueche  ,  Frederick  J.,  Eugene Hecht.  2006. Fisika  Universitas  Edisi Kesepuluh . Jakarta: Erlangga. Culp  ,  Archie  W.1996. Prinsip- Prinsip  Konversi  Energi .  Jakarta: Erlangga.
Fatonah, Siti dan Prasetyo. 2014. Pembelajaran Sains . Yogyakarta: Penerbit Ombak. Levy, George. 2013. Thermoelectric Effect  Under Adiabatic Conditions. Entropy  Journal. (Online),
Volume  14,  No.  71.  (http://www. mdpi.com/1099-4300/14),  diakses  29 April 2015.
Putra,  Nandy.  2009.  Potensi Pembangkit  Daya  Termoelektrik  untuk
Kendaraan  Hybrid .  Jurnal  Makara Teknologi . (Online), Volume 13, No. 2, (http://www.journal.ui.ac.id), diakses 20 Mei 2015. Ramdini, Intan D.N. 2014. Thermoelectric  Generator .  Indonesian Jurnal  of  materials  science . (Online), Vol. 47, No. 120, (http://www .journal. batan.go.id), diakses 30 Juli 2015.
Rohani,  Ahmad.  2009. Media Instruksional  edukatif .  Jakarta:  Rineka Cipta.
Siahaan,  Parsaoran  dan  Iyon Suyana.  2010. Hakikat  Sains  Dan Pembelajaranya  (Disampaikan  Dalam
Pelatihan  Guru  Mipa  Papua  Barat Tahun 2010) . Bandung: UPI. Sukur, Edi. 2011. Melirik Teknologi Termoelektrik sebagai Sumber  Energi  Alternatif .  (Online), (http://www.energi.lipi.go.id/ utama.cgi), diakses 8 Juni 2015. Sutjahja, M. Inge. 2010. Penelitian  Bahan  Termoelektrik  Bagi Aplikasi  Konversi  Energi  dimasa Datang. Jurnal  Material  dan  Energi Indonesia .  (Online).  Vol.  01,  No.  01, (http://jmei.phys.unpad.ac.id),  diakses 17 Mei 2015. Suyanto, Eko. 2009. Pengembangan  Contoh  Lembar  Kerja Fisika  Siswa  dengan  Latar  Penuntasan
Bekal  Awal  Ajar  Tugas  Studi  Pustaka dan  Keterampilan  Proses  untuk  SMA Negeri  3  Bandar  Lampung. Prosiding Seminar  Nasional  Pendidikan  2009 .
Bandarlampung: Unila. Wijaya, Alexander Prasetya. 2014. Jurnal Mahasiswa Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya .
(Online),  Vol  4,  No.119.18.XI.861,
(http://mesin.  ub.ac.id),  diakses  24 Desember 2015.