Pemanfaatan Energi Panas Buangan Dengan Efek Thermoelektrik

 
Dalam kehidupan sehari-hari, banyak sekali energi yang terbuang sebagai panas. Ketika kendaraan bermotor digunakan, akan dihasilkan panas yang dibuang melalui knalpot. Jika kita menggunakan refrigerator maka akan ada panas yang dibuang dari kumparan di bagian belakang lemari pendingin tersebut. Jika kita menyalakan televisi atau rice cooker juga akan dihasilkan panas jika dibiarkan menyala sedemikian lama. Panas ini merupakan energi dan seringkali terbuang dan tidak bisa dimanfaatkan.

Panas buangan ini bisa dikonversi menjadi energi listrik dengan menggunakan efek Thermoelektrik. Efek thermoelektrik adalah efek fisika yang memungkinkan konversi secara langsung energi panas menjadi energi listrik tanpa proses konversi energi perantara. Sebenarnya energi panas sudah sejak lama bisa diubah menjadi energi listrik dengan menggunakan mesin kalor seperti pada PLTU. 

Energi panas digunakan untuk menguapkan air, uap air menggerakkan turbin, turbin memutar generator sehingga menghasilkan listrik. Setelah terpakai uap air harus didinginkan di kondenser agar berubah menjadi air dalam bentuk cair lagi agar siklus dapat dilanjutkan. Namun dengan efek thermoelektrik kita bisa mengubah secara langsung energi panas menjadi listrik tanpa membutuhkan uap air, turbin, generator maupun kondenser.

Pada panci yang berisi air panas, ditempelkan 4 buah modul thermoelektrik yang disambungkan dengan kabel ke sebuah lampu. Dari sistem ini dihasilkan daya 8 watt, yang dapat digunakan untuk menyalakan lampu tersebut. Hal ini bisa dilakukan tanpa memerlukan sistem turbin, generator atau kondenser yang rumit.

Walaupun sederhana dalam aplikasi, pembuatan modul thermoelektrik ini sendiri merupakan hasil dari teknologi rekayasa material yang sangat maju. Modul thermoelektrik menggunakan bahan semikonduktor tipe P dan tipe N yang disusun sedemikian rupa sehingga jika terjadi perbedaan temperatur antara sisi “panas” dan sisi “dingin” dari modul thermoelektrik akan timbul perbedaan konsentrasi pembawa muatan pada bahan tersebut. Perbedaan konsentrasi ini menimbulkan gerakan dari muatan listrik pada bahan tersebut. Gerakan dari muatan listrik ini menimbulkan arus listrik yang dapat digunakan pada berbagai peralatan. Salah satu bahan yang sering digunakan adalah bismuth-tellurite (Bi₂Te₃).

Walaupun sangat praktis dan sederhana dalam aplikasi, efisiensi konversi energi dari modul thermoelektrik masih lebih rendah (5-10%) dibandingkan dengan menggunakan mesin kalor biasa (30%). Namun karena kesederhanaannya, alat ini mungkin akan lebih efisien bekerja pada sistem dengan panas rendah atau aplikasi portable. Ilmuwan saat ini sedang berusaha mengembangkan material yang lebih murah dan efisien agar bisa digunakan secara massal.