Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 – 10
ISSN 1978-2365
PERANCANGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN PROTOTIPE GENERATOR TERMOELEKTRIK BERBAHAN BAKAR GAS THE DESIGN , CONSTRUCTION AND TESTING OF A GAS-FUELLED THERMOELECTRIC GENERATOR PROTOTYPE Andreas Setiawan1), Taryono2), Made R.S.S.N Ayub3) Program Pendidikan Fisika dan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Jalan Diponegoro 52-60 Salatiga 50711
[email protected]
ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk merancang dan membuat TEG (Thermoelectric Generator) berbahan bakar gas serta melakukan pengujian performa dari prototipe yang dihasilkan. TEG dibuat menggunakan empat modul termoelektrik, sebagai reservoir dingin digunakan aliran air sedangkan reservoir panas menggunakan bahan aluminium dengan sepuluh sirip dan pembakar gas. Pengujian TEG dilakukan pada beberapa variasi laju aliran masa bahan bakar 0,0083 g/menit, 0,027 g/menit, 0,062 g/menit, dan 0,218 g/menit. Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan beban, suhu reservoir panas, dan suhu reservoir dingin yang kemudian dianalisa untuk mendapatkan nilai daya yang dihasilkan dan efisiensi generator. Dari hasil uji coba didapatkan bahwa semakin besar laju aliran massa gas, ternyata efisiensi generator justru menurun, meskipun daya yang dihasilkan mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan rancangan pembakar gas yang tidak optimal sehingga tidak semua gas terbakar sempurna, akibatnya sebagian energi tidak terkonversi. Meskipun demikian prototipe mampu mendapatkan efisiensi yang cukup tinggi sampai dengan 12,12 % dan daya maksimal 2,2 Watt. Pada rentang temperatur pengujian nilai koefisien Seebeck rata-rata dari modul termoelektrik terukur sebesar 62,3 µV/K. Kata kunci : termoelektrik generator (TEG), gas butana, performa konversi energi ABSTRACT This research aims to design gas fueled TEG prototype and tests its performance. TEG is made of thermoelectric module as the coolant, while the hot side uses ten-stripped aluminum. TEG testing is done in various gas burning speeds: 0.0083 g/minute, 0.027 g/minute, 0.062 g/minute, and 0.218 g/minute. TEG testing is performed by measuring load voltage and the temperature of the cold and hot sides, from which it is analyzed subsequently to find the power and efficiency of the TEG. Result of the experiment shows that the faster gas burning speed, the lower the efficiency of TEG, even though the power increases. Maximum efficiency reached in the experiment is 12.12 % and maximum power is 2.2 Watt. Average Seebeck coefficient of the thermoelectric module is 62.3 µV/K. The higher the Seebeck coefficient value the better the TEG performance. Key words : thermoelectric generator, butane, energy conversion performance
Diterima redaksi : 29 Maret 2012, dinyatakan layak muat : 25 Mei 2012
1
Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 - 10 Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 – 10
PENDAHULUAN
menjadi listrik. Beberapa hal yang membuat
Latar Belakang
TEG menjadi menarik adalah karakteristik
Sampai saat ini krisis energi listrik masih
generator dengan jangka waktu servis yang
menjadi permasalahan bagi Indonesia. Dari
lama, biaya perawatan yang rendah, waktu
laporan tahunan PLN tahun 2011, nilai ratio
pakai yang cukup lama, tidak bising, serta tidak
elektrifikasi masih berkisar 70,4% yang berarti
ada bagian yang bergerak atau bagian mekanik
terdapat 29,6% rumah tangga Indonesia yang
yang komplek[2]. Selain itu, TEG mempunyai
belum menikmati listrik[1]. Sebagian besar
cakupan produksi daya yang cukup luas, mulai
daerah yang belum teraliri listrik adalah daerah
dari microwatt hingga ratusan watt. Sehingga
pedesaan khususnya daerah-daerah di luar
produksi listrik dapat disesuaikan dengan
Jawa.
ketersediaan bahan bakarnya. Namun demikian Saat ini harga energi gas lebih murah
TEG juga memiliki kelemahan diantaranya
dibandingkan dengan minyak, sehingga ke
adalah nilai efisiensi konversinya yang masih
depan
rendah yaitu berkisar antara 5-10%[3]. Namun
mempunyai
peluang
besar
untuk
dikembangkan. Metode konversi konvensional
demikian
selama ini menggunakan
berkembang menjanjikan material TEG dengan
dinamo yang
digerakan secara mekanik oleh motor bakar.
teknologi
material
yang
terus
nilai efisiensi yang semakin baik.
Karena menggunakan konversi gerak maka
Untuk membuat sebuah TEG berbahan
mekanika gerak menentukan kinerja dari
bakar gas paling tidak dibutuhkan dua tahapan
metode ini. Sehingga karakteristik gas harus
penelitian. Tahap pertama adalah penelitian
sesuai dengan rancangan mesin yang akan
tentang desain TEG berbahan bakar gas yang
digunakan. Akibatnya tidak dapat sembarangan
efektif. Tahapan pertama ini diperlukan sebagai
berganti bahan bakar gas dengan karakteristik
standar pembanding sebelum uji coba dengan
yang berbeda. Belum lagi jika yang dimaksud
berbagai macam gas, mengingat karakteristik
gas
gas dapat sangat beragam. Setelah itu tahap
adalah
termasuk
biogas
maka
penanganannya dapat jauh lebih rumit. Karena
kedua
implementasi
karakteristik spektrum yang beragam dan
(termasuk
sifatnya yang korosif.
karakteristik. Pada tulisan ini dilaporkan hasil
biogas)
pada
berbagai
dengan
gas
berbagai
Dengan demikian perlu dikembangkan
penelitian tahap pertama, yaitu dengan tujuan
metode yang lebih fleksibel untuk bahan bakar
(a) merancang dan membuat prototipe TEG
gas
(TEG,
dengan bahan bakar gas (dalam hal ini dipilih
Thermoelectric Generator) merupakan sebuah
gas butane yang tersedia banyak di pasaran)
generator yang dapat mengkonversi panas
dan
secara langsung menjadi listrik tanpa mesin
prototipe TEG.
ini.
Generator
termoelektrik
(b)
melakukan
penggerak. Sehingga panas yang dihasilkan dari pembakaran gas dapat langsung dikonversi 2 Diterima redaksi : 29 Maret 2012, dinyatakan layak muat : 25 Mei 2012
pengujian
performa
Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Prototipe Generator Termoelektrik Berbahan Bakar Gas
Persamaan 1 menunjukkan koefisien
1. Heat Sink dan Internal Resistance Dalam paper[4] disampaikan percobaan desain
Seebeck (S) merupakan gradien perubahan
TEG dengan memanfaatkan kompor rumah
tegangan terhadap suhu pada suatu material
tangga. Model desain TEG menggunakan
tertentu. Beberapa material semikonduktor
pendingin udara secara langsung, sehingga
ternyata memiliki koefisien Seebeck yang
pendinginan terjadi melalui modus konveksi
cukup tinggi (dibanding logam) untuk modul
alamiah dan radiasi. Daya yang dihasilkan
termoelektrik. Semikonduktor tipe-p dan tipe-n
mampu untuk menggerakan kipas angin kecil
yang disusun secara seri menjadi dasar dari
atau lampu LED. Penelitian ini menyarankan
modul termoelektrik yang berbasis material
improvisasi heat sink yang lebih baik. Paper[5]
semikonduktor[7].
memberikan saran yang sama, terutama untuk peningkatan
heat
sink
dan
minimalisasi
hambatan termal. Selain itu juga disebutkan pengaruh transfer energi karena pengaruh unmatching impedance antara hambatan dalam TEG dan hambatan beban. Dengan memperhatikan penelitian di atas maka
pada
penelitian
menggunakan
media
ini
desain
pendingin
TEG
air
mengalir sehingga diharapkan meningkatkan performa
heat
sink.
Disamping
itu,
perhitungan terhadap hambatan beban yang perlu dipasang juga diperhatikan agar transfer energi optimal. Modul termoelektrik merupakan sebuah susunan material termoelektrik yang dapat mengkonversi energi panas yang melewati tersebut
menjadi
energi
listrik.
Karakteristik dari sebuah modul termoelektrik tergantung pada efek Seebeck, efek Peltier, dan efek Thompson[6]. Menurut Seebeck perbedaan potensial timbul dalam sirkuit dari dua material penghantar
yang
berbeda
jika
kedua
sambungan dijaga pada suhu yang berbeda [6]. =
Gambar 1. adalah skema dasar modul termoelektrik
dengan
couple
tunggal
(thermopile). Dua material semikonduktor tipep
dan
tipe-n
disusun
sedemikian
rupa,
kemudian kalor dialirkan dari satu reservoir dan keluar dari reservoir yang lain. Pergerakan
2. Karakteristik Modul Termoelektrik
modul
Gambar 1. Skema dasar thermophile.
yang
(1)
kalor ini akan memaksa pembawa arus mayoritas
dari
tipe-p
dan
tipe-n
untuk
bersirkulasi seperti pada Gambar 1. Pergerakan ini akan menghasilkan perbedaan tegangan antara ujung material semikonduktor tipe-p dan tipe-n[8]. Parameter penting lain selain koefisien Seebeck yang mempengaruhi performa dari modul termoelektrik adalah konduktifitas listrik (σ) dan konduktifitas termal (λ). Relasi dari ketiga parameter tersebut (persamaan 2) disebut dengan Figure of Merit[7]. 3
Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 - 10
Ada
=
(2)
berbagai
macam
material
termoelektrik, misalnya BiTe, PbTe, dan SiGe. Masing-masing material memiliki nilai Z yang berbeda-beda berdasarkan suhu operasinya. Gambar 2 adalah profil nilai Z dari berbagai macam material termoelektrik sebagai fungsi suhu (T). Suhu operasi yang dimaksud adalah
Gambar 3. Struktur modul termoelektrik .
rata-rata dari penjumlahan suhu reservoir panas Mengacu
(Th) dan suhu reservoir dingin (Tc),
T=
Th + Tc 2
(3)
pada
Gambar
3
maka
masing-masing material semikonduktor tipe-p dan
tipe-n
dihubungkan
melalui
sebuah
penghantar, dimana setiap sisi terhubung ke reservoir panas dan dingin. Untuk memperkuat susunan sekaligus insulator digunakan bahan keramik. Modul termoelektrik ini kemudian digabungkan dengan reservoir panas dan dingin, seperti pada Gambar 4. Gambar 2. Figure of Merit sebagai fungsi suhu dari berbagai material Dalam
penelitian
ini,
modul
termoelektrik yang akan digunakan terbuat dari bahan bismuth telluride (Bi2Te3). Seperti dapat dilihat pada Gambar 2, Bi2Te3 memiliki nilai Z yang cukup tinggi jika dibandingkan dengan
Gambar 4. Foto prototipe TEG.
material lain.
Reservoir panas yang dibuat dalam sistem ini terbuat dari aluminium dengan 10
3. Desain Dan Pembuatan TEG Susunan
modul
termoelektrik
TEG
sirip. Sirip-sirip alumunium tersebut berfungsi
dirancang seperti pada Gambar 3. Dimana
untuk
memperluas
masing-masing thermophile terhubung secara
penangkap panas dengan lidah api. Semakin
seri. Keuntungan dari model ini adalah
luas permukaan sentuh antara reservoir panas
peningkatan tegangan keluaran yang sebanding
dan lidah api, diharapkan semakin banyak pula
dengan jumlah thermophile yang digunakan.
panas
yang
dapat
permukaan
diserap.
sentuh
Aluminium
merupakan bahan konduktor panas yang 4
Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Prototipe Generator Termoelektrik Berbahan Bakar Gas
memiliki kalor jenis dan konduktivitas panas
output daya listrik yang dihasilkan TEG (
sekitar 0,897 J/gK dan 237 W/mK secara
seperti pada persamaan 5.
berurutan.
Adapun
pengaturan suhu
dari
reservoir panas dilakukan dengan mengatur laju pembakaran gas. Untuk mengurangi jumlah energi yang terbuang ke lingkungan, digunakan glasswool sebagai isolator panas. Bagian penukar panas berikutnya adalah reservoir dingin. Pendingin dalam sistem TEG dibuat menggunakan sistem aliran air. Sebuah plat aluminium dengan tebal 2 cm diberi tiga lubang membujur sebagai tempat aliran air. Aliran air dimaksudkan untuk mempercepat
=
Dengan
dari
reservoir
panas
menuju
modul
(5)
merupakan energi yang
nilainya dapat dihitung dari nilai energi kimia pada (
bahan =
bakar
ℎ
)
yang
dibakar
Adapun nilai laju pembakaran gas diukur dengan massa gas yang mengalir dibagi waktu pembakarannya dengan asumsi seluruh massa gas terbakar sempurna menjadi energi. =
Dimana nilai
×
(6)
dapat dihitung dengan
persamaan =
termoelektrik.
(7)
=
4. Analisis Performa TEG
/
(8)
merupakan arus yang dihasilkan TEG,
Pada dasarnya sebuah TEG disusun oleh dua bagian dasar, yaitu modul termoelektrik
gas
dikalikan dengan laju pembakaran gas ( ).
penyerapan aliran panas pada reservoir dingin, sehingga kalor dapat dengan mudah mengalir
),
hambatan beban TEG, dan
adalah
dan sistem penukar panas. Sistem penukar
tegangan beban yang dihasilkan TEG. Nilai
panas terdiri dari reservoir panas yaitu ruang
dapat dihitung dengan memperhatikan geometri
pembakaran gas dan reservoir dingin yaitu
dan koefisien hambatan listrik dari bahan
aliran air sebagai pendingin. Dengan demikian
termoelektrik. R = N(R + R )
performa total TEG akan ditentukan oleh performa masing-masing bagian tersebut. Pada
R = N(
persamaan 4 ditampilkan relasi efisiensi total ηtotal yang merupakan fungsi η1, η2, η3 yang berturut-turut adalah efisiensi dari reservoir panas, reservoir dingin dan modul termoelektrik
h total = f (h1 ,h 2 ,h 3 ) Pada
penelitian
ini
karena
(4) tidak
dilakukan pengukuran efisiensi pada masingmasing bagian maka efisiensi didefinisikan sebagai rasio antara input daya dari gas
dan
)
(9)
adalah jumlah thermopile dalam modul, dan n,
dan
dan
hambatan listrik dari kaki p koefisien hambatan listrik
untuk kaki p dan n,
yang berkorelasi dengan ukuran Z.
+
,
,
adalah
geometri dari setiap kaki-kaki thermopile, secara berurutan luas penampang dan tinggi kaki semikonduktor p dan n. Seperti diungkapkan di atas, modul termolektrik yang digunakan adalah modul 5
Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 - 10
termoelektrik
berbahan
Bi2Te3,
dengan
dingin
terhadap
panas,
menggunakan
persamaan.
karakteristik ditampilkan pada Tabel 1. Tabel 1. Karakteristik Bi2Te3 [4].
a=
1 n Tci å n=i 1 Thi
(10)
Tipe P
Tipe N
Koefisien Seebeck (µV/K)
10
170
2. Penghitungan koefisien Seebeck rata-rata
Konduktivitas termal (W/m.K)
1,1
1,5
dihitung berdasar gradient dari fungsi
1,8
1,4
tegangan keluaran terhadap suhu kerja
5
Tahanan listrik ( x10 Ωm)
Dimensi
dari
modul
termoelektrik
digunakan adalah 40 × 40 × 3,7
yang dengan
128 thermopile. Adapun dimensi dari setiap thermopilenya
adalah
1,3 × 1,3 × 1,3
(dimensi untuk kaki p dan n sama). Dengan menggunakan persamaan (9), maka dapat dihitung nilai hambatan dalam
dari modul
tersebut yaitu sebesar 3,38 Ω. Nilai hambatan
ini diperlukan untuk mendapatkan transfer daya
listrik maksimal yaitu saat hambatan dalam modul termoelektrik sama dengan hambatan
dengan persamaan 1. 3. Percobaan
pengaruh
performa
TEG
terhadap variasi laju aliran massa gas, dilakukan dengan menvariasikan laju aliran massa gas yaitu: 0,0083 g/menit (A); 0,027 g/menit (B); 0,062 g/menit (C); dan 0,218 g/menit (D). Laju aliran air pendingin TEG dibuat konstan untuk setiap pengujian, yaitu 0,54 m/s. Karena digunakan 4 seri modul termoelektrik maka digunakan hambatan konstan sebesar 19,6 ohm.
beban terpasang. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk membuat prototype termoelektrik (TEG) dengan efisiensi lebih tinggi.
METODOLOGI Pada penelitian ini digunakan empat modul termoelektrik yang disusun secara seri.
Gambar 5. Susunan pengujian TEG.
Pengujian performa TEG dilakukan dalam
Percobaan dilakukan di Laboratorium Fisika, Universitas Kristen Satya Wacana pada
beberapa bagian : 1. Percobaan
kestabilan
reservoir
dingin,
bulan September 2011. Susunan pengujian
dilakukan dengan cara meningkatkan suhu
ditampilkan pada
reservoir panas dan mengukur suhu keping
digunakan adalah gas butane (Hi-Cook, LHV :
pendingin. Kestabilan dihitung berdasarkan
45,75 MJ/Kg). Pengujian TEG dilakukan pada
rasio rata-rata (oC/oC) peningkatan suhu
suhu ruang 27 oC.
6
Gambar
5.
Gas
yang
Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Prototipe Generator Termoelektrik Berbahan Bakar Gas
HASIL DAN PEMBAHASAN Data hasil pengujian TEG dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Hasil pengujian TEG pada beberapa laju aliran massa gas. Pengujian Laju aliran gas (g/menit) Qg (Watt) Th (oC) Tc (oC) Delta T (oC) VL (Volt) Pout (Watt) Efisiensi (%)
A 0,0083
B 0,027
C 0,062
D 0,218
6,35 107,2 30 ,2 77 3,898 0,77 12,12
20,58 144,67 31 113,67 5,01 1,28 6,22
47,27 172,5 31,75 140,75 6,017 1,84 3,89
166,22 193,25 33,75 159,5 6,57 2,2 1,32
Laju aliran massa gas untuk setiap
Gambar 6. Profil Suhu Reservoir Panas, Reservoir Dingin dan Selisih Suhu Untuk Variasi Laju Pembakaran Gas
Hubungan antara suhu reservoir panas dan laju aliran gas tidak menunjukan hasil yang linier. Dimana gradien suhu reservoir panas berkurang setelah laju aliran massa gas
pengukuran dihitung dengan cara mengukur
melebihi
perubahan massa gas setiap menit. Adapun
Penyebab hal ini diperkirakan ada 2 yaitu
energi masukan (Q g) dihitung menggunakan
adanya kemungkinan terbuangnya panas hasil
persamaan (6) yang dijelaskan pada bagian
pembakaran ke lingkungan dan tidak efektifnya
sebelumnya. Dari tabel di atas dapat dilihat
ruang pembakaran, sehingga tidak semua gas
bahwa kenaikan laju pembakaran gas diikuti
terbakar
dengan kenaikan suhu pada reservoir panas
lingkungan diperkirakan hanya memberi sedikit
(Th).
juga
kontribusi karena ruang pembakaran sudah
mengalami kenaikan tetapi tidak begitu besar.
disekat dengan glasswool. Sehingga faktor
Bisa dilihat pada Gambar 6, kurva hubungan
efektifitas ruang bakar diperkirakan menjadi
antara suhu reservoir panas (Th), reservoir
penyumbang
dingin (Tc), dan selisih suhu (ΔT) terhadap
efisiensi. Namun pada penelitian ini efektifitas
kenaikan laju pembakaran gas.
ruang bakar tidak diketahui performanya
Suhu
reservoir
dingin
(Tc)
0,062
habis.
g/menit
(pengujian
Terbuangnya
terbesar
dalam
C).
panas
ke
penurunan
relatif
karena tidak dilakukan pengukuran aliran udara
konstan untuk setiap laju pembakaran gas
yang masuk. Penutupan glasswool yang cukup
menunjukkan bahwa pendingin yang dibuat
rapat diperkirakan membuat aliran pasokan
bekerja stabil pada rentang laju aliran massa
udara menurun, akibatnya pembakaran tidak
gas tersebut. Perhitungan dengan persamaan 10
efisien karena terlalu kaya bahan bakar. Kurva
Suhu
reservoir
dingin
yang
C/oC. Akan
perbandingan udara dan bahan bakar yang ideal
tetapi, untuk suhu pada reservoir panas
ditampilkan pada Gambar 7[9]. Dari model
menunjukkan hasil yang berbeda.
stoikiometri ideal ini kemungkinan daerah kerja
mendapatkan nilai
= 0.21
o
percobaan berada pada daerah yang diarsir
7
Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 - 10
menuju ke arah kiri atau berada di campuran
dengan profil dari perbedaan suhu yang dicapai
kaya (rich).
(ΔT). Dengan demikian ada kemungkinan timbulnya ‘knee’ pada kurva tersebut bukan disebabkan karakteristik material termoelektrik namun lebih pada efektifitas ruang bakar (seperti
dijelaskan
pada
paragraph
sebelumnya). Daya maksimal secara teoritis diberikan oleh persamaan 11. * = Pout
Gambar 7. Rasio campuran bahan bakar dan udara terhadap energi yang dihasilkan.
2 DT 2 m 2 S pn
(11)
4 RT
Dengan m adalah jumlah thermophile dan Spn adalah koefisien Seebeck yang sudah diberikan di atas maka untuk ∆ tertentu dapat
dihitung dayanya. Kurva hasil antara Pout dan Pout* ditampilkan pada Gambar 9. Regresi Linear kurva tersebut menunjukan korelasi
yang sangat baik (R=0.998) sehingga dapat dijelaskan
bahwa
termoelektrik Gambar 8a. Profil perbedaan suhu dan daya keluaran untuk beberapa variasi laju aliran gas.
karakteristik
sesuai
material
dengan
yang
diperhitungkan. Hanya saja gradien kurva tersebut
tidak
menunjukan
sama
adanya
dengan
1,
perbedaan
yang
koefisien
Seebeck antara acuan dan prototipe. Nilai koefisien Seebeck prototipe dapat diperkirakan dengan menghitung gradient fungsi pada Gambar 8b. Dari hasil perhitungan diperoleh nilai koefisien Seebeck rata-rata untuk setiap kaki semikonduktor adalah 62,5 μV/K. Dimana Gambar 8b. Profil tegangan beban dan daya keluaran untuk beberapa perbedaan suhu.
Daya listrik yang dihasilkan dihitung menggunakan persamaan (7) dan (8).
Pada
penelitian ini daya maksimal yang dapat dihasilkan
adalah
2,2
Watt,
yaitu
pada
pengujian D. Pada Gambar 8a, profil daya (Pout) yang dihasilkan juga menunjukkan kemiripan 8
nilai
tersebut
merupakan
nilai
koefisien o
Seebeck untuk jangkah suhu 100 C sampai 200 oC.
Perancangan, Pembuatan dan Pengujian Prototipe Generator Termoelektrik Berbahan Bakar Gas
Gambar 9. Perbandingan daya terukur P dan prediksi P*.
Karena
karakteristik
Gambar 10. Hubungan antara efisiensi generator dan laju aliran massa gas tidak terbakar terhadap laju aliran bahan bakar.
material
termoelektrik terbukti masih sesuai dengan perkiraan teori maka kemungkinan penyebab timbulnya ‘knee’ ada pada efektifitas ruang bakar.
Gambar
10
memberikan
kurva
penurunan efisiensi seiring dengan peningkatan laju aliran gas. * = v gas
Pgas - Pout
Gambar 11. Hubungan antara efisiensi TEG dan suhu operasi.
(12)
LHV
Pada peramaan 12, jika diasumsikan sisa energi gas yang tidak terkonversi menjadi
KESIMPULAN DAN SARAN
listrik adalah laju massa gas yang tidak terbakar
Kesimpulan
∗
) , maka dapat diperkirakan kurva laju
Sebuah generator termoelektrik (TEG)
massa gas yang tidak terbakar terhadap
telah berhasil dibuat dan diuji. Dari hasil
efisiensi seperti pada Gambar 10. Terlihat
pengujian diperoleh kesimpulan bahwa :
bahwa penurunan efisiensi berhubungan erat
1.
(
Saat laju aliran gas diperbesar, terjadi
dengan laju aliran massa gas yang tidak
penurunan efisiensi TEG meskipun daya
terbakar.
listrik
yang
dihasilkan
mengalami
Hasil lain, jika dilihat dari Gambar 11,
kenaikan. Hal ini kemungkinan akibat
efisiensi TEG juga turun pada suhu operasi
rancangan ruang bakar gas yang belum
( =
efektif sehingga tidak semua gas dapat
sejalan
) yang semakin tinggi. Hal tersebut dengan
karakteristik
dari
modul
termoelektrik seperti yang ditunjukan pada Gambar 1, dimana nilai Z dari Bi2Te3 turun di atas suhu operasi 300 K.
terbakar sempurna. 2.
Rancangan reservoir dingin telah bekerja dengan baik terlihat dari kestabilan suhu yang terjaga konstan meski
terjadi
peningkatan suhu reservoir panas.
9
Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 11 No. 1 Juni 2012 : 1 - 10
3.
Prototipe dapat mencapai efisiensi total
Conversion and Management 2005;46:1631-
yang cukup tinggi sampai dengan 12,12%
1643.
dengan daya listrik maksimal sebesar 2,2
[4] Mastbergen, D., Willson, B., 1998, Generating
Watt.
Light from Stoves using a Thermoelectric o
4.
Pada rentang suhu 100 - 200 C nilai
Generator, Engines and Energy Conversion
koefisien Seebeck terukur sebesar 62,3
Laboratory, CSU, Colorado
µV/K.
[5] O’Hanley, H., 2009, Performance of a Stove Mounted Thermoelectric Generator, Measurement and Instrumentation, MIT, USA
Saran dapat
[6] Culp, Archie, W., 1984, Principles of Energy
bekerja dengan baik namun perlu dilakukan
Convertion. Diterjemahkan oleh Darwin Sitompul
perbaikan, terutama pada ruang bakar gas untuk
dan Khusnul Hadi dengan judul Prinsip-prinsip
mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi.
Konversi Energi. Jakarta, Erlangga.
Dengan
demikian
prototipe
[7] Kania, Thomas,
Dreizler,
A., 2009,
DAFTAR PUSTAKA
Investigation of a Micro Combustion Chamber
[1] Kementrian ESDM, 2011, Membangun
for
Sinergi untuk Menghadapi Gejolak Ekonomi,
Proceedings of the European Combustion
Jakarta.
Meeting 2009
[2]
Direktorat
Jenderal
Pengolahan
dan
a
Thermoelectric
Energy
Converter.
[8] Djafar, Zuryati, Putra , N., dan Koestoer,
Pemasaran Hasil Pertanian, 2009, Pemanfaatan
R.A.,
Limbah dan Kotoran Ternak menjadi Energi
Pengembangan
Biogas, Seri Bioenergi Pedesaan, Departemen
sebagai Sumber Listrik, Seminar Nasional
Pertanian
Tahunan
[3] Nuwayhid,
Rida,
Y.,
Shihadeh,
A.,
2010,
Kajian
Eksperimental
Generator
Termoelektrik
Teknik
Mesin
(SNTTM)
ke-9,
Palembang
Ghaddar, N., Develeopment and testing of a
[9] Knodel, J.R., Reed, 1993, In Search of
domestic woodstove thermoelectric generator
Optimum Fuel Savings, ASME Energetics
with
10
natural
convection
cooling,
Energy
Division, Cleaveland