PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk filemembuat peralatan thermoelektrik generator...

i

TEG DENGAN 7 TERMOELEKTRIK RANGKAIAN SERI UNTUK

CHARGER HANDPHONE

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Disusun oleh:

Alden Tulak

NIM : 085214041

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

TEG WITH SEVEN THERMOELECTRIC CIRCUIT SERIES FOR

HANDPHONE CHARGER

A FINAL PROJECT

Presented as partial fulfillement of requirement to obtain the Sarjana Teknik

in Mechanical Enginering

By :

Alden Tulak

NIM : 085214041

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013


iii


iv


v


vi


vii

ABSTRAK

Tugas akhir ini dibuat untuk membantu pemecahan masalah pada

masyarakat di daerah terpencil yang belum terjangkau aliran listrik dan

memberikan kemudahan bagi masyarakat untuk mengisi baterai handphone

dengan menggunakan TEG. Tujuan penelitian ini adalah (a) merancang dan

membuat peralatan thermoelektrik generator untuk charger handphone

mempergunakan 7 termoelektrik dengan rangkaian seri, (b) mengetahui pengaruh

debit aliran air terhadap selisih suhu antara sisi panas dan suhu sisi dingin dari

peralatan thermoelektrik generator, (c) mengetahui pengaruh debit aliran air

terhadap arus listrik yang dihasilkan tegangan kerja 5 volt.

Dalam penelitian termoelektrik generator untuk charger HP ini

menggunakan 7 buah termolektrik TEC-12706 yang disusun seri dengan variasi

debit air 0,8 liter/ menit, debit air 1,5 liter/menit dan debit air 2 liter/menit. Untuk

menyerap panas api pada sisi panas termoelektrik digunakan plat atau heatsink

aluminium dan pada sisi dingin digunakan kotak bak penampung air

alumininium.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

(a) termoelektrik generator telah berhasil dibuat dan dapat dipergunakan untuk

Charger Handphone yang bekerja pada tegangan sekitar 5 Volt (b) selisih suhu

antara sisi panas dan sisi dingin dari thermoelektrik generator (∆T) saat keadaan

stabil adalah 10 ᴼC untuk debit 1,5 liter/menit, 9,1 ᴼC untuk 2 liter/menit, untuk

debit 0,8 liter/menit nilai ∆T ≤ 68ᴼC hanya diberikan 32 menit pertama, (c) nilai

Arus listrik yang dihasilkan temoelektrik generator saat keadaan stabil adalah

131mA untuk debit 0,8 liter/menit, 119 mA untuk debit air 1,5 liter/menit, 132,5

untuk debit air 2 liter/menit.


viii

MOTTO

Pendaki cerdas tidak menjadikan Puncak Gunung sebagai Tujuan tetapi

bagaimana proses untuk naik dan turun dengan Selamat dan Bahagia

Sahabat adalah investasi terbesarmu, harga kehidupan adalah kebersamaan

Jangan menyerah pada rasa takutmu, kalau kau menyerah kau tidak akan bisa

berkomunikasi dengan hatimu


ix

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur atas rahmat Tuhan Yang Penyayang atas segala kasih

sayangNya 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, penulis ingin mengucapkan terima

kasih kepada:

1. Paulina Heruningsih Prima Rosa S.Si., M.Sc selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. PK. Purwadi, M.T. Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, Dosen

Pembimbing Akademik sekaligus Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang

telah banyak memberi motivasi selama kuliah dan proses penyelesaian tugas

akhir ini.

3. Seluruh Dosen dan karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

4. Keluargaku bapak dan ibuku yang tetap menjadi idolaku, kakak-kakakku atas

kasih sayang yang tak terhingga.

5. Anna atas cinta, kasih sayang dan semangat besarnya.

6. Sahabat terbaikku Badrun, Deus, Jhon trimakasih atas kepedulian kalian

tentang pendidikanku.


x

7. Seluruh anggota Panti asuhan Jaja trimakasih atas suka duka dan

kebersamaannya.

8. Semua anggota Kalongday Explorer Team buat semangat dan

persaudaraannya.

9. Teman terbaikku Ryan, Sihol, Si Mbah, Ita’, Rambo, Kacang atas

persaudaraan kalian.

10. Scooter Platoon, Si Boy dan belalang tempur atas teman di jalanan.

11. Seluruh Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

Penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi

perbaikan di masa mendatang. Akhirnya penulis berharap semoga Tugas Akhir ini

dapat memberikan manfaat bagi pembaca.

Yoyakarta, 9 September 2013

Penulis


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

ABSTRAK. ...................................................................................................... vii

MOTTO. .......................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR .................................................................................... ix

DAFTAR ISI .................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL. ........................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR. ...................................................................................... xv

BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1

1.2 Tujuan .................................................................................................. 2

1.3 Rumusan Masalah ............................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ................................................................................. 3

1.5 Manfaat. ............................................................................................... 4

BAB II. DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ............................... 5

2.1 Dasar Teori .......................................................................................... 5

2.1.1 Perpindahan Kalor Konduksi ...................................................... 6

2.1.2 Perpindahan Kalor Konveksi. ..................................................... 8


xii

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 ................................................................... 12

2.1.3.4 Thermoelektrik Generator (TEG). .................................... 13

2.1.3.5 Arus dan Tegangan. .......................................................... 15

2.1.3.6 IC Regulator 7805. ............................................................ 17

2.2 TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................... 18

BAB III. RANCANGAN ALAT, PROSES PEMBUATAN ALAT

DAN METODE PENELITIAN ....................................................... 20

3.1 Rancangan Alat Charger HP ............................................................... 20

3.1.1. Detil Pembangkit Listrik Termolektrik. .............................. 20

3.1.2. Penjelasan Cara Kerja Charger HP ...................................... 21

3.2 Skema Pengujian Alat ....................................................................... 22

3.2.1. Gambar Skema. ..................................................................... 22

3.2.2. Penjelasan Cara Kerja. .......................................................... 22

3.3 Proses Pembuatan Alat ....................................................................... 23

3.3.1 Bahan Rancangan, Bahan Penelitian dan

Alat – alat yang digunakan.................................................... 23

3.3.2 Sarana dan Alat-alat yang digunakan .................................... 24

3.3. 3 Langkah-langkah Pengerjaan ................................................ 24

3.3.3.1 Persiapan………………………………………………. 24

3.3.3.2 Pengerjaan……………………………………………… 25


xiii

3.4 Metodologi Penelitian……………………………………………….. 26

3.4.1 Skematis Pengujian …………………………………………… 26

3.4.2 Variasi Penelitian……………………………………………… 26

3.4.3 Cara Memperoleh Data……………………………………… 26

3.4.4 Cara Mengolah dan Menganalisa Data……………………… 26

3.4.5 Cara Menyimpulkan…………………………………………… 26

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................... 28

4.1 Hasil 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

LAMPIRAN …………………………………………………………… . 43


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data hasil penelitian untuk debit air 0,8 liter/menit .. .……………......29

Tabel 4.2 Data hasil penelitian untuk debit air 1,5 liter/menit…………………. 32

Tabel 4.3 Data hasil penelitian untuk debit air 2 liter/menit. ........................... … 35


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 Regulator 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


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




xvi


Gambar 4.6 Hubungan antara Arus dan Waktu pada debit air 1,5 liter/menit . 34

Gambar 4.7 Hubungan antara selisih suhu Th dan Tc dengan Waktu pada

debit air 2 liter/menit ................................................................... 36


debit air 2 liter/menit ................................................................... 36

Gambar 4.9 Hubungan antara Arus dan Waktu pada

debit air 2liter/menit ..................................................................... 37

Gambar 4.10 Hubungan antara ∆T dengan Waktu pada berbagai Debit Air…. 39

Gambar 4.11 Hubungan antara Tegangan dengan Waktu pada berbagai

debit air…………………………………………………………… 41

Gambar 4.12 Hubungan antara Arus dengan Waktu pada berbagai debit Air… 42


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sistem komunikasi pada saat ini sudahlah sangat berkembang. Salah satu

alat yang sangat banyak digunakan adalah telepon genggam yang sering disebut

handphone. Handphone merupakan alat komunikasi yang paling banyak

digunakan dalam kehidupan sehari-hari pada saat ini. 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 digunakannya.

Untuk itu perlu dilakukan charging baterai handphone, yang biasanya

menggunakan adaptor yang menggunakan sumber daya ac dari jala-jala PLN yang

ada di rumah-rumah. Sedangkan pada keadaan tertentu pengguna handphone

belum tentu berada di rumah atau di tempat yang menyediakan sumber daya ac

serta sering adanya pemadaman listik, sehingga ketika baterai habis, pengguna

bisa mengisi baterai. Demikian juga terjadi saat pengguna berada di daerah

terpencil atau di pegunungan yang tidak tersedia sumber listriknya.

Melihat sekarang ini krisis energi menjadi masalah besar bagi manusia. Energi

tak terbarukan yang semakin habis cadangannya, sementara kebutuhan manusia

akan energi tak terbarukan cukup tinggi. Karena itulah dibutuhkan sebuah

teknologi untuk mengatasi krisis energi. Media yang menarik untuk kita cermati

untuk mengatasi peyediaan sumber daya listrik adalah termoelektrik. Teknologi

termoelektrik merupakan sumber alternatif dalam menjawab kebutuhan energi


2

tersebut. Semakin majunya ilmu pengetahuan dan teknologi masa kini, manusia

mulai berfikir untuk menciptakan suatu piranti yang dapat memenuhi kebutuhan

hidupnya. Karenanya, mereka semakin kreatif untuk mengembangkan alat-alat

dalam pemenuhan kebutuhan hidup sehari-hari dengan teknologi tepat guna.

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. Pada saat ini penggunaan termoelektrik

banyak digunakan sebagai alat untuk pendinginan atau pemanas,yang jarang

digunakan adalah termoelektrik sebagai pembangkit listrik.

1.2. Tujuan

Tujuan tugas akhir ini adalah :

1. Merancang dan membuat peralatan thermoelektrik generator untuk

charger handphone mempergunakan 7 termoelektrik dengan rangkaian

seri.

2. Mengetahui pengaruh debit aliran air terhadap selisih suhu antara sisi

panas dan suhu sisi dingin dari peralatan thermoelektrik generator.

3. Mengetahui pengaruh debit aliran air terhadap arus listrik yang dihasilkan

tegangan kerja 5 volt.


3

1.3. Rumusan Masalah

Direncanakan merancang charger handphone dengan menggunakan 7

termoelektrik. Susunan termoelektrik 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.

VA

VB

Keterangan : = termoelektrik

Gambar 1.1. Skema rangkaian termoelektrik

1.4. Batasan 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 sebagai pendingin pada sisi dingin.

2. Penggunaan api sebagai sumber panas (diasumsikan panasnya konstan).

3. Penggunaan Amperemeter dan voltmeter digital sebagai pengukur dan

tegangan yang dihasilkan alat generator termoelektrik.

4. Elemen peltier yang digunakan sebanyak 7 buah yang dirangkai seri.

Kondisi 7 elemen peltier sama.


4

1.5. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini meliputi :

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

memiliki nilai guna dan efisien yang tinggi.


5

BAB II

DASAR TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

Perpindahan kalor ialah ilmu untuk meramalkan perpindahan energi yang

terjadi karena adanya perbedaan suhu diantara benda atau material. Ilmu

perpindahan kalor tidak hanya mencoba menjelaskan bagaimana energi kalor itu

berpindah dari satu benda ke benda lain, tetapi juga dapat meramalkan laju

perpindahan yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Panas telah diketahui

dapat perpindah dari tempat dengan temperatur yang lebih tinggi ke tempat

dengan temperatur lebih rendah. Hukum percampuran panas juga terjadi karena

panas itu berpindah, sedangkan pada kalorimeter, perpindahan panas dapat terjadi

dalam bentuk pertukaran panas dengan luar sistem. Jadi pemberian atau

pengurangan panas tidak saja mengubah temperatur atau fasa zat suatu benda

secara lokal, melainkan panas itu merambat ke atau dari bagian lain atau tempat

lain. Peristiwa ini disebut dengan perpindahan panas. Menurut penyelidikan,

perpindahan tenaga panas dapat dibagi dalam beberapa golngan cara perpindahan.

Panas itu dapat merambat dari suatu bagian ke bagian lain melalui zat atau benda

yang diam. Panas juga dibawah oleh partikel-partikel zat yang mengalir. Pada

radiasi panas, tenaga panas berpidah melalui pancaranyang merupakan juga satu

cara perpindahan panas. Umumnya perpindahan panas berlangsung sekaligus

dengan ketiga cara ini. Perpindahan panas melalui cara pertama yang disebut

perpindahan panas melalui konduksi. Cara kedua, perpindahan panas melalui

konveksi dan cara ketiga melalui radiasi.


6

2.1.1 Perpindahan Kalor Konduksi

Tenaga panas dari suatu bagian benda bertemperatur lebih tinggi akan

mengalir melalui zat benda itu ke bagian lain yang bertemperatur lebih rendah.

Perpindahan panas secara ini disebut konduksi panas, arus panasnya adalah arus

panas konduksi dan zatnya itu mempunyai sifat konduksi panas. 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 tanaga 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

bagian lain zat yang bertemperatur lebih rendah.

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 pemasak air atau


7

batang logam pada dinding tungku. Laju perpindahan kalor secara konduksi

sebanding dengan gradien suhu.

q A

T1 T2

dX

Gambar 2.1 Perpindahan Kalor Secara Konduksi

Dinyatakan dengan rumus :

-q= k A (dT / dX) ...................................................................................... (2.1.a)

q = k A dT / dX ........................................................................ ..... (2.1.b)

q = k A (T1-T2) / dX...................................................................... ..... (2.1.c)

Keterangan :

q = laju aliran kalor konduksi (W)

T1 = suhu dinding kiri (oC)

T2 = suhu dinding kanan (oC)

dX = tebal plat (m)

A = luas permukaan plat yang tegak arah perpindahan kalor (m2)

Tanda (-) digunakan untuk memenuhi hukum II Thermodinamika yaitu

“Kalor mengalir ke tempat yang lebih rendah dalam skala temperatur”

(Holman,1986).


8

2.1.2 Perpindahan Kalor Konveksi

Konveksi panas terjadi karena partikel zat yang bertemperatur lebih

tinggi berpindah tempat secara mengalir sehingga dengan sendirinya terjadi

perpindahan panas melalui perpindahan massa. Airan zat atau fluida, dapat

berlangsung sendiri sebagai akibat perbedaan massa jenis karena perbedaan

temperatur, dan dapat juga sebagai akibat paksaan melalui pompa kompresor,

sehingga kita mengenal aliran zat atau fluida bebas dan paksaan. Konveksi panas

pada aliran bebas disebut konveksi bebas dan pada aliran paksaan disebut

konveksiaksaan.

Pada konveksi paksaan, sifat konveksi tentu bergantung kepada bentuk

dan cara paksaan itu. Bergantung kepada kecepatan aliran dan bentuk saluran, kita

mengenal aliran yang disebut aliran liminer atau stream-line dan aliran turbulen.

Aliran liminer terjadi pada arus berkecepatan kecil sehingga partikel zat bergerak

menurut garis yang kira-kira sejajar, berbentuk lengkungan kontinu yang

mengikuti bentuk saluran. Hal ini dapat diselidiki dengan membubuhi zat warna

pada aliran itu. Pada kecepatan aliran yang besar partikel zat bergerak secara

bergolak dan kita peroleh aliran turbulen. Batas kedua jenis aliran ini tidak tajam

dan jelas dan penentu jenis aliran dilakukan menurut rumus empiris. Konveksi

panas pada kedua jenis aliran ini berbeda.

q= h A ( Ts -T∞ )……………………………………………….(2.2)

Dimana,

q = laju aliran kalor konveksi (W)

h = koefisien perpindahan kalor konveksi (W/m2c)


9

A = luas permukaan yang bersentuhan dengan fluida(m)

Ts = suhu permukaan (oc)

T∞ = suhu fluida

Perpindahan kalor secara konveksi perbedaannya dengan perpindahan

kalor secara konduksi adalah melalui media yang bergerak seperti fluida.

Gambar 2.2 Perpindahan Kalor Secara Konveksi (Holman, 1993)

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 Thermoelektrik

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 potensial

aliran

dinding

q u

u

Arus bebas

T

Tw


10

(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

tegangan pada ujung yang satu dengan ujung yang lain.


11

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 dihasilkan ini

sebanding dengan perbedaan temperatur diantara dua sisi

Semakin besar perbedaan temperatur, semakin besar tegangan diantara

junction. Koefisien Seebeck disimbolkan dengan huruf dengan α (Snyder, 2008).

Perbedaan temperatur disimbolkan dengan ∆T dan beda potensial yang dihasilkan

adalah ∆V) maka koefisien Seebeck dituliskan,

α = ∆𝑉

∆𝑇 …………………………………..(2.3)


12

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).

2.1.3.3 Efek Thomson

Efek Thomson telah diprediksi dan diamati oleh William Thomson 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


13

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

salingberhubungan. Jika T merupakan temperatur mutlak maka,

Π =S . T

persamaan inilah yang telah diprediksi oleh efek Thomson. Mereka berhubungan

dengan koefisien Thomson μ dengan hubungan,

𝜇 = 𝑇𝑑𝑆

𝑑𝑇

2.1.3.4 Thermoelectric Generator ( TEG )

Pembangkit thermoelektrik (TEG) adalah suatu pembangkit listrik yang

didasarkan pada efek seebect,yang pertama kali ditemukan pada tahun 1821 oleh

Thomas Johan Seebect, 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. Femnomena tersebut

kemudian di kenal sebagai effect Seebeck.


14

Gambar 2.4 Skema Termoelektrik Generator

Gambar skema pada termoelektrik generator yang 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, mengasilkan suatu tegangan yang melewati sambungan termoelektrik.

Besarnya tegangan yang dihasilkan sebanding dengan gradien temperatur. 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 temperature dengan sisi panasnya.


15

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 elektron 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

simbol q atau e, dinyatakan dengan satuan coulomb.

Pada dasarnya dalam kawat penghantar terdapat aliran elektron dalam

jumlah yang dangat 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


16

Simbol arus adalah I,sedangkan satuannya arus adalah Ampere.

Dengan persamaan :

I = dQ/dt

I = Arus listrik dalam ampere

Q = Muatan Listrik dalam coulomb

t = Waktu dalam detik

Tegangan adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian

listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial

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

V = Tegangan dalam volt (V)

R = Resistansi dalam ohm (Ω)

I = Arus dalam ampere (A)


17

2.1.3.6 IC Regulator 7805

IC regulator 7805 berfungsi sebagai penstabil tegangan dengan nilai

penstabilan tertentu. Apabila tegangan masukan (input) lebih besar dari nilai

penstabilan IC maka keluaran (output) akan distabilkan sesuai dengan nilai

penstabilan IC tersebut. Contoh IC penstabil tegangan yang lain adalah 7806,

7809, 7812, 7815 dan lain-lain. Dua digit terakhir (angka 05 pada kode

7805) merupakan kode nilai tegangan penstabilan IC tersebut, yaitu 5 volt.

Apabila tegangan input lebih besar dari 5 volt maka keluaran tegangan akan

distabilkan menjadi 5 volt. Namun apabila tegangan input < 5 Volt maka

tegangan output = tegangan input. Kaki 1 terhubung dengan positif termoelektrik

generator, kaki 2 terhubung dengan negatif termoelektrik generator dan kabel

konektor HP yang negatif,. Kaki 3 terhubung dengan kabel konektor charger HP

yang positif.

Gambar 2.5 Skema IC 7805


18

2.2 Tinjauan Pustaka

Dalam perkembangan teknologi sekarang ini banyak sekali alat digunakan

untuk menunjang aktifitas kita dalam berkomunikasi, 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 jala-jala PLN yang ada di rumah-rumah. Salah

satu alat yang dapat membantu proses charging tersebut dengan memanfaatkan

suatu elemen peltier sebagai pembangkit energi listrik.

Roekettino (2008) melakukan Penelitian Thermolektrik Generator

menggunakan dua belas modul termoelektrik untuk aplikasi kendaraan hybrid

membahas tentang termoelektrik generator yang bertujuan untuk mempelajari

karakteristik alat secara realita melihat kelebihan dan kekurangan alat. Hendrata

(2005) meneliti tentang termoelektrik sebagai salahsatu cara alternatif pembangkit

listrik. Dalam penelitiannya sumber panas berasal dari energi surya dan

pendinginannya dari heatsink.

Simatupang (2009) melakukan penelitian tentang termolektrik untuk

pembangkit listrik tenaga surya untuk memenuhi kebutuhan energi listrik

terutama di daerah terpencil. Pada penelitiannya sumber panas berasal dari energi

surya yang diterima oleh kolektor termal plat datar dan disimpan dalam tangki

minyak.

Muliani dkk. (2003) merancang dan meneliti refrigerator mini

menggunakan tenaga surya. Perancangan unit pendingin yang digunakan dalam


19

penelitian ini menggunakan sistem termoelektrik yang memanfaatkan Efek

Peltier. Sumber arus berasal dari sel surya yang kemudian digunakan untuk

pengisian baterai. Baterai inilah yang dihubungkan dengan unit pendingin.


20

BAB III

RANCANGAN ALAT, PROSES PEMBUATAN DAN

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Rancangan Alat Charger HP

Rancangan alat charger HP disajikan pada Gambar 3.1 Komponen-

komponen alat charger HP terdiri atas rangka, saluran masuk air, bak penampung

air, kompor spritus,kabel,saluran buang air dan konektor ke HP.

Gambar 3.1 Gambar Rancangan Charger HP

3.1.1. Detil Pembangkit Listrik Termoelektrik

Detil pembangkit listrik termoelektrik disajikan pada Gambar 3.2.

pembangkit listrik termoelektrik ini tersusun atas bak penampung air,sisi dingin

termoelektrik, sisi panas termoelektrik, keluaran listrik dan heatsink


21

Gambar 3.2 Detil pembangkit listrik termoelektrik

3.1.2. Penjelasan Cara Kerja Charger HP

Cara kerja charger hp ini sama dengan charger hp pada umumnya, hanya

saja sumber energinya tidak berasal dari jala-jala 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, 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 termal bahan yang

lebih tinggi dari aluminium seperti emas dan perak. Akan tetapi dari segi

ekonomi, alumunium itu 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


22

alumunium ke sisi panas termoelektrik dan sisi dingin termoelektrik ke bak air

terjadi perpindahan panas konduksi dan perpindahan panas konveksi terjadi dari

bak ke air yang mengalir.

3.2. Skema Pengujian Alat

3.2.1. Gambar Skema

Gambar 3.3 Skema pengujian Alat

3.2.2. 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 pada sisi panas dan


23

dingin Peltier. Multimeter berfungsi untuk mengukur tegangan dan arus yang

dihasilkan termolektrik generator.

3.3. Proses Pembuatan Alat

3.3.1. Bahan Rancangan, Bahan Penelitian dan Alat-alat yang Digunakan

1. Bahan rancangan :

a) Heatsink aluminium sebagai penghantar panas dari api ke sisi panas

peltier.

b) Bak penampung air aluminium sebagai penghantar dingin ke sisi dingin

peltier.

c) Rangka besi sebagai dudukan heatsink, bak penampung air dan kompor

yang memanaskan sisi panas peltier dan sebagai penghantar dingin ke

heatsink pada sisi panas

d) Kabel portable sebagai pengantar arus dan tegangan dari alat ke hp

2. Bahan penelitian :

a) Air, sebagai fluida yang akan mendinginkan sisi dingin peltier

b) Spritus sebagai bahan bakar yang digunakan.

3. Alat-alat yang dipergunakan :

a) Kompor spritus

b) Pompa air, sebagai pemompa air dari bak penampungan ke bak

penampung alat

c) Thermokopel, sebagai alat pengukur suhu pada sisi dingin dan panas

peltier

d) Ember, sebagai bak penampungan air yang keluar dari alat rancangan.


24

e) Pipa paralon, sebagai penyambung dari selang bak penampung ke

pompa

f) Kran, sebagai pengatur debit air.

g) Stopwatch sebagai pengukur waktu penelitian

h) Selang air, sebagai penyambung dari pompa air ke bak penampung air

ke bak penampung alat.

3.3.2. Sarana dan Alat-alat yang Digunakan

Sarana dan alat-alat yang digunakan untuk proses pembuatan alat ini

adalah:

1. Mesin las

2. Mesin bor

3. Alat penekuk plat.

4. Palu

5. Gergaji besi

6. Tang

7. Obeng (- , +).

8. Penggaris

9. Tang ripet

10. Solder bakar

3.3.3. Langkah-langkah Pengerjaan

3.3.3.1. Persiapan

Sebelum memulai pembuatan alat, terlebih dahulu harus melakukan

beberapa persiapan yaitu :


25

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 lainnya.

2. Menyiapkan Alat-alat dan bahan.

Membeli segala alat dan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk

digunakan membuat alat ini.

3.3.3.2. Pengerjaan

Dalam pelaksanaan pengerjaan, banyak hal-hal yang dikerjakan, yaitu :

1. Membuat bak penampung air

plat aluminium dibuat seperti kotak penampung air

Gambar 3.4 Bak Penampung Air

2. Pembuatan rangka dudukan plat aluminium dan bak penampung.

Untuk membuat rangka dilakukan dengan menggunakan las listrik.


26

Gambar 3.5 Rangka

3.4. Metodologi Penelitian

3.4.1. Skematis Pengujian

Skematis pengujian alat ini telah tergambar dan dijelaskan pada poin 3.2.1

dan 3.2.2

3.4.2. Variasi Penelitian

Penelitian dilakukan berupa pengaturan terhadap debit air yang berbeda

3.4.3. Cara Memperoleh Data

Suhu air input diukur pada keadaan standar yaitu 27°C dengan debit air

yang divariasikan mengalir masuk ke dalam bak penampung dan dengan panas

api yang konstan akan menghasilkan arus dan tegangan tertentu yang dicatat pula

sebagai data penelitian.

3.4.4. Cara Mengolah dan Menganalisa Data


27

Dengan 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.

3.4.5. Cara Menyimpulkan

Dari grafik hasil penelitian yang telah dibuat, maka dapat diperoleh

informasi yang dapat dipergunakan untuk mendapatkan kesimpulan.


28

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

4.1.1. Data Penelitian variasi I

Penelitian karakteristik termoelektrik generator dilaksanakan di

Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dengan

keterangan sebagai berikut :

Hasil pengambilan data disajikan pada Tabel 4.1 dan Gambar 4.1 sampai

Gambar 4.3

Tabel 4.1. Data hasil penelitian untuk debit air 0,8 liter/menit pada tanggal

11 Mei 2013, Jam 14.00 WIB

Waktu (Menit) TH (°C) TC (°C) ∆T (°C) Tegangan (V) Arus(mA)

0 27,7 27,7 0 0 0

2 42 29,9 12,1 4,95 110

4 57,6 30.6 27 4,96 123,3

6 60,2 30,7 29,5 4,96 125,2

8 63 30,8 32,2 4,96 131

10 64 30,9 33,1 4,96 131

12 70 30,9 39,1 4,96 131

14 74 31,8 42,2 4,96 131,5

16 86 32,8 53,2 4,96 132

Tabel (4.1) lanjutan


29

Waktu (menit) TH (°C) TH (°C) ∆T (°C) Tegangan (V) Arus(mA)

18 98,6 33,6 65 4,96 132

20 98,7 33,8 64,9 4,96 132,2

22 99,4 34,1 65,3 4,96 134,1

24 100,8 34,4 66,4 4,96 135,2

26 101,3 34,5 66,8 4,96 136,8

28 102,7 34,9 67,8 4,96 137,2

30 103,6 35,7 67.9 4,96 138,1

32 104,7 36,7 68 4,96 139

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 dengan waktu pada debit air 0,8

liter/menit

Gambar 4.3 hubungan antara arus dengan waktu pada debit air 0,8 liter/menit

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35

Tega

nga

n (

V)

Waktu (Menit)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20 25 30 35

Aru

s (m

A)

Waktu (Menit)


31

4.1.2 Data Penelitian Variasi II

Penelitian karakteristik termoelektrik generator dilaksanakan di Laboratorium

Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dengan keterangan

sebagai berikut :

Hasil pengambilan data disajikan pada Tabel 4.2 dan Gambar 4.4 sampai Gambar

4.6.

Tabel 4.2. Data Hasil penelitian untuk debit air 1,5 liter/menit pada tanggal

8 Juni 2013, Jam 14.00 WIB

Waktu (menit) TH (°C) TC (°C) ∆T (°C) Tegangan (V) Arus (mA)

0 27,7 27,7 0 0 0

2 33,2 28,8 4,4 2,42 12

4 35,5 29 6,5 2,45 31,5

6 36,4 29,1 7,3 3,72 63,6

8 36,9 29,2 7,7 4,07 74,9

10 37,6 29,2 8,4 3,64 70

12 37,9 29 8,9 3,64 62

14 37,6 29,1 8,5 4,2 80

16 38,7 29,2 9,5 4,05 82

18 39,2 29,5 9,7 4,54 106

20 39 29,5 9,5 4,22 95

22 39,2 29,4 9,8 4,6 104,1

24 39,5 29,5 10 4,95 100



32

Waktu (menit) TH (°C) TH (°C) ∆T (°C) Tegangan (V) Arus (mA)

26 39,7 29,7 10 4,95 123

28 39,7 29,7 10 4,95 131

38 38,7 29,6 9,1 4,83 113

40 39,1 29,6 9,5 4,62 107,7

42 39,1 29,6 9,5 4,64 111,9

44 39 29,6 9,4 4,79 111,2

46 38,9 29,8 9,1 4,74 109,1

48 39 29,7 9,3 4,6 108,8

50 39 29,8 9,2 4,64 107,7

52 38,9 29,9 9 4,49 103,4

54 38,8 29,8 9 4,58 103

56 39.4 30 9,4 4,76 112,8

58 39.7 29,8 9,9 4,94 120,4

60 38.9 29,9 9,9 4,95 125,2


33

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 dengan waktu pada debit air 1,5

liter/menit

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

Tega

nga

n (

V)

Waktu (Menit)


34

Gambar 4.6 Hubungan antara arus dengan waktu pada debit air

1,5 liter/menit

4.1.3. Data Penelitian Variasi III

Penelitian karakteristik termoelektrik generator dilaksanakan di

Laboratorium Konversi Energi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dengan

keterangan sebagai berikut :

Hasil pengambilan data disajikan pada Tabel 4.3 dan Gambar 4.7 sampai

Gambar 4.9

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60 70

Aru

s (m

A)

Waktu (Menit)


35

Tabel 4.3. Data hasil penelitian pada Debit Air 2 Liter/Menit pada tanggal

15 Juni 2013, Jam 10.00 WIB

Waktu (Menit) TH (°C) TC (°C) ∆T (°C) Tegangan (V) Arus (mA)

0 27,9 27,9 0 0 0

2 32 28,9 3,1 0,14 0,01

4 34,2 29,3 4,9 1,24 0,2

6 34,9 29,4 5,5 2,3 7

8 35,6 29,7 5,9 2,44 18,82

10 35,8 30,5 5,3 2,74 29

12 36,1 29,8 6,3 2,97 36

14 37 30,3 6,7 3,27 51

16 37,5 29,9 7,6 3,41 59,7

18 38,2 30,9 7,3 3,76 71,5

20 38,4 30,1 8,3 3,9 80

22 38,8 30,8 8 4,1 88,1

24 39,1 31 8,1 4,25 97,1

26 39,8 31,1 8,7 4,33 98,8

28 39,8 31,5 8,3 4,6 115,5

30 40,3 31,2 9,1 4,6 109,6

32 40,6 31,5 9,1 4,78 117,6

34 41,4 31,8 9,6 4,94 132,5

36 42,2 31,7 10,5 4,94 130


36


Waktu(Menit) TH (°C) TC (°C) ∆T (°C) Tegangan (V) Arus(mA)

38 42,6 31,5 11,1 4,95 139

40 42,6 31,2 11,4 4,95 146,1

42 41,8 32 9,8 4,95 141,2

44 40,9 31,8 9.1 4,95 126,3

46 40,6 31,7 8.9 4,95 136,2

48 40,2 31,7 9.13 4,95 137,4

50 40,1 31,6 8.5 4,94 128,6

Gambar 4.7 Hubungan antara selisih Suhu TH dan TC dengan waktu pada debit

air 2 liter/menit


37

Gambar 4.8 Hubungan antara tegangan dengan waktu pada debit air 2 liter/menit

Gambar 4.9 Hubungan arus dengan waktu pada debit air 2 liter/menit

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60

Tega

nga

n (

V)

Waktu (Menit)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40 50 60

Aru

s (m

A)

Waktu (Menit)


38

4.2. Pembahasan

Berdasarkan Tabel 1, Tabel 2 dan Tabel 3 maka didapatkan grafik

perbandingan ΔT, V, dan I untuk berbagai debit air seperti disajikan pada Gambar

4.10, Gambar 4.11 dan Gambar 4.12.

Gambar 4.10 Hubungan antara ∆T dengan waktu pada berbagai debit air

Terlihat pada gambar 4.10 bahwa besarnya nilai ΔT dipengaruhi oleh debit

air. Nilai debit air berbanding terbalik dengan nilai ΔT. Semakin kecil debit air

yang diberikan semakin besar ΔT yang dihasilkan. ∆T tertinggi yang dihasilkan

alat pada debit air 0,8 liter/menit sebesar 68°C pada menit ke-32, Namun suhu

68°C ini adalah batas normal kerja efisien termolektrik TEC-12706 sehingga

pengambilan data langsung dihentikan untuk menghindari kerusakan modul

termoelektrik, pada debit air 1,5 liter/menit mengahasilkan ΔT sebesar 10°C

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70

∆T

(°C

)

Waktu (Menit)

Debit air 0,8 liter/menit Debit air 1,5 liter/menit Debit air 2 liter/menit


39

setelah menit ke-30 dan cenderung konstan sedangkan pada variasi debit air 2

liter/menit sebesar 9,1°C pada menit ke-30 dan cenderung konstan

Gambar 4.11 Hubungan antara tegangan dengan waktu pada berbagai debit air

Pada gambar 4.11 terlihat bahwa nilai tegangan sangat dipengaruhi debit

air, semakin kecil debit airnya semakin nilai tegangan tertinggi yang didapatkan

akan semakin cepat. Besarnya nilai Tegangan tertinggi yang dihasilkan alat pada

debit air 0,8 liter/menit sebesar 4,96 V mulai pada menit ke-4, debit air 1,5

liter/menit sebesar 4,95V pada menit ke-24 sedangkan pada variasi debit air 2

liter/menit sebesar 4,95V pada menit ke-38.Nilai voltase ini berada pada daerah

yang biasanya dipergunakan untuk charge handphone, yang memiliki kisaran :

3,7-5 V.

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

Tega

nga

n (

V)

Waktu (Menit)Debit air 0,8 liter/menit Debit air 1,5 liter/menit

Debit air 2 liter/menit


40

Gambar 4.12 Hubungan antara arus dengan waktu pada berbagai debit air

Pada gambar 4.12 terlihat bahwa nilai arus tertinggi yang didapatkan debit

air 0,8 liter/menit sebesar 139mA pada menit ke-32,debit air 1,5 liter/menit

sebesar 121mA pada menit ke-28 sedangkan pada variasi debit air 2 liter/menit

146,1mA pada menit ke-40

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40 50 60 70

Aru

s (m

A)

Waktu (Menit)

Debit air 0,8 liter/menit Debit air 1,5 liter/menit Debit air 2 liter/menit


41

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

1. Thermoelektrik generator telah berhasil dibuat dan dapat dipergunakan untuk

Charger Handphone yang bekerja pada tegangan sekitar : 5 Volt.

2. Selisih suhu antara sisi panas dan sisi dingin dari thermoelektrik generator (∆T)

saat keadaan stabil adalah (a) 10 ᴼC untuk debit 1,5 liter/menit, (b) 9,1 ᴼC

untuk 2 liter/menit, (c) untuk debit 0,8 liter/menit nilai ∆T ≤ 68ᴼC hanya

diberikan 32 menit pertama.

3. Nilai Arus listrik yang dihasilkan temoelektrik generator saat keadaan stabil

adalah : (a) 131mA untuk debit 0,8 liter/menit (b) 119 mA untuk debit air 1,5

liter/menit (c) 132,5 untuk debit air 2liter/menit.

5.2 Saran

1. Permukaan heatsink dan kotak penampung air harus rata agar perpindahan

kalor ke sisi panas dan sisi dingin termolektrik baik.

2. Debit air yang mengalir ke sisi pendingin tidak terputus dan dipertahankan

sama, karena debit air sangat mempengaruhi nilai ∆T, Arus dan Tegangan yang

dihasilkan termoelektrik generator.

3. Penelitian dapat dikembangkan dengan mempergunakan jumlah peltier yang

berbeda, misalnya mempergunakan jumlah peltier >7 peltier.


42

DAFTAR PUSTAKA

Burke, E., Buist. R., 1983, Termoelectric Coolers as Power Generators, Texas

G. Jeffrey Snyder, 2008, The Electrochemical Society

Hendrata, 2005, Pembangkit Listrik Tenaga Panas Menggunakan Termoelektrik.

Hendro Simatupang, 2009 Karakterisik Termolektrik untuk Pembangkit Tenaga

Surya dengan Pendingin Air, skripsi, Fakultas Teknik Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta

Holman, J.P, 1993, Perpindahan kalor, Edisi Keenan, Erlangga: Jakarta

http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/bentuk-energi-baru-

termoelektrik-pemanfaatan-energi-panas-menjadi-energi-listrik,26

November 2012

http://www.pdfport.com/view/283812-arus-dan-tegangan-listtrik.hmtl, November

2012

Muliani, L, dkk, 2003, Perancangan Mini Refrigerator Tenaga Surya, Bandung

Peltier Device Information Directory,www.PELTIER-INFO.com, 25 November

2012

Roekettino, 2008, Thermoelectric Generator Menggunakan Dua Belas modul

Thermoelectric Untuk Aplikasi Kendaraan Hibrid, skripsi,Fakultas

Teknik Universitas Indonesia

Thermoelectric/peltier cooling, www.thermo.com, 25 November 2012


http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/bentuk-energi-baru-termoelektrik-pemanfaatan-energi-panas-menjadi-energi-listrik,26

http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/bentuk-energi-baru-termoelektrik-pemanfaatan-energi-panas-menjadi-energi-listrik,26

http://www.pdfport.com/view/283812-arus-dan-tegangan-listtrik.hmtl

43

LAMPIRAN

Gambar alat charger HP terlihat dari samping

Gambar pengambilan data


44

Gambar Pengukuran Debit Air

Gambar Pengambilan data tegangan


45

Gambar Pengambilan data arus

Penempatan kabel termokopel


46

Spesifikasi Peltier TEC-12706

TEC1-12706

Size: 40*40*3.8mm

Internal resistance: 1.98 Ohm +/- 10%

Imax.: 6.0 A

Vmax.: 15.4 V

Qmax.: 53.3W

Tmax.: 68 degree

Solder melting point: 138degree, 150degree, 200degree.

Maximum. Compress.: 1Mpa


PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk filemembuat peralatan thermoelektrik generator...

Documents

Transcript of PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk filemembuat peralatan thermoelektrik generator...