Kulkas tanpa Refrigen

TUHAN telah melebihkan manusia dari makhluk-makhluk ciptaan-Nya yang lain dengan memberikan manusia akal pikiran. Dengan akalnya, manusia mampu menaklukkan alam untuk memenuhi kebutuhannya. Dan dengan akalnya pula manusia dapat merekayasa proses yang terjadi secara alamiah untuk kepentingannya. Salah satunya adalah rekayasa manusia terhadap hukum alam perpindahan kalor (heat transfer).
Secara alamiah, kalor akan berpindah dari daerah yang temperaturnya lebih tinggi ke daerah yang temperaturnya lebih rendah. Namun manusia dengan segala kemampuan akalnya dapat membalik hukum alam ini. Manusia membuat suatu alat yang mampu memindahkan kalor dari daerah bertemperatur lebih rendah ke daerah bertemperatur lebih tinggi, yaitu refrigerator atau masyarakat luas lebih mengenalnya dengan nama kulkas.
Refrigerator atau kulkas saat ini banyak dipasarkan dalam berbagai merek. Kulkas banyak dipakai sebagai perangkat elektronik kebutuhan rumah tangga untuk mengawetkan makanan, mendinginkan minuman, membuat es, dan keperluan-keperluan lainnya. Prinsip kerja refrigerator sebenarnya sangat sederhana, yaitu memindahkan kalor dari ruang yang akan didinginkan ke ruang lain. Pada refrigerator yang saat ini banyak dipakai di rumah, pemindahan kalor ini dilakukan refrigeran yaitu zat cair (fluida) yang dialirkan pada refrigerator. Zat cair ini akan menyerap kalor ketika melalui bagian ruang yang didinginkan, kemudian melepaskannya di tempat lain.
Setelah melepaskan kalor, refrigeran akan kembali untuk menyerap lagi kalor dari ruang yang didinginkan, serta melepaskannya kembali di tempat lain. Begitulah seterusnya, sehingga membentuk sebuah siklus yang dalam istilah termodinamika dikenal dengan nama siklus refrigerasi.
Namun penggunaan refrigeran terutama yang mengandung klor (Cl) seperti freon atau CFC (Chlorofluorocarbon), ternyata tidak ramah lingkungan. Zat-zat tadi dapat merusak lapisan ozon di atmosfer bumi, dan berdampak terhadap pemanasan global. Lalu dapatkah refrigeran ini digantikan atau membuat refrigerator atau kulkas tanpa memakai refrigeran? Ya, sangat mungkin untuk membuat sistem refrigerasi dengan langsung memanfaatkan energi listrik tanpa harus memakai refrigeran, yaitu dengan cara membuat refrigerator termoelektrik.


TERMOELEKTRIK merupakan sebuah fenomena di mana terjadi perubahan sifat-sifat termodinamika menjadi sifat-sifat elektrik dan sebaliknya. Dua buah batang dari bahan logam yang berbeda disambungkan kedua ujungnya sehingga membentuk sebuah rangkaian tertutup. Lalu ketika salah satu ujung dipanaskan maka sesuatu yang menarik akan terjadi yaitu pada rangkaian tertutup tersebut akan mengalir arus,Fenomena ini dinamakan efek Seebeck, karena ditemukan Thomas Seebeck pada tahun 1821.
Begitu pula bila dilakukan hal yang kebalikannya, yaitu pada rangkaian tertutup dari dua batang logam berbeda bahan yang disambungkan tersebut dialirkan arus listrik. Maka pada salah satu ujung sambungan akan menyerap kalor, sehingga menjadi hangat dan pada ujung sambungan lainnya akan melepaskan kalor,Fenomena ini ditemukan Jean Charles Athanase Peltier pada tahun 1834, sehingga kemudian dinamakan efek Peltier.
Efek Peltier inilah yang menjadi dasar bagi refrigerator termoelektrik. Dengan menempatkan ujung dari sambungan yang menyerap kalor pada ruang yang akan didinginkan, maka ruang tersebut lama-kelamaan akan menjadi dingin akibat kalornya dipindahkan ke tempat lain hanya menggunakan energi elektrik tanpa melibatkan refrigeran apapun.
Salah satu rangkaian refrigerator termoelektrik dengan menggunakan bahan semikonduktor,Penggunaan bahan semikonduktor tipe-p dan tipe-n adalah untuk memperluas permukaan dari tempat penyerapan dan pelepasan kalor. Kalor diserap dari ruang yang didinginkan sebesar QL dan dilepaskan ke ruang lain yang lebih hangat sebesar QH. Selisih dari dua besaran ini merupakan energi elektrik yang harus disediakan pada rangkaian yaitu sebesar We = QH - QL.
Salah satu kelebihan lain dari refrigerator atau kulkas jenis ini adalah selain ramah lingkungan, juga tidak berisik dan dapat dibuat dalam ukuran yang kecil.