• Tidak ada hasil yang ditemukan

Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Penyimpan Energi yang TErbuang dari Panas Setrika Listrik Menggunakn Thermoelectric Generator (TEG) T1 612009045 BAB IV

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Penyimpan Energi yang TErbuang dari Panas Setrika Listrik Menggunakn Thermoelectric Generator (TEG) T1 612009045 BAB IV"

Copied!
23
0
0

Teks penuh

(1)

29

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

Bab ini akan membahas pengujian serta analisis masing- masing modul dari sistem yang dirancang. Tujuan dilakukannya pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat sudah sesuai dengan spesifikasi yang telah diajukan. Pengujian dilakukan baik pada setiap modul maupun keseluruhan sistem.

4.1.Pengujian Cairan Pendingin

Dilakukan pengujian terhadap dua buah zat cair, yaitu air (sebagai pembanding) dan oli yang akan digunakan. Air dengan volume 3,3 liter dipanaskan dengan setrika selama lima menit. Setelah lima menit, suhu air yang mula- mula 25,9°C meningkat hingga mencapai 35,7°C atau mengalami kenaikan sebesar 9,8°C. Kemudian dilakukan pengujian dengan terhadap oli yang bervolume lebih sedikit yaitu 1,84 liter dan dipanaskan dengan setrika selama lima menit. Suhu oli mula- mula 25,5°C meningkat hingga mencapai suhu 27,5°C atau mengalami kenaikan sebesar 2°C. Dari hasil pengujian ini dapat disimpulkan bahwa oli lebih baik sebagai pendingin dibandingkan dengan air biasa.

4.2.Pengujian Thermoelectric Generator (TEG)

Thermoelectric generator dilapisi dengan bubble laminated foil dan diberi pasta thermal, kemudian ditutup dengan lempeng alumunium seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 4.1.

(2)

30

Gambar 4.2 dan 4.3 menunjukkan pengujian awal thermoelectric generator dilakukan dengan memanaskan thermoelectric generator yang telah terpasang pada pelat alumunium menggunakan setrika. Pada sisi dingin dipasang heat sink yang dicelupkan ke dalam oli bervolume 1,84 liter. Pengukuran dilakukan terhadap tegangan keluaran TEG dengan memberikan hambatan (RL) yang divariasikan mulai 1Ω, 5.1Ω, 10Ω dan 30Ω.

Gambar 4.2. Rangkaian pengujian VOUT TEG.

(3)

31

Tabel 4.1 Hasil pengujian TEG dengan hambatan yang divariasikan. Jumlah

TEG RL (Ω)

VOUT (V)

POUT (W)

1 1 0,80 0,64

1 5,1 1,75 0,60

1 10 2,10 0,41

4-seri 10 3,90 1,52 4-seri 30 8,20 2,24

Besarnya daya keluaran (POUT) yang dihasilkan oleh modul ini dapat dihitung menggunakan persamaan :

� = 2

�� (4.1)

Dari pengujian yang dilakukan diperoleh hasil bahwa daya keluaran paling besar adalah dengan menyusun empat buah TEG secara seri kemudian diberi beban sebesar 30Ω akan menghasilkan daya 2,24W. Beban sebesar 30Ω ini menunjukkan besarnya hambatan

dalam TEG.

Kemudian dilakukan pengujian terhadap pengaruh gradien temperatur antara kedua sisi terhadap tegangan keluaran (VOUT) TEG dengan menyusun empat buah thermoelectric

generator (TEG) secara seri. Pada keluaran TEG diberi beban sebesar 30Ω. Berikut hasil

(4)

32

Gambar 4.4. Grafik perubahan VOUT terhadap �T.

Hasil pengujian pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa tegangan keluaran (VOUT) yang dihasilkan oleh TEG bertambah besar seiring dengan bertambahnya gradien temperatur (�T) antara kedua permukaan. Pertambahan VOUT yang terjadi mendekati linear

jika dilihat dari grafik di atas. Semakin tinggi �T yang dihasilkan, maka VOUT akan semakin besar.

4.3.Pengujian Buck- Boost Converter

Pengujian yang dilakukan terhadap modul buck-boost converter dengan IC LM2577-Adj yang dilakukan adalah dengan mengukur tegangan masukan (VIN) dan tegangan keluaran (VOUT) yang dihasilkan oleh modul ini serta besarnya arus keluaran (IOUT) yang mengalir seperti ditunjukkan Gambar 4.5, 4.6 dan 4.7. Modul buck-boost

converter ini diuji dengan memberikan tegangan masukan menggunakan power supply

laboratorium merek GW tipe GPS-3030D. Sesuai datasheet, IC ini akan bekerja jika terdapat tegangan masukan minimal (VIN(min)) sebesar 3,5V. Akan tetapi pada realisasinya,

saat terdapat masukan sebesar 2,86V IC ini sudah mampu bekerja menaikkan tegangan keluaran menjadi sebesar 4,73V.

(5)

33

Gambar 4.5. Rangkaian pengujian IOUT buck-boost converter.

Gambar 4.5 menunjukkan rangkaian pengujian arus keluaran IOUT dari modul

buck-boost converter yang akan mengisi baterai lithium polymer. Besarnya nilai RL yang

digunakan adalah 100Ω. Sedangkan Gambar 4.6 menunjukkan rangkaian pengujian

tegangan keluaran (VOUT) modul buck-boost converter.

Gambar 4.6. Rangkaian pengujian VOUT buck-boost converter.

(6)

34

Gambar 4.7 menunjukkan bahwa saat terdapat VIN dari power supply sebesar 3V,

VOUT dari buck-boost converter terukur sebesar 4,371V. Dengan menguji besarnya PIN dan POUT , dapat dihitung besarnya efisiensi dari modul buck-boost converter ini.

� =

� × % (4.2)

Dimana POUT dan PIN diperoleh dengan persamaan:

� = × � (4.3)

� = × � (4.4)

Gambar 4.8. Grafik efisiensi modul buck-boost converter terhadap tegangan masukan (VIN ).

Hasil pengujian pada Gambar 4.8 menunjukkan bahwa saat tegangan masukan (VIN) sebesar 2,86V, modul sudah mampu bekerja dengan memberikan tegangan keluaran (VOUT) sebesar 4,73V atau modul bekerja sebagai boost converter. Saat tegangan masukan (VIN) sebesar 5,26V yaitu lebih besar daripada tegangan keluaran (VOUT), modul akan bekerja sebagai buck converter. Dengan demikian jangkauan tegangan keluaran TEG (Gambar 4.4) dapat digunakan untuk memberi masukan rangkaian Buck-Boost Converter agar menghasilkan tegangan keluaran stabil di sekitar 4,73V.

Efisiensi rata- rata dari modul buck-boost converter yang digunakan yaitu sebesar 66,23% .

1,005 2,013 2,869 3,922 4,63 4,803 5,266 5,91 7,95

(7)

35 4.4. Pengujian Penyimpanan Energi padaBaterai

Tegangan keluaran yang telah diproses oleh rangkaian rangkaian Buck-Boost Converter selanjutnya digunakan untuk mengisi baterai. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan dan arus baterai selama periode tertentu saat dilakukan pengisian. Terdapat LED indikator yang akan menyala saat baterai terisi seperti yang ditunjukkan Gambar 4.9 berikut.

Gambar 4.9. Baterai dengan LED indikator.

Gambar 4.10. Grafik tegangan baterai (Vbat) sebagai fungsi waktu selama pengisian.

2,72

3,01 3,2

3,31 3,38 3,43 3,47

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

0 30 60 90 120 150 180

Vbat

(V)

(8)

36

Gambar 4.11. Grafik arus baterai (Ibat) sebagai fungsi waktuselama pengisian.

Gambar 4.10 dan 4.11 menunjukkan bahwa tegangan awal baterai (Vbat) adalah 2,72V dengan arus (Ibat) 0A. Hal ini menunjukkan proses pengisian baterai belum dimulai. Kemudian pada detik ke 30s, tegangan baterai berubah menjadi 3,01V dengan arus 0,16A. Hal ini berarti baterai sudah mengalami pengisian. Proses pengisian kemudian berlangsung sampai saat detik terakhir dilakukan pengujian yaitu 180s, tegangan baterai menjadi sebesar 3,47V dengan arus sebesar 0,2A. Besarnya arus yang mengalir dalam proses

pengisian mengalami penurunan dikarenakan saat mula-mula baterai kosong tegangannya rendah sehingga arus pengisian besar. Ketika baterai semakin terisi tegangannya naik

sehingga arus pengisian menurun. Dari hasil pengujian ini dapat disimpulkan bahwa penyimpanan energi ke dalam baterai sudah dapat dilakukan oleh alat yang dibuat.

0

0,16

0,21 0,22

0,23

0,22

0,2

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

0 30 60 90 120 150 180

Ibat

(A)

(9)

37 4.5.Pengujian Keseluruhan Alat

Pengujian keseluruhan dilakukan dengan menggabungkan keseluruhan modul. Pengujian keseluruhan alat yang pertama dilakukan adalah dengan menggunakan setrika Philips dengan daya 350W dan dengan dial pengatur panas setrika diposisikan pada kondisi minimum. Berikut hasil yang diperoleh seperti ditunjukkan Gambar 4.12, 4.13 dan 4.14 .

Gambar 4.12. Grafik tegangan baterai (Vbat) sebagai fungsi waktu selama pengisian, dengan panas setrika diatur minimal.

Gambar 4.13. Grafik arus baterai (Ibat) sebagai fungsi waktu selama pengisian, dengan panas setrika diatur minimal.

0,82 2,81

3,05 3,12 3,15 3,18 3,19 3,21 3,21

(10)

38

Gambar 4.14. Grafik gradien temperatur (�T) sebagai fungsi waktu selama

pengisian, dengan panas setrika diatur minimal.

Nilai �T atau gradien temperatur antara kedua sisi mengalami kenaikan kemudian menurun. Panas setrika memanaskan permukaan alumunium, kemudian suhu setrika mengalami penurunan karena panas setrika yang diatur minimal. Besarnya VOUT buck-boost converter adalah 4,73V. Rata- rata nilai tegangan baterai (Vbat) 3,11V sedangkan rata- rata Ibat 0,07A. Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diperkirakan nilai energi

yang terisi ke baterai menggunakan Persamaan 3.28 sebagai berikut:

� = , × , � × ��� (4.5)

� = , ℎ (4.6)

Kapasitas baterai adalah 3,7V 380mAh atau sebesar

� = , × ��ℎ × ��� = , ℎ (4.7)

Perhitungan energi yang tersimpan kedalam baterai adalah sebesar

� = ,, ℎ ℎ× % (4.8)

� = , % (4.9)

Energi yang tersimpan kedalam baterai sebesar 0,99% dalam waktu 4 menit.

(11)

39

Untuk membuktikan perhitungan di atas, dilakukan pengosongan baterai dengan memberikan beban berupa resistor 18,2Ω. Berikut hasil yang diperoleh seperti ditunjukkan Gambar 4.15 dan 4.16.

Gambar 4.15. Grafik tegangan baterai (Vbat)sebagai fungsi waktu selama pengosongan baterai.

(12)

40

Dari pengujian yang dilakukan diperoleh hasil energi total yang dikeluarkan baterai adalah sebesar 33,06J. Sedangkan kapasitas baterai adalah sebesar 1,41Wh atau 5076 J. Sehingga dapat kita hitung besar energi yang tersimpan dalam baterai adalah :

� = , J × % (4.10)

� = , % (4.11)

Energi pengisian baterai tidak seluruhnya bisa diambil atau dikeluarkan kembali karena ada yang berubah menjadi panas saat pengisian dan pengosongan berlangsung.

Pengujian berikutnya yang dilakukan adalah menempelkan setrika merk philips dengan daya 350 watt dengan dial diposisikan maksimum selama sepuluh menit atau 600s. Hasil yang diperoleh digambarkan dalam grafik berikut.

Gambar 4.17. Grafik tegangan baterai (Vbat) sebagai fungsi waktu selama pengisian, dengan panas setrika diatur maksimal.

1,2 3,04

3,33 3,45

3,52 3,58 3,62 3,64 3,68 3,69

(13)

41

Gambar 4.18. Grafik arus baterai (Ibat)sebagai fungsi waktu selama pengisian, dengan panas setrika diatur maksimal.

Gambar 4.19. Grafik gradien temperatur (�T) sebagai fungsi waktu selama

pengisian, dengan panas setrika diatur maksimal.

(14)

42

Nilai �T atau gradien temperatur antara kedua sisi mengalami fluktuasi dikarenakan

automatic on-off system pada setrika. Besarnya VOUT buck-boost adalah 4,73V. Rata- rata

nilai Vbat 3,31V sedangkan rata- rata Ibat 0,22A. Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diperkirakan nilai energi yang terisi ke baterai sebagai berikut:

� = , V × , A × / ��� (4.12)

� = , ℎ (4.13)

Kapasitas baterai adalah 3,7V 380mAh atau sebesar

� = , × ��ℎ × ��� = , ℎ (4.14)

Perhitungan energi yang tersimpan kedalam baterai adalah sebesar

� = , ℎ

, ℎ× % (4.15)

� = , % (4.16)

Energi yang tersimpan kedalam baterai sebesar 8,51% dalam waktu sepuluh menit.

Kemudian dilakukan pengosongan baterai dengan menggunakan beban berupa

resistor sebesar 18,2 Ω.

Gambar 4.20. Grafik tegangan baterai (Vbat) sebagai fungsi waktu selama pengosongan.

3,7 3,66

3,57 3,53 3,49 3,44 3,37

(15)

43

Gambar 4.21. Grafik energi yang dikeluarkan sebagai fungsi waktu selama pengosongan.

Dari pengujian yang dilakukan diperoleh hasil energi total yang dikeluarkan baterai adalah sebesar 359,25J. Sedangkan kapasitas baterai adalah sebesar 1,41Wh atau 5076J. Sehingga dapat kita hitung besar energi yang tersimpan dalam baterai adalah :

� = , × % (4.17)

� = , % (4.18)

Dimana hasil yang diperoleh hampir mendekati dengan selisih perhitungan sebesar 1,43% dengan hasil perhitungan pengisian yang dilakukan sebelumnya yaitu 8,51%. Seperti dalam pengujian sebelumnya, energi pengisian baterai tidak seluruhnya

bisa diambil atau dikeluarkan kembali karena ada yang berubah menjadi panas saat pengisian dan pengosongan berlangsung.

Pengujian juga dilakukan untuk mengambil energi panas dari setrika yang telah selesai digunakan yaitu dengan memanaskan setrika, kemudian setrika dicabut dari catu daya PLN yang digunakan dan menempatkan setrika tersebut pada alas setrika yang telah dibuat. Setrika kemudian ditempelkan pada alat yang dibuat. Berikut hasil pengujian yang diperoleh ditunjukkan pada Gambar 4.22, 4.23 dan 4.24.

(16)

44

Gambar 4.22. Grafik tegangan baterai (Vbat) sebagai fungsi waktu selama

pengisian, dengan sisa panas setrika yang masih panas (catu daya setrika diputus).

Gambar 4.23. Grafik arus baterai (Ibat) sebagai fungsi waktu selama

pengisian, dengan sisa panas setrika yang masih panas (catu daya setrika diputus).

(17)

45

Gambar 4.24. Grafik gradien temperatur (�T) sebagai fungsi waktu selama

pengisian, dengan sisa panas setrika yang masih panas (catu daya setrika diputus).

T mengalami penurunan dikarenakan setrika yang dicabut dari sumber

listriknya. Baterai mengalami pengisian selama 270s. VOUT buck-boost converter 4,73V. Rata- rata nilai tegangan baterai 3,18V sedangkan rata- rata arus keluaran IOUT buck-boost

0,08A. Dari percobaan yang telah dilakukan dapat diperkirakan perhitungan sebagai berikut:

� = , × , � × , ��� (4.19)

� = , ℎ (4.20)

Kapasitas baterai adalah 3,7V 380mAh atau sebesar:

� = , × ��ℎ × ��� = , ℎ (4.21)

Perhitungan energi yang tersimpan kedalam baterai adalah sebesar

(18)

46

Energi yang tersimpan kedalam baterai sebesar 1,41% dalam waktu 4,5 menit. Hasil pengujian ini merupakan hasil pengujian kuantitatif energi yang tersimpan. Selanjutnya dilakukan pengujian aplikatif yaitu energi yang telah disimpan ini dapat digunakan untuk tujuan bermanfaat, dalam hal ini untuk menyalakan lampu senter LED tunggal seperti ditunjukkan Gambar 4.25. Pengujian dilakukan pada malam hari dengan mematikan lampu listrik PLN sehingga LED menjadi satu-satunya sumber cahaya. Dari hasil pengujian didapatkan bahwa LED menyala cukup terang untuk penerangan darurat (ketika sumber listrik PLN padam pada malam hari).

(a)

(b)

(19)

47

Dengan arus terukur sebesar 18mA, dapat kita hitung besarnya energi (E) yang mampu dikeluarkan oleh baterai dan waktu (t) untuk menyalakan lampu tersebut sebagai terang hingga satu jam lebih.

Pengujian selanjutnya adalah dengan melakukan proses setrika pakaian secara wajar selama satu jam menggunakan setrika merk philips dengan daya 350W. Selama jeda menyetrika, setrika diletakkan pada alas setrika yang dibuat. VOUT buck-boost diatur sebesar 4,73V. Baterai mula- mula dikosongkan terlebih dahulu sebelum dilakukan proses menyetrika dengan Vbat sebesar 0,73V. Setelah proses menyetrika selesai, baterai kemudian dikosongkan kembali untuk mengetahui besarnya energi yang diperoleh selama proses menyetrika selama satu jam. Kemudian dilakukan pengosongan terhadap baterai yang telah terisi selama proses setrika berlangsung. Berikut hasil yang diperoleh.

(20)

48

Gambar 4.27. Grafik energi yang dikeluarkan sebagai fungsi waktu

selama pengosongan dari proses menyetrika wajar satu jam.

Dari pengujian yang dilakukan diperoleh hasil energi total yang dikeluarkan baterai adalah sebesar 404,45J. Sedangkan kapasitas baterai adalah sebesar 1,41Wh atau 5076J. Sehingga dapat kita hitung besar energi yang tersimpan dalam baterai adalah:

� = , J × % (4.28)

� = , % (4.29)

Dengan demikian energi yang diperoleh selama proses menyetrika selama satu jam adalah 7,96%.

4.6. Perbandingan Dengan Spesifikasi

Pengujian selanjutnya adalah membandingkan alat yang telah dibuat dengan spesifikasi alat, yaitu :

1. Alat yang dibuat berbentuk alas setrika yang di dalamnya berisi cairan pendingin. Realisasi: Alat yang dibuat merupakan alas setrika yang diberi cairan pendingin berupa oli di dalamnya.

2. Menggunakan empat buah elemen thermoelectric generator (TEG) yang dipasang pada bagian atas dari alas setrika untuk mengambil energi panas setrika.

Realisasi: Thermoelectric generator yang digunakan berjumlah empat dan disusun secara seri seperti pada Gambar 3.9.

(21)

49

3. Menggunakan baterai kering 3,7V 380mAh sebagai media penyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh TEG.

Realisasi: Media penyimpanan menggunakan baterai kering 3,7V 380mAh dengan seperti ditunjukkan Gambar 3.12.

4. Alas setrika dilengkapi dengan LED indikator pengisian baterai.

Realisasi: Terdapat LED indikator yang akan aktif ketika proses pengisian baterai sedang berlangsung seperti ditunjukkan Gambar 4.9.

5. Alat bersifat portabel dengan dimensi sekitar 25cm(P)×15cm(L)×10cm(T).

Realisasi: Dimensi alat sudah sesuai dengan spesifikasi yaitu panjang=25cm, lebar=15cm dan tinggi=10cm seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4, sehingga relatif mudah dipindah-pindahkan (portable). Berikut gambaran keseluruhan alat yang telah dibuat ditunjukkan oleh Gambar 4.28, 4.29, 4.30 dan 4.31.

(22)

50

Gambar 4.29. Gambar alat keseluruhan yang dibuat tampak samping.

(23)

51

Referensi

Dokumen terkait

BAB II TINJAUAN UMUM TENTANG KEPOLISIAN NEGARA REPUBLIK INDONESIA DAN KAITANNYA DENGAN PERAN POLTABES YOGYAKARTA DALAM MENANGGULANGI PEREDARAN MINUMAN KERAS ILEGAL DI KOTA

menambahkan bahan lain atau tidak, maupun yang diproses dengan cara. mencampur konsentrat dengan ethanol atau dengan cara

Demikian pengumuman ini dikeluarkan, dan hal-hal yang belum jelas dapat ditanyakan langsung kepada Pejabat Penunjukan Langsung Barang/Jasa Dinas Kelautan dan Perikanan, sekian

perubahan penting tersebut tidak dituangkan dalam Adendum Dokumen Pengadaan, maka ketentuan baru atau perubahan tersebut dianggap tidak ada dan ketentuan yang

Apakah dengan latihan pengerjaan soal secara beregu dan kompetitif pada matakuliah matematika untuk mahasiswa Program Studi Pendidikan Teknik Bangunan prestasi

10.11 Apabila ketentuan baru atau perubahan penting tersebut tidak dituangkan dalam Adendum Dokumen Pengadaan, maka ketentuan baru atau perubahan tersebut dianggap

“Kami sangat mengapresiasi baik terhadap UMM yang telah mampu melaksanakan aktivitas-aktivitas pada PHKI dengan capaian hasil yang memuaskan”, kata Wisjnu Martani, salah seorang

1) Pada minggu kelima hasil Tes-1 dikembalikan kepada mahasiswa setelah dikoreksi, dinilai dan dicatat dalam daftar nilai. Kekeliruan yang ada dijelaskan, yaitu