ESSAY PENERAPAN SISTEM SMART BUILDING DENGAN MEMANFAATKAN GAS PANAS BUANGAN AC MENJADI LISTRIK UNTUK MEWUJUDKAN POTENSI DAN EFISIENSI ENERGI

PENDAHULUAN

    Pada zaman seperti sekarang ini, kemajuan teknologi sangat berdampak terhadap kenyamanan hidup manusia, misalnya penggunaan Air Conditioner (AC). AC merupakan alat penyejuk ruangan yang mampu mengkondisikan udara sekitar serta memberikan efek nyaman bagi tubuh. Beberapa tahun lalu, AC masih tergolong barang mahal yang hanya ada di tempat - tempat mewah. Namun, AC pada saat ini sudah menjadi kebutuhan banyak orang, terutama yang tinggal di kota-kota dengan cuaca panas. Mulai dari rumah, kantor, dan terutama di gedung yang kebutuhan akan udara sejuk sangat diperlukan akibat dari tidak adanya sirkulasi udara yang bebas di dalam ruangan. Ditambah perubahan iklim di dunia saat ini menjadi salah satu faktor Masyarakat Indonesia untuk menggunakan AC. Menurut pantauan dari BMKG berbagai wilayah di Indonesia mengalami suhu antara 34oC sampai 37,5oC. Berdasarkan data tersebut, terdeteksi bahwa suhu yang tinggi berada di wilayah selatan khatulistiwa Indonesia yang beriklim tropis dimana udara panas tidak terhindarkan lagi terutama di kota-kota besar.

    Surabaya merupakan salah satu kota besar di Indonesia yang memiliki suhu udara rata-rata sebesar 28,5oC dan kelembaban relatif rata-rata sebesar 76%. Udara semakin terasa panas sering terjadi pada bulan Oktober yaitu dengan kisaran suhu 30,2 oC dengan kelembaban relatif sebesar 64% (Badan Pusat Statistik, 2014). Udara yang terasa panas dapat menyebabkan terganggunya aktivitas manusia terutama aktivitas yang berada di dalam ruangan. Manusia umumnya merasa lebih nyaman dalam melakukan berbagai aktivitas di dalam ruangan jika udara terasa sejuk. Oleh karena itu, diperlukan sistem pendingin udara yang mampu menghasilkan udara dengan suhu ruangan yang diinginkan. Selama ini yang dimanfaatkan dari AC hanya udara dinginnya saja, sedangkan panas buangannya lebih banyak dibuang ke lingkungan. Panas inilah yang dapat menjadi masalah, yaitu panas buangan AC yang dibuang secara langsung ke lingkungan sehingga dapat menyebabkan berbagai masalah serius seperti meningkatnya suhu lingkungan yang signifikan, panas buangan AC juga menjadi masalah terhadap penyebab adanya pemanasan global yang menyebabkan bumi menjadi tempat yang lebih panas dan tidak lagi bersahabat. Padahal di sisi lain, panas dari buangan AC dapat dimanfaatkan kembali sebelum akhirnya dibuang ke lingkungan bebas yaitu dengan cara mengolah panas buangan AC terlebih dahulu menjadi listrik, dengan kata lain mengubah energi panas yang ada pada gas buangan AC menjadi energi listrik. Berdasarkan potensi dari panas gas buangan AC, maka dari itu, kami mengusulkan sebuah ide untuk memanfaatkan panas buangan AC sebagai pembangkit listrik dengan menggunakan termoelektrik generator.

ISI

    Pemanfaatan potensi panas buangan AC diawali dengan pengukuran suhu dan kelembaban udara keluaran dari kondensor AC serta udara lingkungan. Prinsip kerja dari AC adalah evaporator menyerap panas dari ruangan dan panasnya akan dibuang melalui kondensor. Panas buangan dari kondensor AC sangat berpotensi untuk bisa diubah menjadi energi. Energi yang dimaksud adalah energi listrik. Adapun proses pengubahan panas menjadi energi listrik dilakukan dengan alat Thermoelectric Generator.

    Termoelektrik Generator merupakan alat yang mengubah energi panas atau perbedaan temperatur menjadi energi listrik secara langsung. Termoelektrik Generator bekerja dengan sebuah efek yang disebut efek seebeck. Fenomena seebeck effect ini pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Jerman yaitu Thomas Jhohan Seebeck pada tahun 1821 (Ahmad, 2021). Termoelektrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu termoelektrik sebagai pendingin (cooler) dan termoelektrik sebagai generator. Proses kerja dari Termoelektrik Generator menggunakan efek Peltier untuk membuat aliran panas (heat-flux) pada percabangan antara dua jenis material yang berbeda. Peltier adalah keramik yang bisa menghasilkan energi panas dan dingin jika diberi tegangan sehingga dapat digunakan sebagai elemen pendingin maupun sebagai generator (Eka Wardani, 2021). Modul termoelektrik terdiri dari susunan N dan P semikonduktor yang dapat menerima sumber panas dari sisi panasnya, dan sisi dinginnya diberi pendingin (heatsink), dengan perbedaan temperatur pada kedua sisi nya dapat menghasilkan energi listrik. Dan energi listrik dapat mengonversi termoelektrik menjadi elemen pendingin maupun pemanas dengan merubah arah polaritas arus listrik (Ahmad, 2021). Namun pada termoelektrik, Peltier dipanaskan salah satu sisinya dan sisi lain panasnya dibuang, maka akan menghasilkan tegangan. Termoelektrik ini bekerja apabila ada perbedaan suhu lebih dari 30°C diantara kedua sisi peltier maka peltier akan menghasilkan listrik. (Eka Wardani, 2021) Kerena pada termoelektrik generator harus terjadi perbedaan suhu pada kedua sisinya, maka kedua sisi termoelektrik diubah menjadi sis panas dan sisi dingin. Sisi panas termoelektrik generator dapat menggunakan elemen heater. Sisi dingin termoelektrik menggunakan sebuah heatsink untuk transfer panas yang diserap modul termoelektrik pada sisi panasnya. Pada heatsink dapat digunakan kipas dengan kecepatan yang bervariasi. Peningkatan aliran udara pada heatsink menyebabkan transfer panas pada termoelektrik lebih baik dan menyebabkan daya keluaran generator termoelektrik yang lebih optimal. Selain heatsink, sisi dingin pada termoelektrik generator dapat menggunakan sebuah water block (Ahmad, 2021). Dari hasil sumber penelitian yang ada sebelumnya, panas yang dibuang (dilepaskan) dari kondensor AC temperaturnya dapat mencapai maksimum 53,5oC dan rata-ratanya adalah 47,47oC, sedangkan kalor (energi) yang dilepaskan sebesar 0,84 kW atau, udara yang melalui kondensor, setiap 1 kg udara kering menyerap panas sebesar 24,471 kJ dengan volume 0,936 m3 (Indra, 2014).

    Pada kota - kota besar, terutama pada bangunan besar seperti Hotel, Apartemen, dan Kantor, AC yang digunakan biasanya adalah AC yang mempunyai kapasitas besar dimana AC berkapasitas besar ini akan menghasilkan panas buangan dengan suhu yang lebih tinggi dari AC dengan ukuran standar. Sehingga perbedaan suhu permukaan Peltier akan semakin besar. Semakin besar nya perbedaan suhu pada permukaan Peltier, tegangan listrik yang dihasilkan juga semakin besar. Dengan diketahui bahwa suhu maksimal panas buangan pada AC standar adalah sebesar 53,5oC dan dimisalkan suhu pada sisi dingin dari termoelektrik generator adalah 25oC atau suhu kamar normal, maka perbedaan suhu antara kedua sisi termoelektrik generator adalah sebesar 28,5oC. Berdasarkan penelitian yang ada, dengan suhu perbedaan suhu sebesar 28,5oC dapat menghasilkan listrik sebesar 13 Volt untuk 50 termoelektrik generator pada satu AC. Akan tetapi pada bangunan seperti Hotel, Apartemen, dan Kantor, menggunakan AC yang berukuran lebih besar dan tidak hanya satu buah. Jika dimisalkan setiap lantai ada 20 buah AC sehingga listrik yang dihasilkan sebesar 260 Volt. Dengan AC yang lebih besar, suhu dari panas buangan juga akan semakin meningkat dan menyebabkan perbedaan suhu pada termoelektrik generator juga semakin besar sehingga listrik yang dihasilkan juga semakin besar. Dengan kondisi tersebut diharapkan pada bangunan besar seperti Hotel, Apartemen, dan Kantor, sistem ini dapat menghasilkan listrik lebih dari 260 Volt untuk setiap lantainya (Ahmad, 2021).

    Rancangan sistem dari penerapan Smart Building Apartemen dan Office dengan cara mengkonversi panas buangan AC menjadi listrik adalah dengan cara memasang alat konversi yang disebut thermoelectric generator pada bangunan yang menggunakan AC. Bangunan yang menggunakan AC dapat seperti Hotel, Apartemen, dan Kantor. Adapun sistem dari rancangan ini yaitu dengan menyalurkan panas buangan AC yang ada di setiap lantai tertentu menuju ke thermoelectric generator yang ada di setiap lantai dari bangunan tersebut. Sehingga panas buangan AC akan terhubung dengan sisi panas dari Termoelektrik generator. Kemudian panas buangan AC tersebut akan dikonversi oleh Termoelektrik menjadi listrik karena adanya perbedaan suhu antara kedua sisi termoelektrik generator. Sesuai dengan cara kerja dari Termoelektrik itu sendiri, perbedaan suhu yang signifikan pada kedua sisi akan menghasilkan daya listrik yang maksimal pula, maka dari itu Untuk memaksimalkan listrik yang dihasilkan, Termoelektrik diberi pendingin salah satu sisi lainnya. Listrik yang dihasilkan akan terlebih dahulu diakumulasikan ke penyimpanan daya listrik sementara (Temporary Power Storage). Listrik yang sudah terakumulasi, nantinya akan dialirkan lagi pada tempat penyimpanan daya utama (Main Power Storage) bersama dengan penyimpanan daya sementara lainnya. Konfigurasi dari sistem ini, akan dibuat dengan meminimalkan jumlah persimpangan atau dibuat dengan konfigurasi seri agar output daya termoelektrik yang dikeluarkan bisa sangat maksimal (Ahmad, 2021).

PENUTUP

    Berdasarkan pembahasan yang telah dipaparkan, ada beberapa saran yang dapat dilakukan untuk mengembangkan sistem ini agar didapatkan hasil yang lebih maksimal yaitu menggunakan modul termoelektrik yang lebih tahan panas dan mengeluarkan output daya yang lebih besar. Menggunakan sistem pendingin yang lebih efektif dan efisien agar output yang dikeluarkan juga akan lebih besar. Merancang desain ulang yang lebih kompatibel dan ringan karena manfaat dari pembuatan alat ini untuk kegiatan di luar ruangan.

DAFTAR PUSTAKA

Ahmad, S. N. (2021). Perancangan Pembangkit Listrik Termoelektrik pada Proses Refrigerasi Air Conditioner dengan Metode Fuzzy Logic. ELKOMIKA, 1-15.

Badan Pusat Statistik. (2014). Surabaya Dalam Angka 2014. Diakses 30 Mei 2022 https://surabayakota.bps.go.id/publication/2015/08/13/b2aebf18e054094ca0d4e25b/kota-surabaya-dalam-angka-2014.html

Eka Wardani, S. J. (2021). Konversi Energi Panas Menjadi Energi Listrik dengan Menggunakan Generator Termoelektrik. ELKOMIKA, v.

Indra, H. I. (2014). Kajian Potensi Energi Panas Buangan dari Air Conditioner (AC). Jurnal Teknovasi, 1.