PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk · rangkaian empat modul termoelektrik yang...

i

KARAKTERISTIK PEMBANGKIT LISTRIK MENGGUNAKAN EMPAT

MODUL TERMOELEKTRIK JENIS TEC1 12706 SEBAGAI PENGISI

DAYA BATERAI HANDPHONE

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Mesin

Diajukan Oleh:

HENRIK TENDI YUDA KUSUMA

NIM : 095214016

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2013

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

THE CHARACTERISTIC OF GENERATOR USING FOUR

TERMOELEKTRIK MODUL TEC1 12706 FOR CHARGED HANDPHONE

BATTERY

FINAL PROJECT

Presented as partitial fulfilment of the requirement

for obtaining the Sarjana Teknik degree

in Mechanical Engineering

By:

HENRIK TENDI YUDA KUSUMA

Student Number : 095214016

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2013


iii

TUGAS AKHIR




Disusun Oleh :

Nama : Henrik Tendi Yuda Kusuma

NIM : 095214016

Telah disetujui oleh :

Pembimbing Tanggal, 15 November 2013

Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T.


iv

TUGAS AKHIR




Dipersiapkan dan ditulis oleh:


NIM : 095214016

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji

pada tanggal 15 November 2013

dan dinyatakan telah memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji :

Nama Lengkap Tanda Tangan

Ketua : Dr. Drs. Vet Asan Damanik, M.Si. .......................

Sekretaris : Wibowo Kusbandono, S.T., M.T. .......................

Anggota : Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. .......................

Yogyakarta, 15 November 2013

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Dekan,


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa dalam Tugas Akhir yang saya

tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 15 November 2013

Penulis

Henrik Tendi Yuda Kusuma


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:


Nomor Mahasiswa : 095214016

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:




Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan

data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempubliskannya di Internet atau

media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya

maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya

sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 15 November 2013

Yang menyatakan



vii

ABSTRAK





Universitas Sanata Dharma

2013

Penelitian ini bertujuan untuk : (1) membuat model pembangkit listrik

menggunakan modul termoelektrik dengan sumber energi panas dari kompor

spiritus ; (2) mengetahui karakteristik dan unjuk kerja modul termoelektrik jenis

TEC1-12706 yang digunakan sebagai pembangkit listrik ; (3) model pembangkit

listrik menggunakan modul termoelektrik yang dibuat mampu untuk mengisi daya

baterai handphone jenis BL-5CB.

Karakteristik yang diamati adalah besaran listrik yang dihasilkan serta

efisiensi model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik dengan

sumber panas dari kompor spiritus dari waktu ke waktu. Pada penelitian ini

rangkaian empat modul termoelektrik yang digunakan adalah rangkaian seri dan

rangkaian paralel dengan variasi tanpa beban, pemasangan voltage regulator 7805

dan beban pengisian daya baterai handphone.

Hasil Penelitian yang dilakukan tegangan listrik maksimal yang didapatkan

saat pengujian adalah sebesar 7,32 volt pada variasi rangkaian seri tanpa

menggunakan beban, sedangkan efisiensi maksimal yang didapatkan dari

pengujian ini adalah sebesar 0,304% pada variasi rangkaian seri dengan

pemasangan voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai pada handphone.

baterai dapat terisi dayanya pada variasi rangkaian seri dengan pemasangan

voltage regulator 7805 mulai pada menit kelima saat tegangan listrik sebesar 3,7

volt dan arus listrik sebesar 0,07 ampere. Sedangkan pada rangkaian paralel

baterai handphone tidak dapat terisi dikarenakan tegangan maksimal yang

dihasilkan 0,0005 volt, dibawah tegangan minimal untuk dapat mengisi daya

baterai.

Kata kunci : modul termoelektrik, pembangkit listrik, baterai handphone.


viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus bahwa dengan

berkat kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul “KARAKTERISTIK PEMBANGKIT LISTRIK MENGGUNAKAN

EMPAT MODUL TERMOELEKTRIK JENIS TEC1 12706 SEBAGAI

PENGISI DAYA BATERAI HANDPHONE”.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik (S.T.) di program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma. Dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

tentunya tidak terlepas dari bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam

kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ungkapan terima kasih dan

penghormatan kepada :

1. Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat, lindungan, dan bimbingan-Nya

dalam melewati setiap langkah hidup penulis.

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

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

3. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T. selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta serta sebagai pembimbing

Tugas Akhir.

4. Dr. Drs. Vet Asan Damanik, M.Si. selaku Dosen Penguji yang telah

banyak meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan, memberikan

kritik dan saran untuk kesempurnaan skripsi ini.


ix

5. Wibowo Kusbandono, S.T., M..T. selaku Dosen Penguji yang telah banyak

meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan, memberikan kritik dan

saran untuk kesempurnaan skripsi ini.

6. Doddy Purwadianto, S.T., M.T. selaku pembimbing akademik penulis.

7. Dosen-dosen program studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma,

atas ilmu pengetahuan dan bimbingannya kepada penulis.

8. Ag. Rony Windaryawan, laboran laboratorium perpindahan kalor, yang

turut membantu dalam menyediakan fasilitas yang dibutuhkan oleh penulis

saat penelitian.

9. Seluruh staf sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata

Dharma.

10. Bapak Helarion Supardi dan Ibu Theresia Suminten yang tanpa lelah

memberikan kasih sayang, dukungan dan doa kepada penulis dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Daniel Resa Kusuma dan Yoselia Alvi Kusuma yang turut mendukung dan

mendoakan penulis.

12. Om Fransiscus Hendri Tamtomo dan Tante Fransisca Melany yang turut

pula memberi dukungan dan doa kepada penulis.

13. Saudari Septiana Cahyarum yang telah bersedia menemani perjalanan

hidup penulis.

14. Dika, Kadek, Eko, Dodo, Toro, Rio, Age, Pak Wo, Candra, Mas Surya,

Kang Andri dan teman-teman Teknik Mesin angkatan 2009 yang turut

serta membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.


x

15. Semua pihak yang turut memberikan dukungan dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam

penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan

saran dari berbagai pihak. Besar harapan penulis agar Tugas Akhir ini bermanfaat

bagi perkembangan ilmu teknik di Indonesia.

Penulis



xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

TITLE PAGE ................................................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ..................................... vi

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

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

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

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

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

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

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

1.2 Perumusan Masalah ......................................................................... 2

1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................. 3

1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah .............................................................................. 4


xii

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

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................................. 5

2.2 Dasar Teori ...................................................................................... 6

2.2.1 Spesifikasi Modul Termoelektrik ........................................... 7

2.2.2 Perhitungan Efisiensi Pembangkit Listrik .............................. 8

BAB III METODE PENELITIAN .............................................................. 15

3.1 Deskripsi Alat .................................................................................. 15

3.2 Variabel Yang Divariasikan ............................................................ 19

3.3 Variabel Yang Diukur ..................................................................... 19

3.4 Langkah Penelitian .......................................................................... 19

3.5 Peralatan Pendukung ....................................................................... 22

BAB IV HASIL PENELITIAN, PENGOLAHAN DATA DAN

PEMBAHASAN ............................................................................ 26

4.1 Hasil Penelitian ................................................................................ 26

4.2 Pengolahan Data .............................................................................. 32

4.3 Pembahasan ..................................................................................... 45

BAB V KESIMPULAN, KETERBATASAN DAN SARAN ...................... 61

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 61

5.2 Saran ................................................................................................ 62


xiii

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 63

LAMPIRAN


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Rangkaian seri tanpa beban............................................................ 26

Tabel 4.2 Rangkaian paralel tanpa beban ...................................................... 27

Tabel 4.3 Rangkaian seri dengan pemasangan voltage regulator 7805......... 28

Tabel 4.4 Rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 ... 29

Tabel 4.5 Rangkaian seri dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan

beban pengisian baterai ................................................................. 30

Tabel 4.6 Rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan

beban pengisian baterai ................................................................. 30

Tabel 4.7 Hasil perhitungan dari data rangkaian seri tanpa beban ................ 39

Tabel 4.8 Hasil perhitungan dari data rangkaian seri tanpa beban ................ 40

Tabel 4.9 Hasil perhitungan dari data rangkaian seri dengan pemasangan

voltage regulator 7805 tanpa beban pengisian baterai .................. 41

Tabel 4.10 Hasil perhitungan dari data rangkaian paralel dengan pemasangan

voltage regulator 7805 tanpa beban pengisian baterai .................. 42


voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai ..................... 43


voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai ...................... 44


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema teori efek Seebeck ........................................................... 6

Gambar 3.1 Skema model pembangkit listrik menggunakan modul

termoelektrik .............................................................................. 15

Gambar 3.2 Model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik .. 16

Gambar 3.3 Modul termoelektrik jenis TEC1 12706 ..................................... 16

Gambar 3.4 Thermal grease ........................................................................... 17

Gambar 3.5 Skema rangkaian seri ................................................................. 17

Gambar 3.6 Skema rangkaian paralel ............................................................ 18

Gambar 3.7 voltage regulator 7805 ............................................................... 18

Gambar 3.8 Skema pemasangan voltage regulator 7805 .............................. 18

Gambar 3.9 APPA52 Thermometer dengan dua termokopel ......................... 22

Gambar 3.10 APPA52 Termokopel.................................................................. 22

Gambar 3.11 Stopwatch ................................................................................... 23

Gambar 3.12 Voltmeter .................................................................................... 23

Gambar 3.13 Amperemeter .............................................................................. 24

Gambar 3.14 Kabel USB Charger ................................................................... 24

Gambar 3.15 Handphone Nokia tipe 103 ........................................................ 25

Gambar 3.16 Baterai BL-5CB.......................................................................... 25

Gambar 4.1 Hubungan ΔT dengan waktu pemanasan (t) pada variasi rangkaian

seri dan rangkaian paralel tanpa menggunakan beban ............... 45


xvi

Gambar 4.2 Hubungan tegangan listrik (V) dengan waktu pemanasan (t) pada

variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel tanpa

menggunakan beban .................................................................. 46

Gambar 4.3 Hubungan tegangan listrik (V) dengan ΔT pada variasi rangkaian

seri dan rangkaian paralel tanpa menggunakan beban ............... 46


seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator

7805 tanpa menggunakan beban ................................................ 48


variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan

voltage regulator7805 tanpa menggunakan beban .................... 49



7805 tanpa menggunakan beban ................................................ 49



7805 dan beban pengisian baterai handphone ........................... 52


variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan

voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai handphone 52

Gambar 4.9 Hubungan arus listrik (I) dengan aktu pemanasan (t) pada variasi

rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage

regulator 7805 dan beban pengisian baterai handphone ........... 53


xvii

Gambar 4.10 Hubungan daya listrik (P) dengan aktu pemanasan (t) pada variasi



Gambar 4.11 Hubungan energi panas yang diterima (QH) dengan waktu

pemanasan (t) pada variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel

dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban

pengisian baterai handphone ..................................................... 54

Gambar 4.12 Hubungan efisiensi (Ƞ) dengan waktu pemanasan (t) pada variasi





7805 dan bebanpengisian baterai handphone ............................ 55

Gambar 4.14 Hubungan arus listrik (I) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri

dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805

dan beban pengisian baterai handphone ..................................... 55

Gambar 4.15 Hubungan daya listrik (P) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri

dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805

dan beban pengisian baterai handphone .................................... 56

Gambar 4.16 Hubungan energi panas yang diterima (QH) dengan ΔT pada variasi




xviii

Gambar 4.17 Hubungan efisiensi (Ƞ) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri dan

rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805

dan beban pengisian baterai handphone .................................... 57


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sekarang ini energi listrik menjadi bagian sangat penting dalam

kehidupan manusia sehari-hari, hampir semua aktivitas manusia

memanfaatkan energi listrik. Saat ini energi listrik telah sangat mudah untuk

didapatkan terutama di perkotaan dan pedesaan yang sudah maju. Tetapi tidak

dapat dipungkiri bahwa masih terdapat daerah-daerah terpencil yang belum

terdapat jaringan listrik dimana energi listrik belum tersedia. Beberapa jenis

pembangkit listrik yang telah banyak dimanfaatkan di Indonesia adalah

pembangkit listrik tenaga air, pembangkit listrik tenaga panas bumi,

pembangkit listrik tenaga uap, pembangkit listrik dengan menggunakan

minyak bumi.

Telah banyak dilakukan penelitian dan pengembangan pembangkit

listrik alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi listrik di daerah-daerah

terpencil yang belum terjangkau oleh jaringan listrik. Sumber energi alternatif

yang digunakan dimungkinkan untuk mudah didapatkan walaupun di daerah

terpencil sekalipun serta hemat biaya. Sumber energi pembangkit listrik yang

digunakan adalah sumber energi yang dapat terperbaharukan, hal ini

bertujuan untuk mengantisipasi habisnya sumber energi yang tidak

terbaharukan seperti minyak bumi yang sekarang ini menjadi salah satu

sumber energi pembangkit listrik.


2

Beberapa sumber energi yang dapat terbarukan serta mudah diperoleh

di daerah-daerah di Indonesia adalah energi panas bumi, surya, angin, air,

biomassa dan sebagainya. Sumber-sumber energi ini menjadi perhatian para

peneliti untuk dikembangkan dan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik.

Pembangkit modul termoelektrik merupakan salah satu alat yang dapat

mengkonversikan energi panas menjadi energi listrik, panas yang diperlukan

dapat diperoleh dari surya, panas bumi, uap, proses pembakaran dan panas

buangan dari suatu proses pembakaran/produksi.

Prinsip kerja dari pembangkit modul termoelektrik adalah

mengkonversikan energi panas menjadi energi listrik berdasarkan pada teori

efek Seeback. Modul termoelektrik dapat bekerja dengan baik pada sumber

panas yang memiliki temperatur dibawah 500 Kelvin atau sekitar 226°C.

Secara umum di indonesia modul termoelektrik digunakan sebagai

pendingin/pemanas (keping panas dingin) dengan jenis modul termoelektrik

yang digunakan adalah TEC1 12706.

1.2 Perumusan Masalah

Penggunaan modul termoelektrik sebagai pembangkit listrik dapat

menjadi salah satu alternatif solusi menanggapi kebutuhan energi listrik

terutama di daerah-daerah yang belum terdapat jaringan listrik. Hal ini

dikarenakan modul termoelektrik dapat mengkonversikan energi panas

menjadi energi listrik. Energi panas yang dibutuhkan diperoleh dengan

menggunakan nyala api dari kompor spiritus.


3

Panas dari kompor spiritus diterima oleh plat datar yang kemudian

digunakan untuk memanaskan sisi panas modul termoelektrik. Sedangkan sisi

dingin modul termoelektrik dipasang sirip pelepas panas (heatsink).

Penelitian ini mengamati karakteristik dan unjuk kerja dari modul

termoelektrik pendingin/pemanas (keping panas dingin) yang digunakan

sebagai pembangkit modul termoelektrik yang nantinya dapat digunakan

sebagai pengisi daya baterai handphone.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai :

1. Membuat model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik

dengan sumber energi panas dari kompor spiritus.

2. Mengetahui karakteristik dan unjuk kerja modul termoelektrik jenis TEC1

12706 yang digunakan sebagai pembangkit listrik.

3. Model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik yang dibuat

mampu untuk mengisi daya baterai handphone jenis BL-5CB.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapatkan :

1. Dapat digunakan sebagai referensi untuk pembuatan pembangkit listrik

menggunakan modul termoelektrik dengan variasi dan rancangan yang

berbeda.


4

2. Dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai pembangkit listrik dengan skala

yang lebih besar yang disesuaikan dengan daerah-daerah terpencil yang

belum terjangkau oleh jaringan listrik.

3. Menambah kepustakaan tentang pembangkit listrik alternatif dengan

menggunakan modul termoelektrik.

1.5 Batasan Masalah

Batasan penelitian karakteristik pembangkit listrik menggunakan modul

termoelektrik dengan sumber panas dari kompor spiritus adalah :

1. Karakteristik yang diamati adalah besaran listrik yang dihasilkan serta

efisiensi model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik

dengan sumber panas dari kompor spiritus dari waktu ke waktu.

2. Pada penelitian ini modul termoelektrik dirangkai dengan dua jenis

rangkaian yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel.

3. Model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik dengan

sumber panas dari kompor spiritus dapat digunakan sebagai pengisi daya

baterai handphone jenis BL-5CB.


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Fenomena Termoelektrik pertama kali ditemukan oleh ilmuwan

Jerman, Thomas Johann Seebeck pada tahun 1821. Thomas Johann Seebeck

melakukan penelitian dengan menghubungkan tembaga dan besi dalam

sebuah rangkaian. Di antara kedua logam tersebut diletakkan sebuah kompas.

Ketika salah satu sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas bergerak.

Hal tersebut terjadi dikarenakan adanya aliran listrik yang terjadi pada logam

yang menimbulkan medan magnet. Medan magnet inilah yang menggerakkan

jarum kompas. Fenomena tersebut kemudian lebih dikenal sebagai teori efek

Seebeck.

Penelitian oleh Burke dan Buist (1983) memperoleh batasan

penggunaan modul termoelektrik sebagai pembangkit listrik. Batasan

penggunaan dimaksudkan untuk mencegah kerusakan atau perubahan struktur

elemen yang dapat menurunkan efisiensi dan memperpendek usia pakai.

Batasan penggunakan tersebut adalah temperatur sebesar 138°C sampai

300°C, hal ini berkaitan dengan pentingnya pengaturan sumber panas dan

pemilihan pelepas panas (heatsink).

Penelitian pembangkit listrik modul termoelektrik (Hendrata, 2005)

penelitian ini menggunakan modul termoelektrik jenis TEC1 12706 sebanyak

4 modul dengan kemampuan kerja masing-masing yaitu Imax = 6 ampere,


6

Vmax = 14,9 volt dan batas suhu kerja 200 °C selama 1,5 menit. Parameter

yang divariasikan dalam pengambilan data adalah sumber panas yaitu berupa

lampu halogen, heater, lampu minyak dan radiasi surya. Sedangkan untuk

pendinginan menggunakan udara bebas, kipas dan air. Dari hasil penelitian

diperoleh nilai efisiensi sebesar 2,727% serta informasi bahwa modul

termoelektrik yang dipakai rentan terhadap fluktuasi perubahan suhu yang

menurunkan performa alat uji.

2.2 Dasar Teori

Prinsip dasar kerja modul termoelektrik adalah berdasarkan teori efek

Seebeck yaitu “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”.

(Muhaimin, 1993). Skema teori efek Seebeck dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Skema teori efek Seebeck

(www.maniacinstrument.wordpress.com, 2012)


7

Bila modul termoelektrik dipanaskan pada salah satu sisi dan diberi

pelepas panas pada sisi sebaliknya maka akan terjadi perbedaan temperatur

pada kedua sisi modul termoelektrik. Perbedaan temperatur pada kedua sisi

modul termoelektrik tersebut menyebabkan terjadinya perbedaan potensial

listrik pada ujung sambungan modul termoelektrik.

2.2.1 Spesifikasi Modul Termoelektrik TEC1 12706

Modul termoelektrik TEC1 12706 yang dipergunakan dalam

penelitian ini adalah modul termoelektrik jenis Termoelektrik Cooler

dengan 127 pasang semikonduktor, skema modul termoelektrik dapat

dilihat pada gambar 2.2. Berikut ini spesifikasi modul termoelektrik

TEC1 12706 yang diambil dari internet pada website

www.peltiermodules.com :

1. Ukuran sisi 40 mm × 40 mm dengan tebal 3,8 mm.

2. Perbedaan temperatur sisi panas dengan sisi dingin maksimal

(ΔTmax) sebesar 66 °C.

3. Arus listrik maksimal yang mengalir (Imax) sebesar 6 ampere.

4. Tegangan listrik maksimal yang diperbolehkan (Vmax) sebesar

14,4 volt.

5. Hambatan modul termoelektrik sebesar 1,98 ohms.

6. Material keramik Electrical Insulator yang dipergunakan adalah

Alumina (Al2O3).

7. Temperatur maksimal dalam penggunaannya sebesar 138 °C.


8

2.2.2 Perhitungan Efisiensi Pembangkit Listrik

Beda temperatur sisi panas modul termoelektrik dengan sisi dingin

modul termoelektrik (ΔT) dapat dihitung dengan persamaan (2.1).

(2.1)

pada persamaan (2.1) :

ΔT : beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (K)

TH : temperatur sisi panas modul termoelektrik (K)

TC : temperatur sisi dingin modul termoelektrik (K)

Besar daya yang dihasilkan model pembangkit termoelektrik (P) dalam

satuan watt dapat dihitung dengan persamaan (2.2).

(2.2)


P : daya yang dihasilkan (watt)

V : tegangan yang dihasilkan (volt)

I : arus yang dihasilkan (ampere)

Pada penelitian ini, modul termoelektrik yang terdiri dari empat

modul dirangkai dengan rangkaian seri atau paralel. Satu rangkaian seri

terdiri atas NS modul dan satu rangkaian paralel terdiri atas NP modul,

total modul NT dapat dihitung dengan persamaan (2.3) (Duffie,

halaman 32).

(2.3)


9


NT : nilai total modul

NS : nilai modul rangkaian seri

NP : nilai modul rangkaian paralel

Untuk perhitungan nilai koefisien Seebeck, nilai tahanan listrik, nilai

konduktansi termal, total energi panas dan efisiensi pembangkit listrik

menggunakan modul termoelektrik diambil dari buku yang ditulis oleh

Buist, 1997.

Koefisien Seebeck

Nilai koefisien Seebeck rata-rata modul termoelektrik dapat dihitung

dengan persamaan (2.4).

(2.4)


SM : koefisien Seebeck rata-rata modul termoelektrik (V/K)

T : temperatur rata-rata modul termoelektrik (K)

Koefisien untuk modul termoelektrik dengan 71 pasang semikonduktor

dan arus 6 ampere :

S1 : 1,33450 × 10-2

S2 : -5,37574 × 10-5

S3 : 7,42731 × 10-7

S4 : -1,27141 × 10-9


10

Persamaan (2.4) hanya berlaku untuk menghitung koefisien

Seebeck pada temperatur modul termoelektrik antara -100 °C sampai

+150 °C dengan beda temperatur sisi panas dan sisi dingin sama dengan

nol (ΔT = 0). Koefisien Seebeck harus dihitung pada kedua temperatur

sisi panas (TH) dan sisi dingin (TC) bila ΔT > 0 menggunakan

persamaan (2.5) dan (2.6).

(2.5)

(

) (2.6)

Pada persamaan (2.5) dan (2.6) :

SMTH : koefisien Seebeck pada sisi panas TH modul termoelektrik

(V/K)

SMTC : koefisien Seebeck pada sisi dingin TC modul termoelektrik

(V/K)

Nilai Tahanan Listrik

Nilai tahanan listrik modul termoelektrik dapat dihitung dengan

persamaan (2.7).

(2.7)


RM : tahanan listrik modul termoelektrik (ohm)



11


dan arus 6 ampere:

r1 : 2,08317

r2 : -1,98763 × 10-2

r3 : 8,53832 × 10-5

r4 : -9,03143 × 10-8

Persamaan (2.7) hanya berlaku untuk menghitung nilai tahanan

listrik pada temperatur modul termoelektrik antara -100 °C sampai

+150 °C dengan beda temperatur sisi panas dan sisi dingin sama dengan

nol (ΔT = 0). Nilai tahanan listrik harus dihitung pada kedua temperatur

sisi panas (TH) dan sisi dingin (TC) bila ΔT > 0, menggunakan

persamaan (2.8) dan (2.9).

(2.8)

(

) (2.9)

pada persamaan (2.8) dan (2.9) :

RMTH : tahanan listrik pada sisi panas TH modul termoelektrik

(ohm)

RMTC : tahanan listrik pada sisi dingin TC modul termoelektrik

(ohm)

Nilai Konduktansi Termal

Nilai konduktansi termal modul termoelektrik dapat dihitung dengan

persamaan (2.10).


12

(2.10)


KM : konduktansi termal modul termoelektrik (W

/K)



dan arus 6 ampere:

k1 : 4,76218 × 10-1

k2 : -3,89821 × 10-6

k3 : -8,64864 × 10-6

k4 : 2,20869 × 10-8

Persamaan (2.10) hanya berlaku untuk menghitung nilai

konduktansi termal pada temperatur modul termoelektrik antara -100

°C sampai +150 °C dengan beda temperatur sisi panas dan sisi dingin

sama dengan nol (ΔT = 0). Nilai konduktansi termal harus dihitung

pada kedua temperatur sisi panas (TH) dan sisi dingin (TC) bila ΔT > 0

menggunakan persamaan (2.11) dan (2.12).

(2.11)

(

) (2.12)

pada persamaan (2.11) dan (2.12) :

KMTH : konduktansi termal pada sisi panas TH modul

termoelektrik (W

/K)

KMTC : konduktansi termal pada sisi dingin TC modul

termoelektrik (W

/K)


13

Nilai SM, RM dan KM pada persamaan (6), (9) dan (12) adalah untuk

modul termoelektrik dengan jumlah semikonduktor 71 pasang dan arus

6 amper. Untuk modul termoelektrik dengan jumlah semikonduktor dan

arus selain 71 pasang dan 6 ampere, nilai SM, RM dan KM dapat

dikonversi dengan persamaan (2.13), (2.14) dan (2.15).

(2.13)

(2.14)

(2.15)

Pada persamaan (2.13), (2.14) dan (2.15) :

Sn : koefisien Seebeck untuk modul termoelektrik yang baru

(V/K)

Rn : tahanan listrik untuk modul termoelektrik yang baru

(ohm)

Kn : konduktansi termal untuk modul termoelektrik yang baru

(W

/K)

Nn : jumlah pasangan semi konduktor modul termoelektrik

yang baru

In : arus maksimal untuk modul termoelektrik yang baru (A)

Total energi panas yang diterima oleh modul termoelektrik (QH) dalam

watt dapat dihitung dengan persamaan (2.16).

[

(

) ] (2.16)


14

Efisiensi model pembangkit listrik menggunakan empat modul

termoelektrik (ȠG) dapat dihitung dengan persamaan (2.17).

(2.17)


15

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Deskripsi Alat

Skema model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik dengan

sumber energi panas dari kompor spiritus dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Skema model pembangkit listrik menggunakan modul termoelektrik

Keterangan Gambar 3.1 :

1. Modul Termoelektrik

2. Plat Datar Aluminium (Sisi Pemanas)

3. Body Aluminium

4. Kompor Spiritus

5. Heatsink dan Tangki Air Pendingin (Pelepas panas)

6. PCB Rangkaian Seri/Paralel

7. Saklar Seri/Paralel

8. USB Output Charger

9. Voltage Regulator 7805

10. Output Pengukuran Listrik


16

Gambar 3.2 Model pembangkit menggunakan modul termoelektrik

Dalam penelitian ini modul termoelektrik yang digunakan adalah modul

termoelektrik jenis TEC dengan 127 pasang semikonduktor dan arus 6

ampere, dapat dilihat pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Modul termoelektrik jenis TEC1 12706

Modul termoelektrik yang akan dipasang terlebih dahulu di lapisi

dengan thermal grease pada kedua sisinya. Thermal grease berfungsi untuk

mengisi celah kosong pada permukaan modul termoelektrik dengan plat datar


17

aluminium begitu juga dengan permukaan heatsink, dengan begitu distribusi

panas dari plat datar aluminium ke modul termoelektrik akan lebih merata,

begitu pula distribusi panas dari modul termoelektrik ke heatsink juga akan

lebih merata. Thermal grease yang digunakan pada modul termoelektrik

dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Thermal grease

Dalam penelitian ini modul termoelektrik yang digunakan berjumlah

empat modul termoelektrik. empat modul termoelektrik ini diuji dengan

dirangkai secara seri dan dirangkai secara paralel. Skema rangkaian empat

modul termoelektrik dapat dilihat pada Gambar 3.5 dan Gambar 3.6.

Gambar 3.5 Skema rangkaian seri


18

Gambar 3.6 Skema rangkaian paralel

Pada output pembangkit listrik menggunakan 4 modul termoelektrik ini

dipasang voltage regulator 7805, berfungsi sebagai pembatas tegangan

maksimal yang dihasilkan steady sebesar 5 volt. Ini dimaksudkan agar tidak

terjadi kelebihan tegangan pada saat digunakan sebagai pengisian daya pada

baterai handphone yang dapat berakibat menurunkan kinerja baterai. Skema

pemasangan voltage regulator 7805 dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.7 Voltage regulator 7805

Gambar 3.8 Skema pemasangan voltage regulator 7805

(www.learningaboutelectronics.com, 2012)


19

3.2 Variabel Yang Divariasikan

Variabel yang divariasikan dalam penelitian yaitu :

1. Rangkaian modul termoelektrik (seri/paralel).

2. Tanpa pemasangan voltage regulator 7805 dan dengan pemasangan

voltage regulator 7805.

3. Dengan pemasangan voltage regulator 7805 tanpa menggunakan beban

pengisian baterai handphone dan dengan menggunakan beban pengisian

baterai handphone.

3.3 Variabel Yang Diukur

Dalam penelitian ini variabel yang diukur yaitu :

1. Temperatur sisi panas modul termoelektrik (TH)

2. Temperatur sisi dingin modul termoelektrik (TC)

3. Tegangan listrik yang dihasilkan (V)

4. Arus listrik pada rangkaian (I)

5. Waktu yang digunakan (t)

3.4 Langkah Penelitian

Pengambilan data pada peneletian ini menggunakan metode langsung

yaitu penulis mengumpulkan data dengan menguji langsung alat yang telah

dibuat. Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :


20

1. Untuk variasi yang pertama adalah modul termoelektrik dirangkai secara

seri tanpa pemasangan voltage regulator 7805 dan tanpa beban pengisian

baterai.

2. Penelitian diawali dengan pemasangan termokopel pada setiap bagian

yang akan diukur temperaturnya yaitu pada sisi panas modul

termoelektrik (TH) dan sisi pelepas panas pada modul termoelektrik(TC).

Besaran temperatur yang diukur termokopel akan ditampilkan pada APPA

thermometer.

3. Voltmeter dirangkai secara paralel dengan keluaran listrik pada alat.

4. Amperemeter dirangkai seri dengan rangkaian beban pengisian baterai.

5. Tangki air pada heatsink diisi dengan air sebanyak 500 ml.

6. Saklar seri/paralel dinyalakan pada posisi seri.

7. Kemudian kompor spiritus dinyalakan dan diletakkan pada posisinya,

bersamaan dengan itu stopwatch mulai menghitung waktu pemanasan.

8. Pengambilan data dilakukan pada setiap variasi selama 30 menit, dengan

pencatatan hasil pengukuran setiap 1 menit.

9. Data yang dicatat pada setiap pengukuran yaitu temperatur sisi panas

modul termoelektrik (TH), temperatur sisi dingin modul termoelektrik

(TC), tegangan listrik yang dihasilkan (V), arus listrik pada rangkaian (I)

dan waktu yang digunakan (t).

10. Setelah 30 menit pengambilan data, kompor spiritus dimatikan.

11. Untuk memulai kembali pengambilan data, kondisi temperatur

termoelektrik, plat pemanas dan heatsink harus pada temperatur ruangan.


21

12. Untuk variasi yang kedua adalah modul termoelektrik dirangkai secara

paralel tanpa pemasangan voltage regulator 7805 dan tanpa beban

pengisian baterai, langkah keenam sampai kedua belas diulangi kembali

dengan perubahan saklar seri/paralel pada posisi paralel.

13. Untuk variasi yang ketiga adalah modul termoelektrik dirangkai secara

seri dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan tanpa beban


dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan saklar pada posisi seri.

14. Untuk variasi yang keempat adalah modul termoelektrik dirangkai secara

paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan tanpa beban


dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan saklar pada posisi

paralel.

15. Untuk variasi yang kelima adalah modul termoelektrik dirangkai secara

seri dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban pengisian

baterai, langkah keenam sampai kedua belas diulangi kembali dengan

pemasangan voltage regulator 7805, saklar pada posisi seri dan

pemasangan beban pengisian baterai.

16. Untuk variasi yang keenam adalah modul termoelektrik dirangkai secara

paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban pengisian

baterai, langkah keenam sampai kedua belas diulangi kembali dengan

pemasangan voltage regulator 7805, saklar pada posisi paralel dan

pemasangan beban pengisian baterai.


22

3.5 Peralatan Pendukung

Peralatan pendukung yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. APPA Thermometer

APPA Thermometer digunakan sebagai pencatat dan menampilkan nilai

temperatur pada setiap sisi modul termoelektrik dari termokopel.

Gambar 3.9 APPA52 Thermometer dengan dua termokopel

2. Termokopel

Termokopel digunakan sebagai pengukur temperatur yang kemudian

ditampilkan menggunakan APPA Thermometer.

Gambar 3.10 Termokopel


23

3. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pengambilan data untuk

setiap variabel yang diukur.

Gambar 3.11 Stopwatch

4. Voltmeter

Voltmeter digunakan untuk mengukur besar beda potensial listrik yang

dihasilkan.

Gambar 3.12 Voltmeter


24

5. Amperemeter

Amperemeter digunakan untuk mengukur besar arus listrik yang

dihasilkan.

Gambar 3.13 Amperemeter

6. Kabel USB

Kabel USB digunakan sebagai penghubung dari output USB pada alat

dengan handphone yang akan diisi daya batreinya.

Gambar 3.14 Kabel USB Charger


25

7. Handphone dan Baterai

Jenis handphone yang digunakan pada penelitian ini untuk diisi daya

baterainya adalah handphone Nokia tipe 103 dengan baterai tipe BL-5CB,

seperti pada Gambar 3.12 dan 3.13. Baterai tipe BL-5CB memiliki

kapasitas sebesar 800 mAh dengan tegangan listrik sebesar 3,7 volt.

Gambar 3.15 Handphone Nokia tipe 103

(www.hdwallpapersinn.com, 2013)

Gambar 3.16 Baterai BL-5CB

(www.ceriwis.com, 2013)


26

BAB IV

HASIL PENELITIAN, PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Tabel 4.1 Rangkaian seri tanpa beban

No. t TH TC V

Keterangan menit K K volt

1 0 304,15 302,85 0 Kompor Spiritus Dinyalakan

2 1 311,65 310,25 3,19

3 2 318,85 314,55 4,15

4 3 321,45 315,85 4,32

5 4 326,65 318,85 4,54

6 5 327,55 320,25 4,76

7 6 331,25 322,75 5,29

8 7 340,75 328,45 6,3

9 8 341,65 329,05 6,42

10 9 346,65 332,85 6,52

11 10 350,25 336,35 6,62

12 11 350,65 337,45 6,54

13 12 349,35 338,85 6,48

14 13 350,35 339,65 6,58

15 14 354,55 341,45 6,56

16 15 357,85 343,55 7,32

17 16 354,45 342,55 6,48

18 17 357,25 343,95 6,35

19 18 360,55 346,85 6,21

20 19 362,25 348,95 5,87

21 20 361,45 348,75 5,94

22 21 358,65 347,35 5,87

23 22 356,35 346,65 4,89

24 23 361,55 350,55 5,12

25 24 367,35 354,35 5,69

26 25 381,85 359,75 6,62

27 26 383,45 356,85 6,73

28 27 372,55 349,95 5,55

29 28 369,35 350,25 5,62

30 29 366,85 349,25 5,56

31 30 367,35 348,35 5,54 Kompor Spiritus Dimatikan


27

Tabel 4.2 Rangkaian paralel tanpa beban

No. t TH TC V



2 1 314,25 309,25 0,87

3 2 323,55 314,75 1,28

4 3 331,35 318,65 1,44

5 4 333,65 321,25 1,53

6 5 345,35 327,65 1,68

7 6 337,75 324,35 1,58

8 7 342,65 326,85 1,58

9 8 348,55 330,55 1,66

10 9 345,25 330,85 1,67

11 10 352,85 335,75 1,72

12 11 355,55 336,65 1,72

13 12 355,45 336,95 1,72

14 13 362,95 341,25 1,82

15 14 359,55 341,05 1,93

16 15 363,05 343,45 1,97

17 16 365,65 344,35 2,02

18 17 365,35 342,75 2,07

19 18 375,05 348,95 2,17

20 19 383,25 350,35 2,21

21 20 377,35 353,35 2,17

22 21 370,45 353,35 2,1

23 22 375,35 357,35 2

24 23 378,35 359,25 2,08

25 24 388,45 361,95 2,11

26 25 375,25 349,25 1,76

27 26 374,45 346,45 1,17

28 27 371,85 347,25 0,98

29 28 374,95 356,55 1,45

30 29 380,15 356,85 1,7



28

Tabel 4.3 Rangkaian seri dengan pemasangan voltage regulator 7805

No. t TH TC V



2 1 322,75 310,85 3

3 2 340,35 319,35 3,8

4 3 352,75 325,35 4

5 4 359,45 330,65 4

6 5 364,55 333,35 4,2

7 6 368,65 336,85 4,4

8 7 370,35 338,85 5

9 8 373,05 341,45 5

10 9 375,85 343,75 5

11 10 377,05 345,65 5

12 11 379,85 348,45 5

13 12 381,65 350,25 5

14 13 384,65 350,35 5

15 14 385,35 350,65 5

16 15 386,95 351,75 5

17 16 387,15 352,25 5

18 17 388,35 352,95 5

19 18 391,05 353,45 5

20 19 391,55 353,45 5

21 20 394,55 353,65 5

22 21 394,85 353,95 5

23 22 400,25 355,25 5

24 23 403,05 355,35 5

25 24 404,65 357,75 5

26 25 408,65 357,75 5

27 26 412,25 357,85 5

28 27 412,75 358,15 5

29 28 413,05 358,65 5

30 29 415,25 358,85 5

31 30 415,35 358,95 5 Kompor Spiritus Dimatikan


29

Tabel 4.4 Rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805

No. t TH TC V



2 1 333,35 306,75 0,1

3 2 357,45 310,75 1

4 3 372,95 316,05 1

5 4 373,95 317,95 1

6 5 376,35 320,45 1

7 6 377,25 323,75 1,1

8 7 380,85 324,85 1,1

9 8 381,35 326,15 1,1

10 9 381,45 326,35 1,1

11 10 381,95 328,15 1,1

12 11 385,45 329,95 1,2

13 12 387,95 332,25 1,2

14 13 391,35 333,95 1,2

15 14 395,55 335,45 1,3

16 15 396,55 337,35 1,3

17 16 396,95 338,95 1,3

18 17 397,95 341,75 1,2

19 18 400,45 343,15 1,2

20 19 400,75 344,25 1,2

21 20 402,25 345,35 1,2

22 21 402,65 345,35 1,2

23 22 402,85 346,45 1,2

24 23 403,25 346,85 1,2

25 24 404,65 348,35 1,2

26 25 405,95 349,25 1,2

27 26 406,85 351,65 1,2

28 27 407,95 351,85 1,2

29 28 408,85 352,65 1,2

30 29 410,45 354,35 1,2



30

Tabel 4.5 Rangkaian seri dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan

beban pengisian baterai

No. t TH TC V I

Keterangan menit K K volt mA

1 0 304,55 304,45 0 0 Kompor Spiritus Dinyalakan

2 1 342,85 316,85 3,7 50

3 2 355,55 326,15 3,7 50

4 3 366,85 327,35 3,7 50

5 4 374,55 332,95 3,7 50

6 5 379,35 334,95 3,7 70 Pengisian Daya Berlangsung

7 6 383,25 339,35 3,7 70

8 7 392,25 343,95 3,7 70

9 8 392,65 346,25 3,7 70

10 9 392,65 347,55 3,7 70

11 10 392,95 348,35 3,7 70

12 11 393,75 349,65 3,7 70

13 12 394,55 352,25 3,7 70

14 13 395,35 354,85 3,7 70

15 14 395,55 355,55 3,7 70

16 15 396,05 356,75 3,7 70

17 16 397,35 357,55 3,7 70

18 17 398,05 357,95 3,7 70

19 18 398,65 358,85 3,7 70

20 19 399,25 359,05 3,7 70

21 20 399,85 359,75 3,7 70

22 21 399,85 360,35 3,7 70

23 22 400,35 360,55 3,7 70

24 23 401,05 360,65 3,7 70

25 24 402,05 361,75 3,7 70

26 25 405,35 362,25 3,7 70

27 26 405,75 363,25 3,7 70

28 27 406,95 363,25 3,7 70

29 28 407,85 364,05 3,7 70

30 29 407,95 364,25 3,7 70

31 30 410,05 369,85 3,7 70 Kompor Spiritus Dimatikan


31

Tabel 4.6 Rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan

beban pengisian baterai

No. t TH TC V I

Keterangan menit K K volt mA

1 0 303,25 303,15 0 0 Kompor Spiritus Dinyalakan

2 1 345,65 306,55 0,1 0,1

3 2 358,45 322,25 0,1 0,4

4 3 370,35 327,35 1,2 0,5

5 4 372,65 333,05 1,3 0,5

6 5 376,65 336,25 1,3 0,5

7 6 381,25 337,15 1,4 0,5

8 7 386,35 338,25 1,4 0,5

9 8 390,35 338,55 1,2 0,5

10 9 396,45 341,05 1,3 0,5

11 10 398,65 342,35 1,3 0,5

12 11 398,95 346,75 1,4 0,5

13 12 401,25 346,85 1,4 0,5

14 13 401,65 349,45 1,5 0,5

15 14 402,25 350,35 1,5 0,5

16 15 402,55 351,35 1,3 0,5

17 16 402,85 357,35 1,1 0,5

18 17 403,45 358,55 1,2 0,5

19 18 406,35 359,75 1,3 0,5

20 19 406,65 360,25 1,3 0,5

21 20 407,25 360,65 1,3 0,5

22 21 409,05 360,65 1,2 0,5

23 22 411,05 361,75 1,2 0,5

24 23 411,15 361,85 1,2 0,5

25 24 411,85 361,95 1,2 0,5

26 25 412,65 362,05 1,2 0,5

27 26 413,65 363,65 1,2 0,5

28 27 415,35 363,95 1,2 0,5

29 28 415,75 364,25 1,2 0,5

30 29 418,95 364,35 1,2 0,5

31 30 419,55 365,65 1,2 0,5 Kompor Spiritus Dimatikan


32

4.2 Pengolahan Data

Untuk data rangkaian seri dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan

beban pengisian baterai pada Tabel 4.5 digunakan perhitungan berikut :

a. Perhitungan beda temperatur (ΔT) :

Diketahui dari data Tabel 4.5 pada menit kedua, TH = 342,85 K

TC = 316,85 K

ΔT = TH – TC

= 342,85 – 316,85

= 26 K

b. Perhitungan daya yang dihasilkan (P) :

Diketahui dari data Tabel 4.5 pada menit kedua, V = 3,7 volt

I = 0,05 ampere

P = V × I

= 3,7 × 0,05

= 0,185 watt

c. Perhitungan total modul (NT) :

Pada rangkaian seri digunakan nilai modul, NS = 4 modul

NP = 1 modul

NT = NS × NP

= 4 × 1

= 4 modul


33

d. Perhitungan koefisien Seebeck (Sn) :

Berdasarkan hasil perhitungan perbedaan temperatur kedua sisi modul

termoelektrik didapatkan ΔT > 0, maka digunakan persamaan :

(

)

Untuk mengetahui nilai SMTH dan SMTC digunakan persamaan :

Dengan koefisien untuk modul termoelektrik dengan 71 pasang

semikonduktor dan arus 6 ampere :

S1 : 1,33450 × 10-2

S2 : -5,37574 × 10-5

S3 : 7,42731 × 10-7

S4 : -1,27141 × 10-9


TC = 316,85 K

( ) ( ( ))

( ( ))

( ( ))

⁄


34

( ) ( ( ))

( ( ))

( ( ))

⁄

( )

( )

⁄

⁄

e. Perhitungan nilai tahanan listrik (Rn) :



(

)

Untuk mengetahui nilai RMTH dan RMTC digunakan persamaan :


35



r1 : 2,08317

r2 : -1,98763 × 10-2

r3 : 8,53832 × 10-5

r4 : -9,03143 × 10-8


TC = 316,85 K

( ) ( ( ))

( ( ))

( ( ))

( ) ( ( ))

( ( ))

( ( ))


36

( )

( )

f. Perhitungan nilai konduktansi termal (Kn) :



(

)

Untuk mengetahui nilai RMTH dan RMTC digunakan persamaan :



k1 : 4,76218 × 10-1

k2 : -3,89821 × 10-6

k3 : -8,64864 × 10-6

k4 : 2,20869 × 10-8


37


TC = 316,85 K

( ) ( ( ))

( ( ))

( ( ))

⁄

( ) ( ( ))

( ( ))

( ( ))

⁄

( )

( )

⁄


38

⁄

g. Perhitungan total energi panas yang diterima modul termoelektrik (QH) :

[

(

)

]

*

(

) +

h. Perhitungan efisiensi pembangkit listrik (ȠG) :

Untuk perhitungan data-data yang lain, cara perhitungan yang

dipergunakan sama. Semua hasil perhitungan dirangkum dan disajikan pada

Tabel 4.7, Tabel 4.8, Tabel 4.9, Tabel 4.10, Tabel 4.11 dan Tabel 4.12.


39

Tabel 4.7 Hasil perhitungan dari data rangkaian seri tanpa beban

No. t ΔT V

Keterangan menit K volt

1 0 1,3 0 Kompor Spiritus Dinyalakan

2 1 1,4 3,19

3 2 4,3 4,15

4 3 5,6 4,32

5 4 7,8 4,54

6 5 7,3 4,76

7 6 8,5 5,29

8 7 12,3 6,3

9 8 12,6 6,42

10 9 13,8 6,52

11 10 13,9 6,62

12 11 13,2 6,54

13 12 10,5 6,48

14 13 10,7 6,58

15 14 13,1 6,56

16 15 14,3 7,32

17 16 11,9 6,48

18 17 13,3 6,35

19 18 13,7 6,21

20 19 13,3 5,87

21 20 12,7 5,94

22 21 11,3 5,87

23 22 9,7 4,89

24 23 11 5,12

25 24 13 5,69

26 25 22,1 6,62

27 26 26,6 6,73

28 27 22,6 5,55

29 28 19,1 5,62

30 29 17,6 5,56

31 30 19 5,54 Kompor Spiritus Dimatikan


40

Tabel 4.8 Hasil perhitungan dari data rangkaian paralel tanpa beban

No. t ΔT V



2 1 5 0,87

3 2 8,8 1,28

4 3 12,7 1,44

5 4 12,4 1,53

6 5 17,7 1,68

7 6 13,4 1,58

8 7 15,8 1,58

9 8 18 1,66

10 9 14,4 1,67

11 10 17,1 1,72

12 11 18,9 1,72

13 12 18,5 1,72

14 13 21,7 1,82

15 14 18,5 1,93

16 15 19,6 1,97

17 16 21,3 2,02

18 17 22,6 2,07

19 18 26,1 2,17

20 19 32,9 2,21

21 20 24 2,17

22 21 17,1 2,1

23 22 18 2

24 23 19,1 2,08

25 24 26,5 2,11

26 25 26 1,76

27 26 28 1,17

28 27 24,6 0,98

29 28 18,4 1,45

30 29 23,3 1,7

31 30 22,6 1,62 Kompor Spiritus Dimatikan


41


voltage regulator 7805 tanpa beban pengisian baterai

No. t ΔT V



2 1 11,9 3

3 2 21 3,8

4 3 27,4 4

5 4 28,8 4

6 5 31,2 4,2

7 6 31,8 4,4

8 7 31,5 5

9 8 31,6 5

10 9 32,1 5

11 10 31,4 5

12 11 31,4 5

13 12 31,4 5

14 13 34,3 5

15 14 34,7 5

16 15 35,2 5

17 16 34,9 5

18 17 35,4 5

19 18 37,6 5

20 19 38,1 5

21 20 40,9 5

22 21 40,9 5

23 22 45 5

24 23 47,7 5

25 24 46,9 5

26 25 50,9 5

27 26 54,4 5

28 27 54,6 5

29 28 54,4 5

30 29 56,4 5

31 30 56,4 5 Kompor Spiritus Dimatikan


42


voltage regulator 7805 tanpa beban pengisian baterai

No. t ΔT V



2 1 26,6 0,1

3 2 46,7 1

4 3 56,9 1

5 4 56 1

6 5 55,9 1

7 6 53,5 1,1

8 7 56 1,1

9 8 55,2 1,1

10 9 55,1 1,1

11 10 53,8 1,1

12 11 55,5 1,2

13 12 55,7 1,2

14 13 57,4 1,2

15 14 60,1 1,3

16 15 59,2 1,3

17 16 58 1,3

18 17 56,2 1,2

19 18 57,3 1,2

20 19 56,5 1,2

21 20 56,9 1,2

22 21 57,3 1,2

23 22 56,4 1,2

24 23 56,4 1,2

25 24 56,3 1,2

26 25 56,7 1,2

27 26 55,2 1,2

28 27 56,1 1,2

29 28 56,2 1,2

30 29 56,1 1,2

31 30 56,5 1,2 Kompor Spiritus Dimatikan


43


voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai

No ΔT P SN RN KN QH ȠG

K watt V/K ohm W/K watt %

1 0,1 0 0,054 6,605 0,531 0,212 0

2 26 0,185 0,055 8,044 0,586 60,932 0,304

3 29,4 0,185 0,055 8,722 0,618 72,769 0,254

4 39,5 0,185 0,055 9,128 0,641 101,334 0,183

5 41,6 0,185 0,055 9,566 0,666 110,903 0,167

6 44,4 0,259 0,055 9,796 0,680 121,002 0,214

7 43,9 0,259 0,055 10,077 0,698 122,687 0,211

8 48,3 0,259 0,055 10,554 0,729 141,066 0,184

9 46,4 0,259 0,055 10,647 0,735 136,632 0,190

10 45,1 0,259 0,055 10,692 0,738 133,320 0,194

11 44,6 0,259 0,055 10,730 0,740 132,298 0,196

12 44,1 0,259 0,055 10,804 0,745 131,700 0,197

13 42,3 0,259 0,055 10,924 0,753 127,693 0,203

14 40,5 0,259 0,055 11,045 0,762 123,598 0,210

15 40 0,259 0,055 11,077 0,764 122,427 0,212

16 39,3 0,259 0,054 11,138 0,768 120,954 0,214

17 39,8 0,259 0,054 11,215 0,774 123,374 0,210

18 40,1 0,259 0,054 11,255 0,777 124,774 0,208

19 39,8 0,259 0,054 11,309 0,780 124,464 0,208

20 40,2 0,259 0,054 11,339 0,783 126,067 0,205

21 40,1 0,259 0,054 11,387 0,786 126,308 0,205

22 39,5 0,259 0,054 11,408 0,788 124,658 0,208

23 39,8 0,259 0,054 11,434 0,789 125,913 0,206

24 40,4 0,259 0,054 11,464 0,792 128,177 0,202

25 40,3 0,259 0,054 11,542 0,797 128,781 0,201

26 43,1 0,259 0,054 11,685 0,809 139,631 0,185

27 42,5 0,259 0,054 11,737 0,812 138,338 0,187

28 43,7 0,259 0,054 11,783 0,816 142,878 0,181

29 43,8 0,259 0,054 11,847 0,821 144,059 0,180

30 43,7 0,259 0,054 11,858 0,822 143,877 0,180

31 40,2 0,259 0,053 12,146 0,843 135,880 0,191


44


voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai

No ΔT P SN RN KN QH ȠG

K watt V/K ohm W/K watt %

1 0,1 0 0,053 6,536 0,529 0,211 0

2 39,1 0,4×10-4

0,055 7,831 0,577 90,311 0,111×10-4

3 36,2 0,4×10-4

0,055 8,695 0,618 89,450 0,447×10-4

4 43 6×10-4

0,055 9,245 0,648 111,451 5,384×10-4

5 39,6 6,5×10-4

0,055 9,504 0,662 104,914 6,196×10-4

6 40,4 6,5×10-4

0,055 9,745 0,677 109,351 5,944×10-4

7 44,1 7×10-4

0,055 9,934 0,689 121,486 5,762×10-4

8 48,1 7×10-4

0,055 10,150 0,703 135,217 5,177×10-4

9 51,8 6×10-4

0,055 10,303 0,713 147,766 4,060×10-4

10 55,4 6,5×10-4

0,055 10,608 0,734 162,625 3,997×10-4

11 56,3 6,5×10-4

0,055 10,733 0,742 167,204 3,887×10-4

12 52,2 7×10-4

0,055 10,895 0,753 157,209 4,453×10-4

13 54,4 7×10-4

0,054 10,984 0,759 165,262 4,236×10-4

14 52,2 7,5×10-4

0,054 11,089 0,767 160,049 4,686×10-4

15 51,9 7,5×10-4

0,054 11,143 0,770 159,914 4,690×10-4

16 51,2 6,5×10-4

0,054 11,190 0,773 158,410 4,103×10-4

17 45,5 5,5×10-4

0,054 11,414 0,789 143,560 3,831×10-4

18 44,9 6×10-4

0,054 11,480 0,794 142,516 4,210×10-4

19 46,6 6,5×10-4

0,054 11,633 0,805 150,083 4,331×10-4

20 46,4 6,5×10-4

0,054 11,663 0,807 149,843 4,338×10-4

21 46,6 6,5×10-4

0,054 11,700 0,810 151,019 4,304×10-4

22 48,4 6×10-4

0,054 11,769 0,816 157,917 3,799×10-4

23 49,3 6×10-4

0,054 11,887 0,825 162,643 3,689×10-4

24 49,3 6×10-4

0,054 11,894 0,825 162,756 3,686×10-4

25 49,9 6×10-4

0,054 11,925 0,828 165,228 3,631×10-4

26 50,6 6×10-4

0,054 11,960 0,831 168,111 3,569×10-4

27 50 6×10-4

0,053 12,057 0,838 167,609 3,580×10-4

28 51,4 6×10-4

0,053 12,135 0,844 173,595 3,456×10-4

29 51,5 6×10-4

0,053 12,162 0,846 174,369 3,441×10-4

30 54,6 6×10-4

0,053 12,291 0,857 187,223 3,205×10-4

31 53,9 6×10-4

0,053 12,363 0,863 186,033 3,225×10-4


45

4.3 Pembahasan

Dari hasil pengolahan data didapatkan suatu nilai dari setiap variabel

yang dihitung dari setiap variasi yang dilakukan. Untuk mengetahui

karakteristik dari pembangkit listrik menggunakan empat modul

termoelektrik jenis TEC1 12706 yang digunakan sebagai pengisi daya pada

baterai handphone dilakukan pembahasan nilai variabel yang didapatkan

terhadap perubahan waktu. Pembahasan tersebut akan dirangkum dan

disajikan dalam bentuk grafik.

Grafik-grafik pada variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel tanpa

menggunakan beban dapat diamati pada Gambar 4.1, Gambar 4.2 dan

Gambar 4.3.


seri dan rangkaian paralel tanpa menggunakan beban

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

ΔT

(K

)

t (menit)

Seri

Paralel


46


variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel tanpa menggunakan beban

Gambar 4.3 Hubungan tegangan listrik (V) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri

dan rangkaian paralel tanpa menggunakan beban

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

V (

vo

lt)

t (menit)

Seri

Paralel

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

V (

vo

lt)

ΔT (K)

Seri

Paralel


47

Pada Gambar 4.1 dapat diamati grafik hubungan besar beda temperatur

antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) dengan waktu pemanasan pada

setiap menit. Grafik tersebut menunjukkan beda temperatur antara kedua sisi

modul termoelektrik (ΔT) yang berubah pada setiap menit waktu pemanasan.

Beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) yang terdapat

pada grafik berubah-ubah, hal itu dikarenakan proses pemanasan pada plat

datar yang tidak steady pada setiap menitnya. Selain dikarenakan oleh

pemanasan yang tidak steady, besar beda temperatur antara kedua sisi modul

termoelektrik (ΔT) juga dipengaruhi oleh kemampuan heatsink pada sisi

dingin modul termoelektrik untuk melepas panas.

Pada Gambar 4.2 dapat diamati grafik hubungan besar tegangan listrik

yang dihasilkan (V) dengan waktu pemanasan pada setiap menit. Grafik

tersebut menunjukkan besar tegangan listrik yang dihasilkan (V) pada variasi

modul termoelektrik dirangkai seri dan dirangkai paralel. Tegangan listrik

yang dihasilkan (V) cenderung lebih tinggi apabila modul termoelektrik

dirangkai secara seri daripada modul termoelektrik dirangkai secara paralel.

Pada rangkaian seri tegangan listrik tertinggi yang dihasilkan pada pengujian

ini adalah 7,32 volt saat menit kelima belas, sedangkan pada rangkaian

paralel tegangan listrik tertinggi yang dihasilkan pada pengujian ini adalah

2,21 volt pada saat menit kesembilan belas.


yang dihasilkan (V) dengan beda temperatur antara kedua sisi modul

termoelektrik (ΔT). Grafik tersebut menunjukkan kecenderungan besar


48

tegangan listrik yang dihasilkan (V) mengikuti besar beda temperatur antara

kedua sisi modul termoelektrik (ΔT). Tegangan listrik yang dihasilkan (V)

oleh modul termoelektrik sangat terpengaruh terhadap perubahan suhu,

beberapa nilai yang tidak sesuai bisa dikarenakan adanya selisih waktu

pengambilan data antara besar tegangan listrik yang dihasilkan (V) dengan

temperatur sisi panas(TH) dan sisi dingin(TC) modul termoelektrik.

Grafik-grafik pada variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan

pemasangan voltage regulator 7805 tanpa menggunakan beban dapat diamati

pada Gambar 4.4, Gambar 4.5 dan Gambar 4.6.


seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 tanpa

menggunakan beban

0

10

20

30

40

50

60

70

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

ΔT

(K

)

t (menit)

Seri

Paralel


49


variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator

7805 tanpa menggunakan beban

Gambar 4.6 Hubungan tegangan listrik (V) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri

dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 tanpa

menggunakan beban

0

1

2

3

4

5

6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

V (

volt

)

t (menit)

Seri

Paralel

0

1

2

3

4

5

6

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

V (

volt

)

ΔT (K)

Seri

Paralel


50



setiap menit. Grafik tersebut menunjukkan beda temperatur antara kedua sisi


Beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) pada saat

pengujian dengan rangkaian paralel terlihat lebih stabil dibandingkan dengan

beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) saat pengujian

dengan rangkaian seri. Hal tersebut terjadi bukan dikarenakan rangkaian

modul termoelektrik yang digunakan, melainkan karena ada perbedaan

kondisi pemanasan pada sisi panas pada modul termoelektrik (TH) dan

pelepasan panas pada sisi dingin modul termoelektrik (TC) saat pengujian

dengan rangkaian seri dan saat pengujian dengan rangkaian paralel.


yang dihasilkan (V) dengan waktu pemanasan pada setiap menit. Grafik

tersebut menunjukkan besar tegangan listrik yang dihasilkan (V) pada variasi

modul termoelektrik dirangkai seri dan dirangkai paralel. Tegangan listrik

yang dihasilkan (V) pada variasi rangkaian seri steady pada nilai 5 volt dan

tidak melebihi nilai tersebut mulai menit ke 7, hal ini disebabkan pemasangan

voltage regulator 7805 pada rangkaian keluaran tegangan listrik yang

dihasilkan. Pada rangkaian paralel tegangan listrik yang dihasilkan kurang

dari 5 volt, tegangan listrik maksimal yang dihasilkan sebesar 1,3 volt saat

menit keempat belas sampai menit keenam belas.


51


yang dihasilkan (V) dengan beda temperatur antara kedua sisi modul

termoelektrik (ΔT). Grafik tersebut menunjukkan besar tegangan listrik yang

dihasilkan (V) pada pengujian dengan rangkaian seri mulai mencapai

tegangan listrik 5 volt saat beda temperatur antara kedua sisi modul

termoelektrik (ΔT) sebesar 31,5 K. Pada pengujian dengan rangkaian paralel

tegangan listrik maksimal yang dihasilkan dengan pemasangan voltage

regulator 7805 adalah sebesar 1,3 volt pada saat beda temperatur antara

kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) sebesar 58 K sampai 60,1 K . Pada

pengujian variasi ketiga dan kedua besar tegangan listrik yang dihasilkan (V)

dipengaruhi pemasangan voltage regulator 7805, menyebabkan besar

tegangan listrik yang dihasilkan (V) akan lebih stabil walaupun beda

temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) berubah-ubah.

Grafik-grafik pada variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan

pemasangan voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai handphone

dapat diamati pada Gambar 4.7, Gambar 4.8, Gambar 4.9, Gambar 4.10,

Gambar 4.11, Gambar 4.12, Gambar 4.13, Gambar 4.14, Gambar 4.15,

Gambar 4.16 dan Gambar 4.17.


52


seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban

pengisian baterai handphone


variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator

7805 dan beban pengisian baterai handphone

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

ΔT

(K

)

t (menit)

Seri

Paralel

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

V (

volt

)

t (menit)

Seri

Paralel


53

Gambar 4.9 Hubungan arus listrik (I) dengan waktu pemanasan (t) pada variasi

rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805

dan beban pengisian baterai handphone

Gambar 4.10 Hubungan daya listrik (P) dengan aktu pemanasan (t) pada variasi



0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

I (a

mp

ere)

t (menit)

Seri

Paralel

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

P (

wa

tt)

t (menit)

Seri

Paralel


54

Gambar 4.11 Hubungan energi panas yang diterima (QH) dengan waktu

pemanasan (t) pada variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel dengan

pemasangan voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai handphone

Gambar 4.12 Hubungan efisiensi (ȠG) dengan waktu pemanasan (t) pada variasi



0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000

200,000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

QH

(w

att

)

t (menit)

Seri

Paralel

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

ȠG

(%

)

t (menit)

Seri

Paralel


55


seri dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban


Gambar 4.14 Hubungan arus listrik (I) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri dan

rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban


0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

V (

volt

)

ΔT (K)

Seri

Paralel

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

(I)

am

per

e

ΔT (K)

Seri

Paralel


56

Gambar 4.15 Hubungan daya listrik (P) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri

dan rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban


Gambar 4.16 Hubungan energi panas yang diterima (QH) dengan ΔT pada variasi



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

P (

watt

)

ΔT (K)

Seri

Paralel

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000

200,000

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

QH

(w

att

)

dT (K)

Seri

Paralel


57

Gambar 4.17 Hubungan efisiensi (Ƞ) dengan ΔT pada variasi rangkaian seri dan

rangkaian paralel dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban




setiap menit pada pengujian variasi rangkaian seri dan rangkaian paralel

dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban pengisian baterai

handphone . Grafik tersebut menunjukkan beda temperatur antara kedua sisi


Pada Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 dapat diamati grafik hubungan besar

tegangan listrik saat diberi beban pengisian daya baterai (V) dengan waktu

pemanasan pada setiap menit dan grafik hubungan besar arus listrik saat

pengisian daya pada baterai (I) dengan waktu pemanasan pada setiap menit.

Pada variasi rangkaian seri besar tegangan listrik saat diberi beban pengisian

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

ȠG

(%)

dT (K)

Seri

Paralel


58

daya baterai adalah steady sebesar 3,7 volt dimulai saat menit pertama,

sedangkan besar arus listrik saat diberi beban pengisian daya baterai adalah

steady sebesar 0,07 ampere dimulai saat menit kelima. Pada variasi rangkaian

paralel besar tegangan listrik maksimal saat diberi beban pengisian daya pada

baterai adalah sebesar 1,5 volt saat menit ketiga belas dan empat belas,

sedangkan besar arus listrik saat diberi beban pengisian daya steady sebesar

0,0005 ampere mulai menit kedua. Dilihat dari spesifikasi baterai handphone

jenis BL-5CB yang terisi dayanya pada tegangan minimal 3,7 volt, pada

variasi rangkaian seri baterai dapat terisi dayanya mulai pada menit kelima

saat tegangan listrik sebesar 3,7 volt dan arus listrik sebesar 0,07 ampere.

Pada Gambar 4.10 dapat diamati grafik hubungan besar daya listrik saat

diberi beban pengisian daya baterai dengan waktu pemanasan. Daya listrik

merupakan hasil perkalian tegangan listrik dengan arus listrik. Pada variasi

rangkaian seri besar daya listrik steady sebesar 0,259 watt mulai menit

kelima, sedangkan pada variasi rangkaian paralel besar daya listrik maksimal

adalah sebesar 7,5×10-4

watt pada menit keempat belas dan menit kelima

belas.

Pada Gambar 4.11 dapat diamati grafik hubungan besar energi panas

yang diterima modul termoelektrik dengan waktu pemanasan. Grafik tersebut

menunjukkan besar energi yang diterima modul termoelektrik kurang stabil,

hal ini disebabkan oleh nyala api dari kompor spiritus yang kurang konstan.

Pada Gambar 4.12 dapat diamati grafik hubungan efisiensi dengan

waktu pemanasan. Pada variasi rangkaian seri efisiensi maksimal yang


59

didpatkan adalah sebesar 0,304% pada saat menit pertama, sedangkan pada

variasi rangkaian paralel efisiensi maksimal yang didapatkan adalah

6,196×10-4

% pada menit keempat.


saat diberi beban pengisian daya baterai (V) dengan beda temperatur antara

kedua sisi modul termoelektrik (ΔT). Grafik menunjukkan beda temperatur

antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) yang semakin besar tidak

membuat nilai tegangan listrik semakin besar, hal ini dipengaruhi oleh

pemasangan voltage regulator 7805 pada rangkaian output tegangan listrik.

Begitu pula pada gambar 4.14, grafik menunjukkan bahwa perubahan beda

temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) yang semakin besar

tidak membuat nilai arus listrik semakin besar pula. Hal itu dipengaruhi pula

oleh pemasangan voltage regulator 7805 pada rangkaian output. Selain itu

dipengaruhi juga oleh besar tegangan listrik (V) yang dihasilkan serta

hambatan listrik pada baterai.

Pada Gambar 4.15 dapat diamati grafik hubungan besar daya listrik saat

diberi beban pengisian daya baterai (P) dengan beda temperatur antara kedua

sisi modul termoelektrik (ΔT). Besar daya listrik yang dihasilkan pada

pengujian ini tidak terdapat hubungan secara langsung terhadap beda beda

temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) tetapi lebih

dipengaruhi oleh besar tegangan listrik dan arus yang dihasilkan.

Pada gambar 4.16 dapat diamati grafik hubungan besar energi panas

yang diterima modul termoelektrik (QH) dengan beda temperatur antara kedua


60

sisi modul termoelektrik (ΔT). Grafik terdapat hubungan bahwa apabila besar

beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT) berubah maka

nilai QH juga berubah. Besar energi panas yang diterima oleh modul

termoelektrik sangat dipengaruhi oleh besar Temperatur pada sisi panas

modul termoelektrik (TH).

Pada gambar 4.17 dapat diamati grafik hubungan efisiensi (ȠG) dengan

beda temperatur antara kedua sisi modul termoelektrik (ΔT). Besar efisiensi

sangat dipengaruhi oleh energi panas yang diterima oleh modul termoelektrik

dan daya listrik yang dihasilkan, jadi besar efisiensi (ȠG) tidak mempunyai

hubunhan secara langsung dengan besar beda temperatur antara kedua sisi

modul termoelektrik (ΔT).


61

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian karakteristik pembangkit listrik menggunakan modul

termoelektrik jenis TEC1 12706 yang digunakan sebagai pengisi daya pada

baterai handphone, dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat pembangkit listrik menggunakan empat modul

termoelektrik jenis TEC1 12706 dengan kompor spriritus sebagai pemanas

dan tangki air bersirip (heatsink) sebagai pelepas panas.

2. Dari pengujian dan analisa yang dilakukan tegangan listrik maksimal

yang didapatkan saat pengujian adalah sebesar 7,32 volt pada variasi

rangkaian seri tanpa menggunakan beban, sedangkan efisiensi maksimal

yang didapatkan dari pengujian ini adalah sebesar 0,304% pada variasi

rangkaian seri dengan pemasangan voltage regulator 7805 dan beban

pengisian baterai pada handphone.

3. Pembangkit listrik yang dibuat telah mampu untuk mengisi daya baterai

handphone jenis BL-5CB pada variasi rangkaian seri dengan pemasangan

voltage regulator 7805 baterai dapat terisi dayanya mulai pada menit

kelima saat tegangan listrik sebesar 3,7 volt dan arus listrik sebesar 0,07

ampere. Sedangkan pada rangkaian paralel baterai handphone tidak dapat

terisi dikarenakan tegangan yang dihasilkan 0,0005 volt, dibawah

tegangan minimal untuk dapat mengisi daya baterai.


62

5.2. Saran

Beberapa saran yang dapat disampaikan terkait dengan penelitian ini adalah

sebagai berikut :

1. Untuk memperoleh hasil daya listrik yang maksimal maka nilai ΔT harus

ditingkatkan dengan tidak melebihi nilai ΔTmax yaitu 66 K, salah satu

caranya adalah dengan meningkatkan kemampuan heatsink pelepas panas.

2. Rangkaian modul termoelektrik dapat dicoba dengan menggunakan

rangkaian campur (seri-paralel), dilakukan untuk mengkombinasikan

keuntungan dari tiap rangkaian dan meminimalisir kerugian.

3. Kecilnya jarak antara pelepas panas dengan plat pemanas, maka harus

dipasang suatu isolator untuk menjaga kinerja pelepas panas dan plat

pemanas supaya efisiensi yang dihasilkan lebih tinggi.


63

DAFTAR PUSTAKA

Buist, R.J. and Paul G.L., 1997, Thermoelectric Power Generator Design and

Selection from TE Cooling Module Specification, XVI International

Conference on Thermoelectrics, Dresden, Germany.

Burke, E. and Buist, R., 1983, Termoelectric Coolers as Power Generators, 18th

Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Orlando Florida.

Duffie, J.A. and Beckman, W.A., 1991. “Solar Engineering of Thermal

Processes”, New York : John Wiley.

Fendi, 2008 “Karakteristik Termoelektrik Seri Berpendingin Udara Untuk

Pembangkit Listrik Tenaga Surya”, Yogyakarta.

Hendrata, S., 2005 “Pembangkit Listrik Tenaga Panas Menggunakan

Termoelektrik”, Yogyakarta.

Lau, P.G. and Buist, R.J., 1970, Calculation of Thermoelectric Generatio9n

Performance Using Finite Element Analysis, XVI International Conference

on Thermoelectrics, Dresden, Germany

www.yudhipri.wordpress.com/2010/07/05/termoelektrik-energi-panas-menjadi-

listrik/, 13 Agustus 2013, 14.33 WIB.

www.alitputraiputu.blogspot.com/2012/04/pendingin-termoelektrik-

termoelectric.html/, 13 Agustus 2013, 11.24 WIB.

www.en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect, 13 Agustus 2013, 14.40 WIB.

www.nbctcp.wordpress.com/2008/06/10/bikin-panas-dingin/, 14 Agustus 2013,

9.48 WIB.

www.peltiermodules.com, 3 Oktober 2013, 21.30 WIB

www.learningaboutelectronics.com, 3 Oktober 2013, 21.35 WIB


LAMPIRAN

Pembangkit listrik menggunakan empat modul termoelektrik

Alat ukur yang digunakan dalam pengambilan data


Pengambilan data

Pengujian alat sebagai pengisi daya baterai handphone


PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk · rangkaian empat modul termoelektrik yang...

Documents

Transcript of PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI - core.ac.uk · rangkaian empat modul termoelektrik yang...