Accu 12vdc untuk Suplai Daya Kulkas Portabel
Pada Mobil
Syifaul Fuada
Pascasarjana S2, Teknik Mikroelektronika STEI Institut Teknologi Bandung (ITB) Jln. Ganesha No.10 Bandung, 40132, JABAR, Indonesia.
Abstrak—Kulkas portabel didesain industri agar bersifat praktis dan dapat dibawa kemana-mana termasuk dalam perjalanan. Namun apabila suplai daya menggunakan accu mobul dan dilakukan secara terus menerus dapat memperpendek umur accu mobil, dampaknya terjadi gangguan pada mesin dan sistem starter sehingga menyebabkan mobil sering mogok. Peneliti mengembangkan sistem kulkas portabel dengan suplai daya sel surya yang ditempatkan pada bagian atas mobil. Penelitian ini terbatas pada (1) pengaruh performa mobil apabila daya kulkas diambil dari daya accu 12VDC dan (2) pengujian sel surya sebagai supply daya listrik untuk kulkas. Peneliti menggunakan suplai daya ac sebagai variabel kontrol untuk membandingkan kinerja kulkas menggunakan accu mobil untuk mode panas dan dingin dengan kinerja kulkas menggunakan ac jala-jala 220V. Pengujian sel surya dilakukan untuk mengetahui kelayakan pemakaian untuk mengganti fungsi suplai daya accu 12VDC dan performa stabil seperti sumber ac 220V
Kata Kunci: Kulkas Portabel, Sel Surya, Mobil
I. LATAR BELAKANG MASALAH
Kulkas adalah sebuah alat rumah tangga listrik yang menggunakan proses pendingin untuk mengawetkan makanan/minuman. Berbagai penelitian tentang kulkas hemat energi yang ramah lingkungan telah terus dikembangkan, seperti yang dilakukan [1-3] serta modivikasinya untuk keperluan pendidikan [4].
Kini teknologi kulkas tidak hanya digunakan sebagai pendingin namun dapat digunakan sebagai alat pemanas (Two
in One). Kulkas dengan mode Hot dan Cool ini tidak
mengherankan lagi bagi sebagian kalangan masyarakat, karena saat ini sudah banyak produk lemari es dengan dengan variasi yang berbeda satu sama lain, yang kegunaannya untuk berbagai cara. Fungsi cool pada kulkas umumnya digunakan untuk mendinginkan bahan makanan dan menyimpan kebutuhan sehari-hari, seperti daging, ikan, sayur-sayuran, buah-buahan dan minuman kaleng, minuman
botol dan lainnya agar dapat bertahan dalam beberapa hari kemudian. Sedangkan fungsi hot untuk menghangatkan makanan yang sudah masak supaya masakan yang diinginkan tetap hangat dan sedap dimakan seperti gulai, rendang, tumis, dan minuman hangat [5].
Kulkas juga sudah tersedia dalam bentuk portabel sehingga pengguna dapat membawa kulkas di manapun
berada, termasuk saat dalam perjalanan. Penelitian kulkas portable dilakukan oleh Hakim dengan patent berjudul
“Kulkas Berjalan Ekonomis dan Hemat Energi (Coolbox)”
dimana telah dibuat kulkas yang diimplementasikan pada container sepeda motor. Bahan utama terbuat dari termoelektrik yang ramah lingkungan. Hal ini karena bahan kimia yang digunakan dalam siklus kerja lemari es dapat merusak struktur lapisan O3 (ozone) udara. Alat dilengkapi kipas sebagai pemercepat pendinginan, maksimal sampai 10oC
[6].
Sedangkan pada penelitian ini menggunakan kulkas hot and cool portable yang sudah tersedia dipasaran lokal yang diimplementasikan pada kendaraan roda empat, khususnya mobil. Permasalahan yang ditemukan adalah diperlukannya energi suplai tambahan agar kulkas tidak hanya mengambil daya listrik dari baterai mobil. Sistem pendingin seperti kulkas tersebut membutuhkan daya yang besar, sehingga perlu terobosan baru agar tidak memperpendek umur baterai mobil.
Rancangan yang ditawarkan adalah berbasis sel surya sebagai kebutuhan daya utama yang menyuplai kulkas. Peneltian tentang kulkas yang disuplai oleh sel surya dilakukan oleh [7-10], namun aplikasinya adalah untuk kulkas rumah/ househoold.
Pada penelitian ini, sel surya lebih difokuskan untuk keperluan suplai kulkas dalam mobil yang mana sel surya tersebut ditempatkan dibagian atas mobil Sehingga apabila bagian atas mobil oleh sel surya maka sudah cukup untuk menyimpan energi listrik dalam accu dan kemudian dapat digunakan untuk menyuplai daya kulkas. Konsumsi bahan bakar pada mobil juga dapat dihemat meskipun menyuplai daya kulkas tersebut.
II. TUJUAN DAN RUANG LINGKUP
▸ Baca selengkapnya: aki merupakan sel elektrokimia yang digunakan sebagai sumber arus. elektroda pada sel aki berupa…
(2)Prosiding SENDIPA Bandung, 23 November 2015
31
III. METODE
A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Kegiatan ini dilaksanakan selama 5 bulan yakni februari 2014 sampai juli 2014. Perangkaian komponen dan uji coba alat dilakukan di Universitas Negeri Malang.
B. Skema Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimental melalui skema yang telah disusun oleh penulis. Sebagaimana tujuan penelitian, maka penelitian ini dibagi menjadi dua skema yakni:
1. Pengujian kulkas menggunakan accu 12VDC pada ruang terbuka dan pengaruhnya jika digunakan pada kendaraan roda empat dalam hal ini adalah mobil,. Instrumen yang digunakan adalah alat ukur termometer untuk mengetahui suhu kulkas baik mode panas atau dingin dan accu 12VDC pada mobil Honda Acord.
2. Pengujian kulkas dengan sumber energi sel surya. Sel surya merupakan piranti elektronika yang berfungsi sebagai pengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Intensitas sinar matahari menentukan jumlah listrik yang dihasilkan sel surya tersebut. Cara kerja sel surya adalah ketika cahaya bersentuhan dengan sel surya dan diserap oleh bahan semi-konduktor, terjadi pelepasan elektron. Apabila elektron tersebut bisa merembes menuju bahan semi-konduktor pada lapisan yang berbeda, terjadi perubahan sigma gaya-gaya pada bahan. Gaya tolakan antar bahan semi-konduktor menimbulkan aliran medan listrik. Sehingga sel surya menghasilkan listrik lebih cepat ketika matahari bersinar cerah [11]. Kulkas yang digunakan dalam penelitian jenis mini fridge wht transparant 15L dengan dua mode (panas dan dingin).
peneliti menggunakan instrumen alat ukur AVO meter untuk mengukur output sel surya. Sel surya yang digunakan kapasitas 50WP. Penulis menggunakan suplai daya ac sebagai variabel kontrol. Sehingga hasil dari rancangan sel surya layak digunakan apabila mendekati perlakukan kulkas dengan supli daya DC oleh sel surya.
C. Prosedur Skema 1
Daya menggunakan arus DC 12V pada accu mobil di ruangan terbuka dimana keadaan sel surya menghadap matahari secara langsung, hal ini untuk mengetahui performa sel surya untuk menghasilkan listrik DC saat mobil jauh dari sumber listrik. Langkah pertama adalah menempatkan kulkas pada tempat yang mudah untuk dijangkau/lapang. Dan menghubungkan soket arus ac pada kulkas dengan menggunakan kabel converter untuk dihubungkan pada pemantik rokok atau soket pada mobil. Menggeser switch
mode pada posisi COLD hingga lampu indikator menyala.
Meletakan termometer ruangan di dalam refrigerator Menguji coba dalam waktu 120 menit, setiap 60 menit dilakukan pengecekan suhu dan catat data selanjutnya dilakukan analisis untuk mode Cold. Untuk mode hot dilakukan proses yang sama.
D. Prosedur Skema 2
Daya menggunakan arus ac 220V-240V bersumber dari PLN yang terhubung di jala-jala. Langkahnya adalah menghubungkan soket arus ac dengan menggunakan kabel
converter untuk dihubungkan pada arus 220 volt. Menggeser switch mode pada posisi COLD hingga lampu indikator
menyala. Meletakan termometer ruangan di dalam
refrigerator Menguji coba dalam waktu 120 menit, setiap 60
Gambar 1. Uji Coba pada arus ac 220-240 Volt
Gambar 2. Uji Coba pada arus DC 12 Volt
menit dilakukan pengecekan suhu. dan catat data selanjutnya analisis untuk mode Cold. Untuk mode hot prosesnya sama. Untuk pengujian sel surya dilakukan diruangan terbuka yang terkena sinar matahari secara langsung. Data dicatat setiap 1 jam dalam satu hari. Kulkas yang digunakan dalam penelitian ini adalah single power supply yakni hanya dapat disuplay oleh ac Sehingga pengujian skema 1 dan 2 menjadi penting dilakukan untuk mengetahui performa kulkas saat mendapatkan tegangan DC (dari sel surya) yang diubah melalui converter dan ac dari jala-jala PLN [12].
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan skema yang pertama, maka dihasilkan data yang direpresentasikan dalam Tabel 1. Pada Tabel 1 dapat disimpulkan bahwa secara suplai daya ac 220V dan DC 12V tidak terjadi perbedaan secara signifikan baik mode panas maupun dingin. Pada tegangan 220 volt ac cenderung lebih cepat mengalami peruahan temperatur dari pada menggunakan tegangan pada mobil yaitu 12 Volt DC. Hal ini disebabkan karena :
1. Pada kendaraan (mobil) hanya menggunakan 12 volt sehingga respon perubahan temperatur cenderung lamban 2. Sumber tegangan listrik pada kendaraan terbatas hanya
Gambar 3. Uji Coba Sel Surya
Namun apabila dilakukan secara terus menerus dapat merusak accu mobil karena fungsi baterai pada mobil sebenarnya digunakan untuk mendukung sistem kelistrikan lainnya seperti lampu-lampu, sistem starter dan sistem audio sehingga tegangan listrik baterai pada mobil, maka kapasitas akan menjadi sangat terbatas untuk digunakan sebagai sumber arus listrik sebuah kulkas portabel. Dampaknya terjadi gangguan pada mesin dan sistem starter sehingga mobil akan sulit dihidupkan.
TABEL 1
PERBANDINGAN SUPLAI DAYA 220VAC DENGAN 12VDC TERHADAP KINERJA KULKAS
• Setelah 60 menit pertama 23oC
Solusinya adalah dengan sel surya sebagai sumber energi listrik alternatif yang dipasangkan pada kendaraan. Pada Tabel 2 dapat disimpulkan bahwa tegangan relatif stabil pada 18VDC (>12V), sehingga dapat memungkinkan untuk dapat digunakan dalam rancangan. Sel surya sebagai renewable
energy akan menghasilkan tenaga listrik dari panas matahari
yang dalam kerja sistemnya tidak memepengaruhi accu pada kendaraan.
TABEL 2
PENGUKURAN PADA SEL SURYA YANG DIPASANGKAN PADA KENDARAAN
1 08.00-09.00 18,49 2,49 Cerah 2 09.00-10.00 18,43 1,19 Mendung 3 10.00-11.00 18,21 0,80 Mendung 4 12.00-13.00 18,79 3,25 Terik 5 13.00-14.00 18,30 1,00 Mendung
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Hasil pengujian menyimpulkan bahwa potensi sel surya untuk suplai daya listrik kulkas (mode panas dan dingin) layak digunakan. Selain ramah lingkungan, tahan cuaca juga handal. Sehingga suhu yang dihasilkan oleh kulkas juga cenderung stabil. Sel surya tidak mempengaruhi accu mobil. Dengan rancangan ini maka pengendara mobil dapat menikmati fasilitas kulkas ketika didalam perjalanan.
B. Saran
Penelitian selanjutnya adalah melakukan optimasi rangkaian sel surya dengan alat kendali seperti automatic
buck-boost converter, MPPT, indikator charging
menggunakan LCD. Sel surya yang digunakan dalam penelitian ini berkapasitas 50WP sehingga diperlukan sel surya yang lebih lebar dan tipis (jenis film) dimana material ini bersifat tipis dan ringan sehingga tidak menambah beban berat pada devais yang ditumpanginya.
UCAPAN TERIMAKASIH
Peneliti mengucapkan terimakasih kepada KEMRISTEK DIKTI yang telah mendanai penelitian ini melalui PKM Karsa Cipta dengan Nomor: 0263/E5/2014 Tentang Penetapan Penerima Hibah Penelitian, Program Pengabdian kepada Masyarakat, Program Kreativitas Mahasiswa Tahun Anggaran 2014 no urut 2736. Terimakasih kepada teman-teman yang support dalam penelitian ini yakini: Widodo P., Fatihatus S. dan Anesa Zulfa.
DAFTAR PUSTAKA
1. R. Umboh, dkk. (2012). Perancangan Alat Pendinginan Menggunakan
Elemen Peltier. e-journal Teknik Elektro dan Komputer Vol 1. No 3
Hlm 1-6 Tersedia di
http://ejournal.unsrat.ac.id/index.php/elekdankom/article/view/604 2. Hyginus .U. Ugwu (2012). Design, Fabrication and Performance
Evaluation of a Micro-Absorption Refrigerator. International Journal of
Engineering and Technology Vol 2 No. 11. Hlm. 1813-1823
3. Dunia, T.W.F dkk (2015). KALAM (Kulkas Alam) Inovasi Kulkas Alami
Prosiding SENDIPA Bandung, 23 November 2015
33
4. Yustiasri, D. (2014) Pembuatan Alat Peraga Lemari Pendingin SebagaiMedia Pembelajaran Mata Kuliah Teknik Pendingin di Universitas Negeri Semarang. Jurnal Teknik Elektro Vol.6 No.1. Diakses di
http://journal.unnes.ac.id/artikel_nju/jte/3568
5. Noveri Lysbetti M. (2014). Analisis Perancangan Lemari Es Hot and
Cool. Diakses di http://repository.unri.ac.id/xmlui/handle/123456789/5460
6. Buku Hak Kekayaan Intelektual Universitas Indonesia “Inovasi Untuk Indonesia”. Hlm. 13-14
7. Sabah A. Abdul-Wahab, Ali Elkamel. Design and experimental
investigation of portable solar thermoelectric refrigerator. Renewable
Energy. 2009, 34, 30-34.
8. Thomachan A. Kattakayam, K.Srinivasan. Lead acid batteries in solar
refrigeration systems. Renewable Energy, 2004, 29: 1243-1250.
9. Y. J. Dai, R. Z. Wang, L. Ni. Experimental investigation and analysis
on a thermoelectric refrigerator driven by solar cells. Solar Energy
Materials and Solar Cells. 2003, 77, 377-391.
10. Zang yufang, Zhang hua, Xu shilin Wang zilong, dan Zhang tianhui (2012). Design of a Portable Solar Photovoltaic-Driven Refrigerator. Advanced Materials Research. Vols 383-390. Trans Tech Publications, Switzerland pp 6066-6070. doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.383-390.6066
11. Toothman, jessica & Scout. 2011. How Solar Cells Work. Diakses dari http://science.howstuffworks.com/environmental/energy/solar-cell. htm. 12. Efrizon & Zainal Abidin. (2009). Scheme and Implementation Network
Charger Generating Of Sell Surya For The Application of Household.
ISSN 2477
-
3026
SENDIPA
Se i ar Nasio al Adi idya
5
Mendorong Pengembangan
IPTEK Sebagai Akselerator
Ekonomi Bangsa
ITB, No e ber
5
ii
SENDIPA 2015
Hak Cipta, pada penulis.
Hak Publikasi pada Kamil Pascasarjana ITB.
Kamil Pascasarjana ITB
Sekretariat
Gedung Kayu Lt. 2, Komplek Masjid Salman Jl. Ganesha No. 7 Bandung 40132, Indonesia
CONTACT
