PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA

PENGGUNAAN TEKNOLOGI PHOTOELECTRIC DAN THERMOELECTRIC PADA MOBIL HYBRID GUNA MENGURANGI DAMPAK MASALAH LINGKUNGAN

BIDANG KEGIATAN:PKMGT

Diusulkan Oleh:Rahmat Bambang Wahyuari2113100022/2013

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA2013

PENGGUNAAN TEKNOLOGI PHOTOELECTRIC DAN THERMOELECTRIC PADA MOBIL HYBRID GUNA MENGURANGI DAMPAK MASALAH LINGKUNGAN

Rahmat Bambang WahyuariProgram Studi Teknik Mesin FTI Institut Teknologi Sepuluh Nopember SurabayaKampus ITS Keputih, Sukolilo, Surabaya

PENDAHULUANLatar BelakangEnergi mempunyai peranan yang sangat vital dalam kehidupan manusia. Tidak dapat dipungkiri bahwa dalam berbagai kegiatan industri maupun rumah tangga kita membutuhkan energi dalam jumlah yang tidak sedikit. Di sisi lain, tingginya kebutuhan masyarakat akan energi juga berimplikasi pada permasalahan lingkungan. Indonesia sendiri saat ini juga dihadapkan pada isu penting di bidang energi. Krisis energi yang terjadi di dunia. Tiap tahunnya konsumsi masyarakat terus meningkat, akan tetapi hal ini tidak diimbangi dengan produksi minyak yang mencukupi. Pada 2011, BP Migas, memperkirakan cadangan minyak negara kita hanya akan bertahan sampai 12 tahun, sedangkan untuk gas alam hanya bertahan sampai 46 tahun (BP Migas, 2011). Menipisnya cadangan minyak bumi dalam negeri juga diperparah dengan turut menipisnya lapisan ozon akibat emisi dari bahan bakar minyak (BBM) tersebut. Seperti yang kita ketahui, BBM merupakan senyawa hidrokarbon. Pada reaksi pembakaran sempurna, maka oksigen akan mengubah semua karbon menjadi karbondioksida. Akan tetapi, tidak selamanya reaksi pembakaran berlangsung sempurna sehingga akan mengeluarkan polutan-polutan berbahaya seperti: karbon monoksida (CO), oksida nitrogen (NOx), oksida belerang (SOx), timbal (Pb), dan lain-lain. Terakumulasinya zatzat polutan tersebut di udara tentu saja akan menyebabkan dampak buruk bagi kesehatan maupun lingkungan. Secara global, pencemaran udara akibat pembakaran BBM dapat kita lihat dari perubahan iklim yang merupakan dampak dari pemanasan global. Salah satu tanda terjadinya pemanasan global adalah kenaikan suhu bumi yang diakibatkan oleh meningkatnya emisi karbon dioksida dan gas-gas lain yang dikenal sebagai gas rumah kaca. Selain itu, tingginya kebutuhan masyarakat akan BBM pada akhirnya juga berdampak pada keuangan negara. Mahalnya harga BBM, mengakibatkan semakin banyak subsidi yang harus dikeluarkan oleh pemerintah. Salah satu alat yang menggunakan bahan bakar minyak adalah mobil. Hal ini tidak bisa dipungkiri bahwa mobil pribadi adalah salah satu kendaraan favorit masyarakat. Hal ini disebabkan karena kondisi iklim di Indonesia yang tropis. Mobil merupakan pilihan kendaraan yang tepat pada kondisi hujan atau panas. Di Indonesia sendiri pengguna mobil cukup banyak. Menurut hasil data Badan Pusat Statistik, pengguna mobil di Indonesia pada tahun 2011 sebanyak 9.548.866 mobil.

Rumusan Masalah1. Bagaimana cara kerja Mobil Hybrid, Teknologi Photoelectric, dan Teknologi Thermoelectric?2. Bagaimana pengaruh penggunaan Teknologi Photoelectric dan Teknologi Thermoelectric pada Mobil Hybrid?3. Bagaimana pengaruh dari Teknologi Photoelectric dan Teknologi Thermoelectric pada Mobil Hybrid terhadap masalah lingkungan?

Tujuan dan Manfaat1. Untuk mengetahui cara kerja Mobil Hybrid, Teknologi Photoelectric, dan Teknologi Thermoelectric?2. Untuk mengetahui pengaruh penggunaan Teknologi Photoelectric dan Teknologi Thermoelectric pada Mobil Hybrid?3. Untuk mengetahui pengaruh dari Teknologi Photoelectric dan Teknologi Thermoelectric pada Mobil Hybrid terhadap masalah lingkungan?

Dasar Teori1. Mobil HybridMobil hybrid memiliki dua sumber tenaga yang berbeda yaitu mesin bahan bakar (mesin konvensional), motor listrik dan baterai untuk menggerakkan mobil hybrid tersebut sehingga efektif dalam menghemat konsumsi bahan bakar. Kedua mesin bekerja sama dalam rangka untuk mengurangi konsumsi bahan bakar. Dengan teknologi ini, Anda akan dapat mengurangi penggunaan bahan bakar lebih dari setengah.a. Mulai Bergerak dari BerhentiMotor listrik menggerakkan mobil sementara mesin bahan bakar tidak bekerja. Baterai memberikan energi listrik kepada motor listrik, motor listrik menggerakkan roda mobil.b. Kondisi Kecepatan Rendah KonstanMotor listrik sebagai penggerak utama sementara mesin bahan bakar hanya sekali-sekali saja membantu. Baterai memberikan energi listrik kepada motor listrik, motor listrik menggerakkan roda mobil dan mesin bahan bakar terkadang membantu menggerakkan roda mobil.c. Kondisi AkselerasiMotor listrik dan mesin bahan bakar secara bersamaan bekerja untuk menghasilkan tenaga gabungan yang besar. Baterai memberikan energi listrik kepada motor listrik untuk menggerakkan roda mobil begitu juga secara bersamaan mesin bahan bakar juga menggerakkan roda mobil.d. Kondisi Kecepatan Tinggi KonstanMesin bahan bakar bekerja penuh karena sebagai penggerak utama sementara motor listrik hanya sekali-sekali saja membantu. Mesin bahan bakar menggerakkan roda, baterai terkadang memberikan energi listrik kepada motor listrik yang terkadang membantu mesin bahan bakar menggerakkan roda mobil.e. Kondisi DeselerasiMotor listrik dalam kondisi mengisi ulang baterai sehingga sebagai generator kedua fungsinya sementara mesin bahan bakar berhenti bekerja. Roda mobil memutar motor listrik yang berubah fungsi sebagai generator kedua untuk menghasilkan energi listrik untuk mengisi ulang baterai.f. Kondisi BerhentiMesin bahan bakar, generator, dan motor listrik tidak bekerja. Pada saat energi listrik di baterai mulai menipis dan kendaraan sedang berhenti, mesin bahan bakar akan menyala sejenak untuk sedikit mengisi baterai. Mesin bahan bakar memutar generator sehingga generator dapat menghasilkan energi listrik untuk mengisi ulang baterai. Bila kondisi EV (Electric Vehicle) Mode yang terdapat pada mobil hybrid maka mobil hanya digerakkan oleh motor listrik saja (maksimum sejauh 1km jika baterai dalam kondisi penuh) dan kecepatan maksimum 45 km/jam.Manfaat mobil hybrid yaitu efisiensi bahan bakar yang luar biasa, menghasilkan emisi yang rendah terhadap lingkungan, kesenyapan terhadap suara mesin pada saat bekerja,

2. Teknologi PhotoelectricSel surya bekerja menggunakan prinsip p-n junction, yaitu junction antara semikonduktor tipe-p dan tipe-n. Semikonduktor ini terdiri dari ikatan-ikatan atom yang dimana terdapat elektron sebagai penyusun dasar. Semikonduktor tipe-n mempunyai kelebihan elektron (muatan negatif) sedangkan semikonduktor tipe-p mempunyai kelebihan hole (muatan positif) dalam struktur atomnya. Kondisi kelebihan elektron dan hole tersebut bisa terjadi dengan mendoping material dengan atom dopant. Sebagai contoh untuk mendapatkan material silikon tipe-p, silikon didoping oleh atom boron, sedangkan untuk mendapatkan material silikon tipe-n, silikon didoping oleh atom fosfor. Ilustrasi dibawah menggambarkan junction semikonduktor tipe-p dan tipe-n.Peran dari p-n junction ini adalah untuk membentuk medan listrik sehingga elektron (dan hole) bisa diekstrak oleh material kontak untuk menghasilkan listrik. Ketika semikonduktor tipe-p dan tipe-n terkontak, maka kelebihan elektron akan bergerak dari semikonduktor tipe-n ke tipe-p sehingga membentuk kutub positif pada semikonduktor tipe-n, dan sebaliknya kutub negatif pada semikonduktor tipe-p. Akibat dari aliran elektron dan hole ini maka terbentuk medan listrik yang mana ketika cahaya matahari mengenai susuna p-n junction ini maka akan mendorong elektron bergerak dari semikonduktor menuju kontak negatif, yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai listrik, dan sebaliknya hole bergerak menuju kontak positif menunggu elektron datang.ketika sel surya dapat menghasilkan listrik, listrik dapat disimpan dalam aki mobil. Sehingga listrik tersebut dapat digunakan untuk mesin listrik pada mobil hybrid maka konsumsi bahan bakar pada kendaraan bermotor akan semakin hemat karena motor listrik dapat menempuh jarak yang lebih jauh, dan juga menambah nilai efisiensi dari kendaraan hybrid.3. Teknologi ThermoelectricFenomena termoelektrik pertama kali ditemukan tahun 1821 oleh ilmuwan Jerman, Thomas Johann Seebeck. Ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut lalu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Belakangan diketahui, hal ini terjadi karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian dikenal dengan efek Seebeck.Dengan menggunakan Teknologi Termoelektrik ini apabila diterapkan pada kendaraan bermotor dimana gas buang pada mesin motor bakar berkisar antara 200-300 derajat Celcius sementara temperatur lingkungan bekisar antara 30-35 derajat Celcius maka dengan adanya beda temperatur ini akan diperoleh gaya gerak listrik yang kemudian dapat digunakan untuk menggerakan motor listrik atau disimpan di dalam aki. Apabila dapat diterapkan di kendaraan hybrid maka konsumsi bahan bakar pada kendaraan bermotor akan semakin hemat karena motor listrik dapat menempuh jarak yang lebih jauh, dan juga menambah nilai efisiensi dari kendaraan hybrid.