i
GENERATOR TERMOELEKTRIK YANG TERSUSUN DARI
RANGKAIAN SERI DELAPAN ELEMEN TERMOELEKTRIK UNTUK
CHARGER HANDPHONE
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun oleh:
Sihol Mardongan Simanungkalit
NIM : 085214043
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
ii
THERMOELECTRIC GENERATOR COMPOSED OF CIRCUIT SERIES
OF EIGHT ELEMENTS THERMOELECTRIC
FOR HANDPHONE CHARGING
FINAL PROJECT
PRESENTED AS PARTIAL FULFILLEMENT OF REQUIREMENT TO
OBTAIN THE SARJANA TEKNIK DEGREE IN MECHANICAL
ENGINEERING
By:
Sihol Mardongan Simanungkalit
NIM : 085214043
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
vii
INTISARI
Tugas akhir ini dibuat untuk mengatasi masalah dalam pengisian baterai handphone ketika masyarakat yang berada didaerah terpencil yang belum teraliri listrik Alternating Current (AC) PLN. Didaerah perkotaan dan desa-desa yang sudah maju energi listrik sangat mudah didapatkan, tetapi di daerah-daerah terpencil yang belum terdapat jaringan listrik tidak mudah didapatkan atau bahkan tidak tersedia.
Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini untuk menjajaki kemungkinan penggunaan thermoelektrik sebagai pembangkit energi listrik untuk membantu pengisian baterai handphone dengan memanfaatkan sumber panas api pada sisi panas dan penggunaan air pada sisi d ingin. Alat ini terdiri dari modul thermoelektrik TEC-12706 sebanyak 8 buah tersusun seri yang dapat mengkonversikan energi panas dan dingin menjadi pembangkit energi listrik DC. Thermoelektrik ini berbahan bismuth telluride dan berukuran 4cm x 4cm. Alat ini menggunakan plat alumunium sebagai medium perambatan panas yang bersentuhan ke sisi panas termoelektrik. Sisi dingin menggunakan bak penampung berbahan alumunium yang dialiri air. Perbedaan temperatur pada kedua sisi termoelektrik mengakibatkan munculnya energi listrik.
Hasil yang dicapai dari penelitian ini adalah generator thermoelektrik dengan rangkaian seri dapat digunakan untuk pengisian baterai handphone (charger). Selisih suhu antara sisi panas dan sisi dingin dari thermoelektrik generator saat keadaan steadi adalah : (a) 25,4 ᴼC untuk debit 1,5 liter/menit (b)
22 ᴼC untuk 1,9 liter/menit (c) untuk debit 0,8 liter/menit tidak dicapai keadaan steadi, suhu cenderung meningkat dan mencapai ΔT = 66,8ᴼC setelah 34 menit.
viii
MOTT0
Berpikir logis akan membawa kamu dari A ke B. Imajinasi akan me mbawa kamu
kemanapun
“Albert Einstein”
Bekerjalah bagaikan tak butuh uang. Mancintailah bagaikan tak pernah tersakiti.
Menarilah bagaikan tak seorangpun sedang menonton
“Mark Twain”
Jalan orang bodoh lurus dalam anggapannya sendiri, tetapi siapa mendengarkan
nasihat, ia bijak
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur hanya kepada Tuhan Yang Maha Esa dengan
izinnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis
menyadari selama proses penyusunan Tugas Akhir ini ada banyak hambatan dan
kesulitan yang dihadapi, namun semua itu dapat dilalui berkat bantuan semangat
dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu, dalam kesempatan ini kami ingin
menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga Tugas Akhir
ini berjalan dengan lancar.
2. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc.selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yo gyakarta.
3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin, Dosen
Pembimbing Akademik sekaligus Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah
banyak memberi motivasi selama kuliah dan proses penyelesaian Tugas Akhir
ini.
4. Seluruh Dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
5. Keluargaku bapak dan ibuku atas cinta, kasih sayang kalian yang tak penah
henti-hentinya mendoakan dan memberi semangat.
6. Abang dan kakakku serta semua keponakanku atas semua doa-doa kalian.
x
8. Sahabat sahabat terbaik (ady, item, buser, ryan, samy) atas semangat dan
kebersamaan.
9. Keluarga besar Persaudaraan Beladiri Prisai Sakti Mataram (PSM) Dema ngan
atas dukungan dan doa.
10.Seluruh Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Penulis menyadari bahwa masih banyak hal yang perlu diperbaiki dalam
penyelesaian Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan
masukan dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya.
Sekian dan Terimakasih.
Yogyakarta, 12 Agustus 2013
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN JUDUL (INGGRIS). ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING. ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. ... v
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI. ... vi
INTISARI. ... vii
BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA... 5
2.1Dasar Teori ... 5
xii
2.1.2 Perpindahan Kalor Konveksi... 8
2.1.3 Thermoelektrik ... 9
2.1.3.1 Efek Seebeck. ... 11
2.1.3.2 Efek Peltier. ... 12
2.1.3.3 Efek Thomson ... 13
2.1.3.4 Thermoelektrik Generator (TEG). ... 14
2.1.3.5 Arus dan Tegangan... 15
3.1.1. Penjelasan Cara Kerja Charger Handphone. ... 21
3.1.2. Skema Pengujian Alat ... 22
xiii
3.3.1 Skematis Pengujian... 26
3.3.2 Variasi Penelitian. ... 26
3.3. 3 Peralatan. ... 26
3.3.4 Cara Memperoleh Data. ... 27
3.3.5 Cara Mengolah dan Menganalisa Data. ... 27
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 28
4.1 Hasil Pengambilan Data Penelitian. ... 28
4.1.1 Data Penelitian Variasi I. ... 28
4.1.2 Data Penelitian Variasi II... 31
4.1.3 Data Penelitian Variasi III. ... 34
4.2 Pembahasan. ... 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. ... 41
5.1 Kesimpulan... 41
5.2 Saran ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Hasil Variasi Debit Air I ... 28
Tabel 4.2 Data Hasil Variasi Debit Air II. ... 32
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Skema Rangkaian Peltier... 3
Gambar 2.1 Perpindahan Kalor secara Konduksi. ... 7
Gambar 2.2 Perpindahan Kalor secara Konveksi. ... 9
Gambar 2.3 Termoelektrik ... 11
Gambar 2.4 Skema Termoelektrik Generator ... 14
Gambar 2.5 IC 7805 ... 18
Gambar 3.1 Rancangan Charger HP ... 20
Gambar 3.2 Detil Pembangkit Listrik Termoelektrik. ... 20
Gambar 3.3 Skema pengujian Alat. ... 22
Gambar 3.4 Bak penampung Air ... 25
Gambar 3.5 Rangka. ... 26
Gambar 4.1 Hubungan antara Selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada debit air 0,8 liter/menit ... 30
Gambar 4.2 Hubungan antara Tegangan dan Waktu pada debit air 0,8 liter/menit ... 30
Gambar 4.3 Hubungan antara Arus dan Waktu pada debit air 0,8 liter/menit.. 31
Gambar 4.4 Hubungan antara selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada debit air 1,5 liter/menit ... 33
Gambar 4.5 Hubungan antara Tegangan dan Waktu pada debit air 1,5 liter/menit ………... 33
xvi
Gambar 4.7 Hubungan antara selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada debit air
1,9 liter/menit ... 36
Gambar 4.8 Hubungan antara Tegangan dan Waktu pada debit air 1,9 liter/menit
... 36
Gambar 4.9 Hubungan antara Arus dan Waktu pada debit air 1,9 liter/menit.. 37
Gambar 4.10 Hubungan antara ΔT dan Waktu dengan variasi berbagai debit
air... 38
Gambar 4.11 Hubungan antara Tegangan (V) dan Waktu de ngan berbagai debit
air... 39
Gambar 4.12 Hubungan antara Arus (mA) dan Waktu dengan variasi berbagai
5
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sistem komunikasi saat ini berkembang sangat pesat. Salah satu alat yang
sangat populer digunakan oleh masyarakat adalah telepon genggam yang sering
disebut handphone. Jumlah penggunaan handphone pada tahun 2013 mencapai
125.000.000 dengan tingkat prosentase sebesar 53% pertahunnya, yang berarti
penggunaan handphone meningkat sebanyak 53.000.000 setiap tahunnya
(Tribunnews.com, 2013).
Handphone merupakan alat komunikasi yang saat ini paling banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Keberadaan handphone seakan tidak bisa
digantikan dengan alat komunikasi lainnya karena sifatnya yang praktis dan dapat
dibawa kemana- mana. Penggunaan handphone secara terus- menerus tentu mengurangi sumber daya pada baterai yang digunakan, sehingga perlu dilakukan
charging baterai handphone.
Charging baterai handphone biasanya menggunakan adaptor yang
dihasilkan dari sumber daya Alternating Current (AC) PLN yang ada di rumah-rumah. Pengguna handphone belum tentu berada di rumah atau di tempat yang menyediakan sumber daya AC serta terjadinya pemadaman listik di rumah.
Demikian juga terjadi saat pengguna berada di daerah terpencil atau di
pegunungan yang tidak tersedia sumber listrik.
Krisis energi yang terjadi saat ini menjadi masalah besar bagi manusia
sementara kebutuhan manusia akan energi tak terbarukan cukup tinggi. Oleh
karena itu, dibutuhkan sebuah teknologi untuk mengatasi krisis energi. Semakin
majunya ilmu pengetahuan dan teknologi masa kini, membuat manusia mulai
berfikir untuk menciptakan suatu piranti yang dapat mengatasi krisis energi
tersebut dengan mengembangkan alat-alat untuk mengatasi krisis energi dengan
teknologi tepat guna.
Media yang menarik untuk mengatasi penyediaan sumber daya listrik
adalah termoelektrik. Teknologi termoelektrik merupakan sumber alternatif dalam
menjawab kebutuhan energi tersebut. Termoelektrik adalah salah satu piranti yang
dapat mengkonversi panas menjadi energi listrik atau sebaliknya energi listrik
menjadi panas. Pada prinsipnya termoelektrik dalam mengkonversi panas menjadi
energi listrik dengan menggunakan efek Seebeck. Saat ini termoelektrik banyak
digunakan sebagai alat untuk pendinginan atau pemanas yang jarang digunakan
sebagai pembangkit listrik. Krisis energi tersebutlah yang mendasari dilakukannya
penelitian ini, sehingga diharapkan dapat membantu masyarakat dalam mengatasi
krisis energi yang terjadi saat ini dengan menggunakan termoelektrik sebagai
pembangkit listrik untuk charger handphone. 1.2. Tujuan
Tujuan tugas akhir ini adalah :
1. Merancang dan membuat peralatan generator termoelektrik untuk charger
handphone mempergunakan 8 termoelektrik dengan rangkaian seri.
2. Mengetahui pengaruh debit aliran air terhadap selisih suhu antara sisi
3. Mengetahui pengaruh debit aliran air terhadap arus listrik yang dihasilkan.
1.3. Perumusan Masalah
Direncanakan merancang charger handphone dengan menggunakan 8 peltier. Susunan peltier adalah seri seperti yang tertera pada Gambar 1.1 Sumber
panas berasal dari api berbahan bakar spiritus, sisi dingin bersentuhan dengan bak
penampung berisi air.
Keterangan : = = peltier
Gambar 1.1. Skema rangkaian peltier
1.4. Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah pada penelitian ini meliputi :
1. Merancang dan membangun alat generator dengan menggunakan elemen
termoelektrik. Alumunium heatsink sebagai media penghantar panas pada
sisi panas dan bak alumunium berisi air sebagai pendingin pada sisi dingin
2. Penggunaan api sebagai sumber panas (diasumsikan panasnya konstan)
3. Penggunaan Amperemeter dan voltmeter digital sebagai pengukur dan
4. Elemen peltier yang digunakan sebanyak 8 buah yang dirangkai seri.
Kondisi 8 elemen peltier sama.
1.5. Manfaat
1. Membantu pemecahan masalah pada masyarakat di daerah terpencil yang
belum terjangkau aliran listrik.
2. Memberikan kemudahan bagi masyarakat ketika komunikasi mereka
terputus karena baterai habis, dapat menggunakan alat ini tanpa harus
menggunakan aliran listrik dari PLN.
3. Membuat model pembangkit tenaga listrik dengan termoelektrik
4. Dapat digunakan sebagai referensi bagi peneliti berikutnya untuk
menyempurnakan rancangan ini sehingga didapat rancangan yang
9
BAB II
DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DASAR TEORI
Kalor adalah suatu bentuk energi yang diterima oleh suatu benda yang
menyebabkan benda tersebut berubah suhu atau wujud bentuknya. Kalor berasal
dari kata calonc, ditemukan oleh ahli kimia Prancis bernama Antonie Laurent
Lavoiser (1743-1794). Kalor juga merupakan energi panas yang dimiliki oleh
suatu zat. Secara umum untuk mendeteksi adanya kalor yang dimiliki oleh suatu
benda yaitu dengan mengukur suhu benda tersebut. Jika suhunya tinggi maka
kalor yang dikandung oleh benda sangat besar, begitu juga sebaliknya jika
suhunya rendah maka kalor yang dikandung sedikit. Kalor memiliki satuan kalori
(kal) dan kilo kalori (kkal). Dari hasil percobaan yang sering dilakukan, besar
kecilnya kalor yang dibutuhkan suatu benda (zat) bergantung pada massa zat,
jenis zat, dan perubahan suhu.
Teori kalor dasar yaitu :
1. Kalor yang diterima sama dengan kalor yang dilepas
2. Kalor dapat terjadi akibat adanya suatu gesekan
3. Kalor adalah suatu bentuk energi
4. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi disebut kalor mekanik
Perpindahan panas (kalor) adalah perpindahan energi karena adanya
perbedaan temperatur. Apabila dua benda yang berbeda temperatur saling
tinggi ke benda yang memiliki temperatur yang lebih rendah. Mekanisme
perpindahan panas yang terjadi dapat berupa konduksi, konveksi, dan radiasi.
2.1.1 Perpindahan Kalor Konduksi
Perpindahan kalor konduksi adalah proses dimana kalor mengalir dari
daerah yang bertemperatur lebih tinggi ke daerah yang bertemperatur lebih rendah
di dalam suatu medium (padat, cair, atau gas). Dalam aliran kalor konduksi,
perpindahan energi terjadi karena hubungan mo lekul secara langsung tanpa
adanya perpindahan molekul yang cukup besar. Berlangsungnya konduksi panas
melalui zat dapat diketahui oleh perubahan temperatur yang terjadi. Konduksi
thermal pada logam- logam padat terjadi akibat gerakan elektron yang terikat dan
konduksi thermal mempunyai hubungan dengan konduktivitas listrik.
Ditinjau dari sudut teori molekuler, yakni benda atau zat terdiri dari
molekul, pemberian panas pada zat menyebabkan molekul itu bergetar. Getaran
ini makin bertambah jika panas ditambah, sehingga tenaga panas berubah menjadi
tenaga getaran. Molekul yang bergetar ini tetap pada tempatnya tetapi getaran
yang lebih hebat ini akan menyebabkan getaran yang lebih kecil dari molekul di
sampingnya, bertambah getarannya, dan demikian seterusnya sehingga akhirnya
getaran molekul pada bagian lain benda itu akan naik dan kita lihat bahwa panas
berpindah ke tempat lain. Jadi pada konduksi panas, tenaga panas dipindahkan
dari satu partikel zat ke partikel disampingnya berturut –turut sampai mencapai
Pemanasan pada logam berarti pengaktifan gerakan molekul, sedangkan
pendinginan berarti pengurangan gerakan molekul. Contoh perpindahan kalor
secara konduksi antara lain: perpindahan kalor pada logam cerek pe masak air atau
batang logam pada dinding tungku. Laju perpindahan kalor secara konduks i
sebanding dengan gradien suhu.
q A
T1 T2
ΔX
Gambar 2.1 Perpindahan Kalor Secara Konduksi
Dinyatakan dengan rumus :
-q = k A (dt / dx) ... (2.1.a)
q = k A (∆T / ∆X) ... (2.1.b) q = k A (T1-T2 ) ∆X... (2.1.c) Pada persamaan (2.1) :
q = laju aliran kalor konduksi (W)
T1 = suhu dinding kiri (oC) T2 = suhu dinding kanan (oC)
∆X = tebal plat (m)
Tanda (-) digunakan untuk memenuhi hukum II Thermodinamika yaitu
“Kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala temperatur”
(Holman,1986).
2.1.2 Perpindahan Kalor Konveksi
Konveksi ialah proses perpindahan panas langsung melalui perpindahan
massanya. Proses perpindahan kalor secara konveksi merupakan satu fenomena
permukaan. Proses konveksi hanya terjadi di permukaan bahan. Jadi dalam proses
ini struktur bagian dalam bahan kurang penting. Keadaan permukaan dan keadaan
sekelilingnya serta kedudukan permukaan itu adalah yang utama. Lazimnya,
keadaan keseirnbangan termodinamik di dalam bahan akibat proses konduksi,
suhu permukaan bahan akan berbeda dari suhu sekelilingnya. Dalam hal ini
dikatakan suhu permukaan adalah T1 dan suhu udara sekeliling adalah T2 dengan
Tl>T2. Kini terdapat keadaan suhu tidak seimbang diantara bahan dengan
sekelilingnya. Perpindahan kalor dengan jalan a liran dalam industri kimia
merupakan cara pengangkutan kalor yang paling banyak dipakai. Oleh karena itu
konveksi hanya dapat terjadi melalui zat yang mengalir, maka bentuk
pengangkutan kalor ini hanya terdapat pada zat cair dan gas. Perpindahan kalor
secara konveksi dinyatakan dengan rumus:
q= h A ( Ts -T∞ )...(2.2) Pada persamaan (2.2) :
q = energi kalor (W)
A = luas permukaan (m)
Ts = suhu permukaan (T) T∞ = suhu fluida
Perbedaan perpindahan kalor secara konveksi dengan perpindahan kalor
secara konduksi adalah melalui media yang bergerak seperti fluida.
Gambar 2.2 Perpindahan Kalor Secara Konveksi ( sumber: Holman,
J.P, 1993, Perpindahan kalor)
Suhu plat ialah Tw dan suhu fluida T∞. Kecepatan aliran adalah seperti
tergambar, yaitu nol pada muka plat sebagai akibat aksi kental viskos. Oleh
karena kecepatan lapisan fluida pada dinding adalah nol, maka disini kalor hanya
dapat berpindah dengan cara konduksi saja.
2.1.3 Termoelektrik
Teknologi termoelektrik adalah teknologi yang bekerja dengan
mengkonversi energi panas menjadi listrik secara langsung (generator
termoelektrik), atau sebaliknya, dari listrik menghasilkan dingin (pendingin
termoelektrik). Termoelektrik terbuat dari solid state material (material zat padat)
yang dapat mengkonversi energi dari perbedaan temperatur ke beda potensia l
(efek Seebeck), atau sebaliknya (efek Peltier). Pada skala atom, perbedaan
temperatur menyebabkan muatan pembawa berdifusi dari permukaan panas
menuju ke permukaan dingin. Efek termoelektrik dapat dibagi berdasarkan tiga
kelompok, yakni: efek Seebeck, efek Peltier, dan efek Thomson.
Pada dasarnya prinsip kerja alat ini sama seperti mesin panas. Pada mesin
diesel maupun mesin bensin, energi yang ada pada bahan bakar dirubah menjadi
tekanan uap yang mampu menggerakkan piston. Prinsip yang sama terjadi pada
piranti temoelektrik yang mampu merubah perbedaan temperatur menjadi beda
potensial, yang dapat menghantarkan arus listrik. Hubungan yang sama juga
terdapat pada mesin pendingin, dimana beda potensial dapat menyebabkan
perbedaan temperatur pada kedua sisi piranti termoelektrik.
Untuk menghasilkan listrik, material termoelektrik cukup diletakkan
sedemikian rupa dalam rangkaian yang menghubungkan sumber panas dan dingin.
Dari rangkaian itu akan dihasilkan sejumlah listrik sesuai dengan jenis bahan yang
dipakai. Prinsip kerja dari termoelektrik adalah dengan berdasarkan Efek Seebeck
yaitu jika 2 buah logam yang berbeda disambungkan salah satu ujungnya,
kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi perbedaan
Gambar 2.3 Termoelektrik
2.1.3.1. Efek Seebeck
Jika dua buah logam yang berbeda disambungkan salah satu
ujungnya,kemudian diberikan suhu yang berbeda pada sambungan, maka terjadi
perbedaan tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain. Fenomena ini
pertama kali ditemukan oleh Seebeck sehingga disebut efek Seebeck atau
umumnya dikenal dengan nama prinsip termokopel. Tegangan yang dihasilka n ini
sebanding dengan perbedaan temperatur diantara dua junction.
Semakin besar perbedaan temperatur, semakin besar tegangan diantara
junction. Dari fenomena ini, kita dapat menentukan koefisien Seeback, yaitu:
Koefisien Seebeck disimbolkan dengan huruf S (ada pula yang menyimbolkannya dengan α). Metal memiliki koefisien Seebeck yang kecil, hal ini disebabkan metal
konduktor memiliki pita konduksi setengah penuh, berbeda dengan
dapat kita doping (dadah) agar sifat listriknya meningkat. Ta nda positif atau
negatif dari koefisien Seebeck dipengaruhi oleh muatan pembawanya.
Jika perbedaan temperatur disimbolkan oleh ∆ dan beda potensial yang
dihasilkan adalah ∆�, maka koefisien Seebeck dituliskan,
S = ∆�
∆ ...(2.3)
Koefisien Seebeck merupakan parameter yang sangat penting untuk
mengetahui efisiensi dari bahan termoelektrik.
2.1.3.2. Efek Peltier
Efek Peltier diambil dari nama Jean-Charles Peltier, seorang fisikawan
Perancis yang menemukan efek kalorik dan arus listrik pada sambungan dua
material logam yang berbeda pada tahun 1834. Koefisien ini menggambarkan
seberapa banyak panas yang dialirkan tiap muatan listrik. Walaupun arus listrik
terus diberikan pada rangkaian, perbedaan temperatur akan menemukan nilai yang
konstan. Hal yang menarik adalah efek yang diberikan pada saat transfer panas
bergantung dari polaritas arus yang diberikan, membalikkan arah arus listrik dapat
merubah arah transfer panas ke bagian yang lain. Pendingin Peltier juga dapat
disebut Thermoelectric Cooler (TEC).
Ketika arus listrik diberikan pada rangkaian, panas dipindahkan dari TC
(sisi dingin) dan diserap pada TH (sisi panas). Panas Peltier yang diserap pada TH
setiap waktu adalah,
dimana Π adalah koefisien Peltier ΠAB dari piranti yang digunakan serta ΠA dan
ΠB adalah koefisien dari setiap material. Silikon tipe-p memiliki koefisien Peltier
positif dan silikon tipe-n memiliki koefisien Peltier negatif.
2.1.3.3. Efek Thomson
Efek Thomson telah diprediksi dan diamati ole h William Thomson (Lord
Kelvin) pada tahun 1851. Efek ini menggambarkan pemanasan atau pendinginan
dari konduktor berarus listrik dengan perbedaan temperatur. Setiap konduktor
berarus listrik (kecuali superkonduktor) jika memiliki perbedaan temperatur
antara dua titik, akan menyerap atau memancarkan panas, tergantung pada
material.
Dalam logam seperti seng dan tembaga, jika dia lebih bersuhu panas pada
potensial yang lebih tinggi dan bersuhu dingin pada ujung potensial yang lebih
rendah, ketika arus bergerak dari ujung panas ke ujung dingin, arus bergerak dari
potensial rendah ke potensial tinggi, sehingga ada emisi panas. Hal ini disebut
efek Thomson positif. Dalam logam seperti kobalt, nikel, dan besi, yang memiliki
ujung dingin pada potensial yang lebih tinggi dan ujung panas pada potensial yang
lebih rendah, ketika arus bergerak dari ujung panas ke ujung dingin, arus bergerak
dari potensial rendah ke potensial tinggi, ada penyerapan panas.
Efek Seebeck merupakan perpaduan dari efek Peltier dan efek Thomson. Pada
tahun 1854 Thomson menemukan dua hubungan baru, sekarang bisa kita sebut
dengan hubungan Thomson atau hubungan Kelvin, antara koefisien yang saling
berhubungan. Jika T merupakan temperatur mutlak maka,
persamaan inilah yang telah diprediksi oleh efek Thomson. Mereka berhubungan
dengan koefisien Thomson μ dengan hubungan,
� = �� ...(2.6)
2.1.3.4. Thermoelectric Gene rator ( TEG )
Pembangkit termoelektrik (TEG) adalah suatu pembangkit listrik yang
didasarkan pada efek Seebeck,yang pertama kali ditemukan pada tahun 1821 oleh
Thomas Johan Seebeck, ia menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah
rangkaian. Diantara kedua logam tersebut diletakkan jarum kompas. Ketika sisi
logam tersebut dipanaskan jarum tersebut ternyata bergerak. Hal ini terjadi oleh
karena aliran listrik yang terjadi pada logam menimbulkan medan magnet, medan
magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas tersebut. Fenomena tersebut
kemudian di kenal sebagai effect Seebeck.
Skema termoelektrik generator terdiri dari susunan elemen tipe-n (
material dengan kelebihan electron) dan tipe–p (material dengan kekurangan
electron) panas masuk pada satu sisi dan dibuang pada sisi yang lainnya,
menghasilkan suatu tegangan yang melewati sambungan termoelektrik. Besarnya
tegangan yang dihasilkan sebanding dengan gradien temperature. Daya yang
dihasilkan oleh TEG sangat bergantung pada perbedaan temperatur yang
didapatkan, semuanya ini juga berhubungan dengan efisiensi dari termoelektrik
itu sendiri. Jika perbedaan temperaturnya semakin besar maka daya keluarannya
juga ikut besar hingga titik maksimum efisiensi peltier tersebut. Jadi kemungkinan
walau perbedaan temperaturnya sangat besar tetapi daya yang dihasilkan lebih
kecil. Nilai efisiensi modul termoelektrik dapat ditingkatkan dengan cara memberi
penggunaan heatsink, fan, atau bak air diatas sisi dingin modul untuk menjaga
perbedaan temperatur dengan sisi panasnya.
2.1.3.5. Arus dan Tegangan
Arus listrik merupakan banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap
satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik
lainnya. Arus listrik dapat terjadi karena adanya aliran electron dimana tiap
electron mempunyai muatan yang besarnya sama. Jika kita mempunyai benda
bermuatan negatif berarti benda tersebut mempunyai kelebihan elektron dan
sebaliknya jika kita memiliki benda bermuatan positif berarti benda tersebut
kekurangan elektron. Derajat termuatinya benda tersebut diukur dengan jumlah
kelebihan elektron yang ada. Muatan sebuah elektron sering dinyatakan dengan
Pada dasarnya dalam kawat penghantar terdapat aliran elektron dalam
jumlah yang sangat besar, jika jumlah elektron yang bergerak ke kanan dan ke kiri
sama besar maka seolah-olah tidak terjadi apa-apa. Akan tetapi jika ujung sebelah
kanan kawat menarik elektro sedangkan ujung sebelah kiri melepaskannya maka
akan terjadi aliran elektron ke kanan (tetapi dalam hal ini disepakati bahwa arah
arus bergerak berlawanan, yakni ke kiri). Aliran elektron ini yang selanjutnya
disebut aliran listrik.
Arus listrik dapat dibedakan menjadi 2, yaitu :
Arus searah (Direct Current / DC), yaitu arus yang mempunyai nilai tetap
atau konstan terhadap satuan waktu.
Arus bolak-balik (Alternating Current / AC), yaitu arus yang mempunyai
nilai berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik akan selalu
berulang untuk periode waktu tertentu
Simbol arus adalah I (berasal dari bahasa Perancis : intensite). Sedangkan satuan arus adalah Ampere.
Persamaan matematik untuk arus adalah :
I = Q/T...(2.7)
Pada persamaan (2.7) :
I = Arus listri dalam Ampere
Q = Muatan Listrik dalam Coulomb
T = Waktu dalam detik
Tegangan adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian
sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor
listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat
dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Terdapat dua cara memandang beda potensial, yaitu :
1. Tegangan turun/voltage drop
Jika dipandang dari potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah.
2. Tegangan naik/voltage rise
Jika dipandang dari potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi.
Simbol tegangan adalah V (voltage). Sedangkan Satuan Internasional untuk
tegangan adalah Volt.
Persamaan matematik untuk tegangan adalah:
V= I .R...(2.8)
sirkuit mungkin memiliki fluktuasi dan tidak akan memberikan output tegangan
tetap. Para regulator tegangan IC mempertahankan tegangan keluaran pada nilai
konstan. Nilai xx di 78xx menunjukkan tegangan output tetap, 7805 dirancang
dapat dihubungkan pada pin input dan output tergantung pada tingkat tegangan
masing- masing.
Gambar 2.5 IC 7805
2.2 TINJAUAN PUSTAKA
Dalam perkembangan teknologi saat ini banyak sekali alat digunakan
untuk menunjang aktifitas kita termasuk dalam berkomunikasi jarak jauh, salah
satunya telepon genggam yang disebut handphone. Penggunaan handphone secara terus menerus tentu mengurangi sumber daya pada baterai yang digunakannya.
Untuk itu perlu dilakukan charging baterai handphone yang biasanya
menggunakan adaptor yang menggunakan sumber daya ac dari PLN yang ada di
rumah-rumah. Salah satu alat yang dapat membantu proses charging tersebut
dengan memanfaatkan suatu elemen peltier sebagai pembangkit energi listrik nya.
Penelitian tentang penggunaan termoelektrik generator telah dilakukan
beberapa peneliti. Ardian Roekettino (2008) melakukan penelitian tentang
termoelektrik generator dengan mempergunakan dua belas modul termoelektrik
mempelajari karakteristik alat secara realita melihat kelebihan dan kekurangan
alat.
Samuel Hendrata (2005) melakukan penelitian tentang termoelektrik
sebagai salah satu cara alternatif pembangkit listrik dari energi panas. Penggunaan
peralatan ini ditujukan terutama untuk daerah terpencil yang belum terdapat
aliran listrik. Dalam penelitian ini sumber panas yang dipergunakan diambil dari
energi surya dan proses pendinginan termoe lektrik generator dilakukan dengan
mempergunkan heatsink.
Lia Muliani dkk. (2003) merancang dan meneliti refrigerator mini
menggunakan tenaga surya. Perancangan unit pendingin yang digunakan dalam
penelitian ini menggunakan sistem thermoelektrik yang mema nfaatkan efek
peltier. Sumber arus berasal dari sel surya, yang kemudian digunakan untuk
mencharge baterai. Baterai inilah yang kemudian dihubungkan langsung dengan
20
BAB III
PERANCANGAN ALAT, PROSES PEMBUATAN ALAT DAN
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Perancangan AlatPeralatan yang dipergunakan dalam penelitian mempunyai skematik
susunan seperti tersaji pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.
Gambar 3.1 Rancangan Charger HP
3.1.1 Cara Kerja Charger HP
Cara kerja charger hp ini sama dengan charger hp yang lain, hanya saja
sumber energinya tidak berasal dari sumber daya Alternating Current (AC) PLN, tetapi dari hasil efek termoelektrik yang telah dirangkai. Pada sisi panas
termoelektrik digunakan sumber api dan di sisi dingin termoelektrik di digunakan
air sebagai sumber pendinginnya. Untuk menyerap panas api menggunakan plat
atau heatsink yang digunakan adalah heatsink alumunium. Material ini dipilih
dengan pertimbangan memiliki karakteristik penghantar yang baik dengan
konduktivitas termal sebesar 202 W/m oc atau 237 W/m K.
Masih banyak bahan yang memiliki nilai konduktor thermal bahan ya ng
lebih tinggi dari aluminium seperti emas dan perak. Akan tetapi dari segi
ekonomi, alumunium lebih murah dan terjangkau dibandingkan emas dan perak.
Mekanisme perpindahan panas yang terjadi pada termoelektrik generator
ini yaitu perpindahan panas konduksi dan perpindahan panas konveksi. Proses
perpindahan panas konveksi terjadi dari panas api ke plat alumunium, dari plat
alumunium ke sisi panas termoelektrik dan sisi dingin termoelektrik ke bak air
terjadi perpindahan panas konduksi dan perpindahan panas konveksi terjadi dari
3.1.2 Skema Pengujian Alat
Skema pengujian alat dalam penelitian tersaji pada gambar 3.3.
Gambar 3.3 Skema pengujian Alat
3.1.3 Penjelasan Cara Kerja
Untuk mengalirkan air ke alat diperlukan adanya pompa air. Pompa air
digunakan karena aliran didalam bak penampung mengalir secara terus- menerus,
yang dimana aliran air sudah dijelaskan di atas dan untuk mendapatkan debit air
yang besar pada outputnya. Spiritus digunakan sebagai bahan bakar untuk sumber
panas pada sisi panas termoektrik. Kran air berfungsi sebagai pengatur besar
kecilnya debit air dan untuk mengukur besar debit air yang keluar menggunakan
gelas ukur. Termokopel berfungsi untuk mengukur suhu air yang masuk,disini
Multimeter berfungsi untuk mengukur tegangan dan arus yang dihasilkan
termolektrik generator.
3.2 Proses Pembuatan Alat
3.2.1 Bahan Rancangan, Bahan Penelitian dan Alat-alat yang digunakan
1. Bahan Rancangan
a) Heatsink alumunium sebagai penghantar panas dari ke sisi panas sisi
peltier.
b) Bak penampung air alumunium sebagai penghantar dingin ke sisi dingin
peltier.
c) Kabel portable sebagai penghantar arus dan tegangan dari alat ke HP.
2. Bahan Penelitian :
a) Air sebagai fluida yang akan mendinginkan sisi dingin peltier.
b) Spiritus sebagai bahan bakar yang digunakan sebagai sumber panas pada
sisi panas peltier.
3. Alat – alat yang digunakan :
a) Kompor spritus
b) Pompa air, sebagai pemompa air dari bak penampungan ke bak penampung
alat.
c) Thermokopel, sebagai alat pengukur suhu fluida air yang masuk.
d) Ember sebagai bak penampungan air yang keluar dari alat rancangan.
e) Pipa paralon, sebagai penyambung dari selang bak penampung ke pompa
g) Selang air, sebagai penyambung dari pompa air ke bak penampung air yang
terdapat pada alat.
3.2.2 Sarana dan Alat-alat yang Digunakan
Sarana dan alat-alat yang digunakan dalam proses pembuatan alat ini
3.2.3 Langkah-langkah Pengerjaan
3.2.3.1Persiapan
Sebelum memulai pembuatan alat, terlebih dahulu harus melakukan
beberapa persiapan yaitu :
1. Menyiapkan gambar rancangan alat
Dalam merancang dan mendesain ini dapat dilakukan dengan
menggambar instalasi tersebut dengan menggunakan sketsa gambar
tangan kemudian atau dengan software-software yang mendukung
2. Menyiapkan Alat-alat dan bahan.
Membeli segala alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk digunakan
membuat alat ini.
3.2.3.2Pengerjaan
Dalam pelaksanaan pengerjaan, banyak hal- hal yang dikerjakan, yaitu :
1. Membuat bak penampung air
Plat aluminium dibuat seperti kotak penampung air seperti tersaji pada
Gambar 3.4.
2. Pembuatan rangka dudukan plat aluminium dan bak penampung untuk
membuat rangka dilakukan dengan menggunakan las listrik tersaji pada
Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangka
3.3 Metodologi Penelitian
3.3.1 Skematis Pengujian
Skematis pengujian alat ini telah tergambar dan dijelaskan pada poin 3.3
dan 3.1.3
3.3.2 Variasi Penelitian
Penelitian yang dilakukan berupa pengaturan terhadap berbagai debit air
yang berbeda.
3.3.3 Peralatan
a. Thermokopel
c. Gelas ukur
3.3.4 Cara Memperoleh Data
Suhu air input mula- mula diukur sebelum mengalir ke dalam bak
penampung. Debit air yang mengalir ke dalam bak penampung divariasikan
dengan panas api yang konstan. Perbedaan temperatur antara sisi panas (Th) dan
dingin (Tc) akan menghasilkan arus dan tegangan tertentu yang dicatat pula
sebagai data penelitian.
3.3.5 Cara Mengolah dan Menganalisa Data
Dari hasil data-data yang telah diperoleh, maka data tersebut dapat diolah.
Data–data kemudian disajikan dalam bentuk grafik untuk memudahkan analisis.
Pembuatan grafik dilakukan dengan bantuan Microsoft Office Excel.
3.3.6 Cara Menyimpulkan
Dari grafik hasil penelitian yang telah dibuat, maka dapat diperoleh
28
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengambilan Data Penelitian
4.1.1 Data Penelitian Variasi 1
Penelitian termoelektrik sebagai generator dilaksanakan dengan
keterangan sebagai berikut :
Tanggal : 15 Mei 2013
Tempat pengambilan data : Laboratorium Konversi Energi Universitas
Sanata Dharma
Jam : 13.00 WIB
Lama pengambilan data : 34 menit
Debit air yang mengalir : 0,8 liter/menit
Suhu lingkungan : 29,40C
Hasil pengambilan data disajikan pada Tabel 4.1dan Gambar 4.1 sampai dengan
Gambar 4.1 Hubungan antara selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada debit air 0,8 liter/menit
Gambar 4.2 Hubungan antara Tegangan dan Waktu pada debit air 0,8 liter/menit
Gambar 4.3 Hubungan antara Arus dan Waktu pada debit air 0,8 liter/menit
4.1.2 Data Penelitian Variasi II
Penelitian thermoelektrik sebagai generator dilaksanakan dengan
keterangan sebagai berikut :
Tanggal : 25 mei 2013
Tempat pengambilan data : Laboratorium Konversi Energi Universitas
Sanata Dharma
Jam : 13.00 WIB
Lama pengambilan data : 38 menit
Debit air yang mengalir : 1,5 liter/menit
Suhu lingkungan : 28,10C
Hasil Pengambilan data disajikan pada Tabel 4.2 dan Gambar 4.4 sampai dengan
Gambar 4.4 Hubungan antara selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada debit air 1,5 liter/menit
Gambar 4.5 Hubungan antara Tegangan dan Waktu pada debit air 1,5 liter/menit
Gambar 4.6 Hubungan antara Arus dan Waktu pada debit air 1,5 liter/menit
4.1.3 Data penelitian Variasi III
Penelitian termoelektrik sebagai generator dilaksanakan dengan
keterangan sebagai berikut :
Tanggal : 8 Juni 2013
Tempat pengambilan data : Laboratorium konversi Energi Universitas
Sanata Dharma
Jam : 15.00 WIB
Lama pengambilan data : 38 menit
Debit Air : 1,9 liter/menit
Suhu lingkungan : 27.80C
Hasil Pengambilan data dapat dilihat pada Tabel 4.3, Gambar 4.7 dan Gambar 4.9
Gambar 4.7 Hubungan antara selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada debit air 1,9 liter/menit
Gambar 4.8 Hubungan antara Tegangan dan Waktu pada debit air 1,9 liter/menit
Gambar 4.9 Hubungan antara Arus dan waktu pada debit air 1,9 liter/menit
0 20 40 60 80 100 120 140
0 10 20 30 40 50 60
A
rus
(
m
A
)
4.2. Pembahasan
Berdasarkan Tabel 1, Tabel 2 dan Tabel 3 maka didapatkan grafik
hubungan ΔT, V, dan I terhadap waktu untuk berbagai debit air seperti disajikan
pada Gambar 4.10, Gambar 4.11 dan Gambar 4.12.
Gambar 4.10 Hubungan antara ΔT dan Waktu dengan variasi berbagai debit air
Dari Gambar 4.10, nampak bahwa besarnya nilai ΔT dipengaruhi oleh debit air. Nilai ΔT yang tertinggi dari waktu ke waktu dimiliki oleh peralatan
generator termoelektrik dengan debit 0,8 liter/menit diikuti dengan debit 1,5
liter/menit dan yang paling rendah pada debit 1,9 liter/menit. Tetapi pada debit 0.8
liter/menit, nilai ΔT yang dihasilkan setelah t = 34 menit, besarnya 66,8ᴼC. Hal ini
berarti, generator termoelektrik bekerja pada daerah yang hampir tidak aman. Hal
tersebut disebabkan karena peralatan peltier memiliki nilai ΔT yang terbatas, yaitu
sebesar 67ᴼC. Tetapi termoelektrik generator dengan debit 1,5 liter/menit dan 1,9 0
liter/menit, termoelektrik generator bekerja pada daerah yang sangat aman, karena
nilai ΔT yang dihasilkan jauh dari batas ketidakamanan. Pada debit 1,5
liter/menit dihasilkan t = 20 menit, nilai ΔT yang dihasilkan cenderung konstan
pada harga ΔT = 26,2 ᴼC. Untuk debit 1,9 liter/menit dihasilkan t = 20 menit, nilai ΔT yang dihasilkan cenderung konstan pada harga ΔT = 20ᴼC.
Gambar 4.11 Hubungan antara Tegangan (V) dan Waktu dengan berbagai debit
air
Dari Gambar 4.11, nampak bahwa waktu untuk mencapai voltase sekitar
5V dipengaruhi oleh debit air. Waktu tercepat untuk mencapai voltase sekitar 5
V, dimiliki oleh peralatan generator termoelektrik dengan debit 0,8 liter/menit,
kemudian diikuti dengan debit 1,5 liter/menit dan yang paling rendah pada debit
1,9 liter/menit. Untuk debit 0,8 liter/menit waktu yang diperlukan untuk
diperlukan adalah 24 menit dan untuk debit 1,9 liter/menit waktu yang diperlukan
adalah 50 menit. Nilai voltase ini berada pada daerah yang biasanya dipergunakan
untuk charge handphone, yang memiliki kisaran : 3,7 V – 5 V.
Gambar 4.12 Hubungan antara Arus (mA) dan Waktu dengan berbagai debit air
Dari Gambar 4.12, nampak bahwa besarnya arus yang dihasilkan pada
peralatan generator termoelektrik berkisar pada harga : 202,2 mA untuk debit 0,8
liter/menit, 160,7 mA untuk debit 1,5 liter/menit dan 112 mA untuk debit 1,9
liter/menit. Nilai arus ini berada pada daerah yang biasanya dipergunakan untuk
charge handphone, yang memiliki kisaran : 75 mA-200 mA. Nilai I (arus) yang dihasilkan dipengaruhi oleh debit air. Nilai I (arus) yang tertinggi dari waktu ke
waktu dimiliki oleh peralatan pendingin dengan debit 0,8 liter/menit, diikuti
dengan debit 1,5liter/menit dan yang paling rendah pada debit 1,9 liter/menit.
0
41
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1. Generator termoelektrik telah berhasil dibuat dan dapat dipergunakan untuk
Charger Handphone, yangbekerja pada tegangan sekitar : 5 Volt.
2. Selisih suhu antara sisi panas dan sisi dingin dari generator termoelektrik saat
keadaan stedi adalah : (a) 25,4 ᴼC untuk debit 1,5 liter/menit (b) 22 ᴼC untuk 1,9 liter/menit (c) untuk debit 0,8 liter/menit tidak dicapai keadaan stedi, suhu
cenderung meningkat dan mencapai ΔT = 66,8ᴼC setelah 34 menit.
3. Pada tegangan kerja sekitar 5 volt, arus listrik yang dihasilkan ge nerator
termoelektrik saat keadaan stedi adalah : (a) 152,1 mA untuk debit 0,8
liter/menit (b) 135 mA untuk debit 1,5 liter/menit (c) 108,2 mA untuk 1,9
liter/menit.
5.2 Saran
1. Debit air yang mengalir ke sisi pendingin tidak boleh terputus dengan kata lain
harus konstan, karena debit air sangat mempengaruhi nilai output V, I dan ΔT
yang dihasilkan termoelektrik generator.
2. Penelitian selanjutnya dapat dilakukan dengan cara membuat rangkaian yang
berbeda (seri-paralel dan paralel) atau memvariasikan jumlah termoelektrik
3. Kondisi lingkungan juga berpengaruh pada saat pengambilan data, keadaan
yang berangin akan mengganggu api sebagai sumber panas, sehingga panas
43
DAFTAR PUSTAKA
Hendrata, S., 2005, Pembangkit Listrik Tenaga Panas Menggunakan Termoelektrik., skripsi, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma,Yogyakarta.
Holman, J, P., 1993, Perpidahan Kalor, Edisi Keenam, Erlangga; Jakarta.
Mulyani, L., 2003, Perancangan Mini Refrigerator Tenaga Surya, Pusat Penelitian Elektronika dan Telekomunikasi LIPI, LIPI Bandung.
Roekettino, A., 2008, Thermoelectric Generator Menggunakan Dua Belas modul Thermoelectric Untuk Aplikasi Kendaraan Hibryd, Skripsi, Fakultas Teknik Universitas Indonesia.
http://www.docstoc.com/docs/44141575/perpindahan-panas, Diakses pada tanggal 26 November 2012.
http://majalahenergi.com/forum/ energi-baru-dan-terbarukan/bentuk-energi baru/ termoelektrik-pemanfaatan-energi-panas- menjadi-energi- listrik, Diakses pada tanggal 26 November 2012.
http://www.pdfport.com/view/283812-arus-dan-tegangan- listrik.html, Diakses pada tanggal 27 November 2012.
http://organisasi.org/pengertian_definisi_kalor_dan_teori_kalor_umum_dasar_kua ntitas_jumlah_panas_pendidikan_ilmu_sains_fisika_via_internet_gratis , diakses pada tanggal 30 november 2012.
http://www.engineersgarage.com/sites/default/files/7805.pdf, Diakses pada
tanggal 30 November 2012.
http://peltiermodules.com/ Diakses pada tanggal 30 November 2012.
http://www.tribunnews.com/search/?q=handp hone+pada+tahun+2013, Diakses
43
Peltier Thermoelectric Cooling Modules
Peltier Modules Application Notes PDF 197Kb
S = Silicon Sealed, HT = Max. Working temperature 225°C (non-HT types 138°C)
Size 15x15x3.5mm (WxDxH), weight 6g
Imax 8.5A, Umax 2.0V, R = 0.21 ohm, 17
Size 20x20x3.5mm (WxDxH), weight 8g
Imax 8.5A, Umax 3.7V, R = 0.40 ohm, 31 couples
TEC1-03108ΔT max. = 68°C, Qmax (ΔT =0)
17.6W
Size 25x25x3.5mm (WxDxH), weight 11g
Imax 8.5A, Umax 5.9V, R = 0.57 ohm, 49 couples
TEC1-04908ΔT max. = 68°C, Qmax (ΔT =0)
27.4W
Size 30x30x4.7mm (WxDxH), weight 14g
Imax 3.3A, Umax 8.5V, R = 1.94 ohm, 71
Size 30x30x3.5mm (WxDxH), weight 17g
Size 30x30x3.3mm (WxDxH), weight 14g
Size 30x30x3.3mm (WxDxH), weight 16g
Imax 4.3A, Umax 15.4V, R = 3.10 ohm, 127
Size 40x40x4.7mm (WxDxH), weight 31g
Imax 3.3A, Umax 15.4V, R = 3.42 ohm, 127
Size 40x40x4.0mm (WxDxH), weight 29g
Imax 5.3A, Umax 15.4V, R = 2.20 ohm, 127
Size 40x40x3.9mm (WxDxH), weight 27g
Imax 6.4A, Umax 15.4V, R = 1.98 ohm, 127 couples
TEC1-12706ΔT max. = 67°C, Qmax (ΔT =0)
63.0W
57.0W
TEC1-12706HTSΔT max. = 67°C, Qmax (ΔT
=0) 57.0W
Size 40x40x3.5mm (WxDxH), weight 25g
Imax 7.4A, Umax 15.4V, R = 1.80 ohm, 127
Size 40x40x3.5mm (WxDxH), weight 23g
Imax 8.5A, Umax 15.4V, R = 1.55 ohm, 127
Size 40x40x3.3mm (WxDxH), weight 26g
Imax 10.5A, Umax 15.4V, R = 1.08 ohm, 127
TEC1-12715HT ΔT max. = 68°C, Qmax (ΔT =0) 150 W
TEC1-12715HTSΔT max. = 67°C, Qmax (ΔT
=0) 150 W
Size 50x50x3.1mm (WxDxH), weight 65g (Jumbo Junior)
Imax 16.0A, Umax 31.5V, R = 1.60 ohm, 263 couples
TEC1-26316ΔT max. = 66°C, Qmax (ΔT =0)
300 W
Size 62x62x3.9mm (WxDxH), weight 90g (Jumbo)
Gambar alat pada saat proses pengambilan data
vii
INTISARI
Tugas akhir ini dibuat untuk mengatasi masalah dalam pengisian baterai handphone ketika masyarakat yang berada didaerah terpencil yang belum teraliri listrik Alternating Current (AC) PLN. Didaerah perkotaan dan desa-desa yang sudah maju energi listrik sangat mudah didapatkan, tetapi di daerah-daerah terpencil yang belum terdapat jaringan listrik tidak mudah didapatkan atau bahkan tidak tersedia.
Tujuan yang ingin dicapai dalam tugas akhir ini untuk menjajaki kemungkinan penggunaan thermoelektrik sebagai pembangkit energi listrik untuk membantu pengisian baterai handphone dengan memanfaatkan sumber panas api pada sisi panas dan penggunaan air pada sisi d ingin. Alat ini terdiri dari modul thermoelektrik TEC-12706 sebanyak 8 buah tersusun seri yang dapat mengkonversikan energi panas dan dingin menjadi pembangkit energi listrik DC. Thermoelektrik ini berbahan bismuth telluride dan berukuran 4cm x 4cm. Alat ini menggunakan plat alumunium sebagai medium perambatan panas yang bersentuhan ke sisi panas termoelektrik. Sisi dingin menggunakan bak penampung berbahan alumunium yang dialiri air. Perbedaan temperatur pada kedua sisi termoelektrik mengakibatkan munculnya energi listrik.
Hasil yang dicapai dari penelitian ini adalah generator thermoelektrik dengan rangkaian seri dapat digunakan untuk pengisian baterai handphone (charger). Selisih suhu antara sisi panas dan sisi dingin dari thermoelektrik generator saat keadaan steadi adalah : (a) 25,4 ᴼC untuk debit 1,5 liter/menit (b)
22 ᴼC untuk 1,9 liter/menit (c) untuk debit 0,8 liter/menit tidak dicapai keadaan steadi, suhu cenderung meningkat dan mencapai ΔT = 66,8ᴼC setelah 34 menit.