## PENGARUH TEMPERATUR AIR YANG DIDINGINKAN AC DAN TEMPERATUR AIR RADIATOR TERHADAP OUTPUT DAYA THERMOELECTRIC GENERATOR
Asep Pranoto, Imam Muda Nauri, Sumarli Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang Jl. Semarang 5, Malang (65145) Email: aseppranoto78@gmail.com
Abstrak: Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh beda temperatur air yang didinginkan AC dan temperatur  air  radiator  terhadap output daya thermoelectric  generator. Penelitian  ini  menggunakan  metode eksperimental pada 12 buah thermoelectric generator yang dirangkai seri, dipasang pada mesin Honda Jazz i-VTEC. Air  radiator  dengan  temperatur  80-90 ℃ sebagai  pemanas thermoelectric dan  air  yang  didinginkan  AC  dengan temperatur  17-27 ℃ sebagai  pendingin.  Hasil  penelitian  didapatkan  beda  temperatur  minimum  53 ℃ menghasilkan 0,0007 Ampere, 2,52 Volt dan 1,764 miliWatt. Kemudian dengan beda temperatur maksimum 73 ℃ menghasilkan  0,00246  Ampere,  4,35  Volt dan  10,701  miliWatt.  Kesimpulan  penelitian  ini  yaitu  ada pengaruh beda temperatur terhadap output daya thermoelectric generator .
Kata Kunci: Temperatur air yang didinginkan AC, temperatur air radiator, thermoelectric generator
Abstract : This study aims to determine the effect of differences in temperature of water-cooled by AC and radiator water temperature on the thermoelectric generator power output. This study used an experimental method on 12 thermoelectric generators in series, mounted on a Honda Jazz i-VTEC engine. Radiator water with a temperature of 80-90 ℃ as a thermoelectric heater and water- cooled by AC with a temperature of 17-27 ℃ as a coolant. The results showed that a minimum temperature difference of 53 ℃ resulted in 0,0007 Ampere, 2,52 Volt, and 1,764 milliWatt. Then with a maximum temperature difference of 73 ℃ produces 0,00246 Ampere, 4,35 Volts, and 10,701 milliWatt. The conclusion of this study is that there is an effect of temperature differences on the power output of the thermoelectric generator.
Keywords : AC cooled water temperature, radiator water temperature, thermoelectric generator
Sumber daya alam dari fosil terus digali agar kebutuhan energi dunia terus tercukupi. Namun  sumber  energi  fosil  ini  sifatnya terbatas dan suatu saat akan habis. Salah satu contoh  penggunaanya  yakni  bahan  bakar minyak  (bbm)  untuk  menggerakkan  mesin industri,  transportasi  dan  lain  sebagainya. Konsumsi bbm di indonesia setiap tahunnya mengalami  kenaikan.  Sebagai  contoh konsumsi  bbm  selama  masa  posko  nasional esdm  dalam  menghadapi  hari  raya  idul  fitri 1440 h (21 mei-17 juni 2019) mencapai 2,87 juta kiloliter (kl). Dengan rerata harian sebesar 102,56 ribu kl per hari.
Bbm  dibakar  di  dalam  suatu  mesin untuk menghasilkan energi panas dan tekanan yang tinggi untuk diubah menjadi energi gerak. Energi  panas  yang  dihasilkan  mesin pembakaran dalam (internal  combustion  engine) , hanya  25%  energi  yang  dimanfaatkan  secara efektif.  Sedangkan  75%  lainnya  terbuang
dengan  rincian  34%  di  gas  buang,  32%  di sistem pendinginan (radiator), 6% gesekan di dalam  mesin,  dan  3%  saat  pemompaan. Limbah  kalor  dari  mesin  kendaraan dikategorikan berada di kisaran rendah hingga menengah  (80 – 240 ℃) . Adapun  klasifikasi limbah  kalor  dibagi  menjadi  3  yakni  tingkat tinggi  (590 ℃ sampai  1650 ℃), tingkat menengah (200 ℃ sampai 590 ℃), dan tingkat rendah  (25 ℃ sampai  200 ℃) . Namun  dari energi  panas  yang  terbuang  tersebut  ada potensi untuk  dimanfaatkan  yaitu  dengan mengkonversinya  menjadi  energi  listrik menggunakan teknologi thermoelectric generator.
Gambar 1. Neraca Panas Pada Mesin Pembakaran Dalam Thermoelectric generator merupakan  suatu alat  yang  dapat  mengubah  energi  secara langsung yaitu dari energi panas menjadi energi listrik (puspita,  s.c.,  sunarno,  h.,  indarto,  b.,
2017). Efek seebeck , efek peltier , dan efek thomson merupakan  yang  mempengaruhi  bekerjanya thermoelectric  generator (tang,  2016). Efek  yang menyebabkan terjadinya tegangan listrik akibat perbedaan  suhu  pada  dua  jenis  logam dinamakan efek seebeck. Efek peltier merupakan kebalikan  dari  efek seebeck .  Jika  terdapat  dua logam berbeda disambung dan dialirkan arus listrik,  maka  fenomena  pompa  kalor  akan terjadi (sawitri, 2019). Sedangkan efek thomson berbeda  dengan  efek seebeck dan  efek peltier , dimana  efek thomson dapat  diukur  secara langsung  untuk  masing-masing  material. Sedangkan  efek peltier dan  efek seebeck hanya dapat  ditentukan  untuk  material  yang berpasangan (sulistiyanto, 2014).
Konsep seebeck dapat  diilustrasikan ketika dua buah logam semikonduktor berbeda yang tersambung berada di lingkungan dengan temperatur berbeda, maka arus listrik atau gaya gerak  listrik  akan  mengalir  pada  sambungan logam  tersebut (min,  g.,  &  roe,  d.m.,  1994). Gaya gerak listrik yang terjadi tersebut adalah gaya  gerak  listrik  termo  dan  elemen  termo sebagai sumbernya (karim, s., & sunardi, 2003).
Thermolectric generator terdiri  dari  bahan semikonduktor  tipe-n  dan  semikonduktor tipe-p.  Pada thermoelectric  generator tipe  tec1 12706 tersusun dari bi 2 te 3 tipe-p dan bi 2 te 3 tipe- n. Setiap tipe semikonduktor tersebut memiliki fungsi masing-masing untuk mengalirkan kalor sehingga dapat menghasilkan tegangan listrik. Elektron  semikonduktor  tipe-n  akan  tertarik ke  bagian  bertemperatur  tinggi.  Kemudian tertarik ke muatan pada material semikonduktor  tipe-p  dan  mengalir  sehingga menghasilkan beda potensial serta arus listrik.
Kalor  juga  mengalir  dan  dibuang  dari  salah satu  ke  sisi  lainnya. Ketika  terjadi  beda potensial  atau  tegangan  listrik  maka  akan timbul  arus  listrik. Nilai  beda  potensial  yang didapatkan  sebanding  lurus  dengan gradient temperatur yang terjadi (ryanuargo, 2013). Rumusan  masalah pada  penelitian  ini yaitu apakah ada pengaruh beda temperatur air yang  didinginkan  ac  dan  temperatur  air radiator  terhadap output daya thermoelectric generator? Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini yaitu  untuk  mengetahui  pengaruh  beda temperatur  air  yang  didinginkan  ac  dan temperatur  air  radiator  terhadap output daya thermoelectric generator. Kemudian manfaat yang diharapkan  dari  penelitian  ini  yaitu memberikan  alternatif  teknologi  pembangkit listrik  dengan  memanfaatkan  energi  panas yang  terbuang  pada  sistem  pendingin  mesin kendaraan.
Penerapan thermoelectric  generator sebagai pembangkit  listrik  sudah  pernah  dilakukan seperti yang dilaukan oleh klara, s., & sutrisno, (2016). Penelitian  tersebut  didapatkan kesimpulan bahwa dengan perbedaan suhu 39 ºc dan pada kondisi putaran mesin 2500 rpm dengan  menggunakan  6  buah thermoelectric generator yang dirangkai seri menghasilkan daya yang  lebih  besar  dibandingkan  dengan rangkaian parallel yaitu 68,88 watt (klara, s., & sutrisno. 2016).
Penelitian  lain  yang  sejenis  yaitu  yang dilakukan  oleh pratama  (2018).  Tegangan tertinggi  yang  dihasilkan yaitu  pada  kondisi putaran  mesin  3000  rpm  dengan thermoelectric generator dirangkai  secara  seri. Thermoelectric generator tipe  tec1-12706  menghasilkan tegangan  15,01 volt  sedangkan  tipe  sp  1848 27145  sa  menghasilkan  tegangan  13,48  volt. Kemudian  pada  putaran  mesin  yang  sama dengan  rangkaian  ditambahkan  beban, thermoelectric generator tipe tec1-12706 menghasilkan tegangan tertinggi dibandingkan dengan  tipe  yang  lainnya  yaitu  2,65  volt. Sedangkan arus listrik tertinggi dihasilkan oleh thermoelectric  generator tipe sp  1848  27145  sa dengan  menggunakan  rangkaian  seri 0,24 ampere. Kemudian untuk daya listrik tertinggi dihasilkan oleh thermoelectric generator tipe tec1- 12706 dengan  menggunakan  rangkaian  seri seri  sebesar  0,6095  watt. Besarnya  nilai  daya
yang  dihasilkan  setiap thermoelectric  generator berbanding  lurus  dengan  besarnya  nilai  beda temperatur (pratama, a.p, 2018).
Julianto  (2016)  dengan  memanfaatkan perbedaan  suhu  yang  terjadi  pada  sistem pendingin mesin di kapal untuk mendapatkan pembangkit listrik alternatif. Didapatkan data bahwa  dengan  beda  temperatur  minimum 20 ℃ maka akan menghasilkan daya sebesar 0,8 watt.  Kemudian  dengan  beda  temperatur maksimal 65 ℃ maka akan menghasilkan daya sebesar 40 watt (Julianto, T., 2016).

## METODE PENELITIAN
Metode  eksperimental  digunakan  pada penelitian  ini. Karena  ditujukan  untuk mengetahui  seberapa  besar  pengaruh  beda temperatur terhadap  daya output thermoelectric generator. Adapun  alur  penelitian  yang dilakukan yaitu:
Gambar 2. Diagram Alur Penelitian
Alat Dan Bahan Penelitian ini memerlukan peralatan dan bahan sebagai berikut:
A. Thermoelectric  generator tipe tec1- 12706 B. Pipa silinder stainless steel C. Pipa persegi stainless steel D. Upper hose radiator
E. Waterblock F. Radiator watercooling waterblock G. Slang H. Pompa air I. Avometer digital
J. Thermometer

## Skema Pengujian
Berikut ini adalah desain alat dan skema pengujian alat thermoelectric generator .
Gambar 3. Desain Alat Uji Termoelektrik
Keterangan: 1. Tutup atas
2. Pipa persegi stainless steel 3. Termoelektrik tipe tec1-12706 4. Tutup bagian samping 5. Waterblock
6. Pipa persegi stainless steel
Gambar 4. Skema Pengujian Alat

## Pelaksanaan Pengujian
Berikut  langkah-langkah  dalam  proses pengambilan data:
1. Pastikan  alat  uji  termoelektrik terinstalasi dengan benar yaitu sesuai dengan gambar 2 serta termoelektrik berjumlah  12  buah  yang  dirangkai secara seri.
2. Menginstalasi  alat  uji  termoelektrik pada kendaraan serta memasang alat ukur  pengambil  data  seperti termometer,  avo  meter,  dan  beban sesuai dengan gambar 3.
3. Menghidupkan termometer dan  avo meter.
4. Mengalirkan  air  ke  dalam waterblock sebagai pendingin.
5. Sebelum  mesin  mobil  dihidupkan, pastikan air coolant radiator cukup dan masuk ke dalam alat uji termoelektrik.
6. Hidupkan mesin dan tunggu hingga mencapai suhu kerja mesin ( ℃) .
7. Nyalakan pompa air untuk mengalirkan  air  yang  didinginkan oleh ac.
8. Setelah  suhu  mesin  mencapai  suhu kerjanya  hidupkan  ac  mobil.  Atur temperatur ac dan kecepatan blower untuk  didapatkan  suhu  air  yang diinginkan  sesuai  dengan  tabel instrumen  penelitian.  Kemudian catat hasil pengukuran thermometer dan avo meter. Matikan AC, mesin, alat ukur thermometer dan avometer).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
. Gambar  4.  Pengaruh  Beda  Temperatur  (X) Terhadap Output Daya Thermoelectric Generator (Y ) Grafik  pada  gambar  4  diketahui  hasil penelitian dengan jumlah sampel 30 meliputi temperatur  yang  terdiri  dari  temperatur  air yang didinginkan AC, temperatur air radiator dan  beda  temperatur.  Beda  temperatur didapatkan  dari  selisih  temperatur  air  yang didinginkan  AC  dan  temperatur  air  radiator. Pada  penelitian  ini  satuan  temperatur  yang digunakan  yaitu ℃ .  Kemudian  ouptut thermoelectric generator terdiri dari tegangan, kuat  arus  dan  daya.  Output  daya thermoelectric  generator  didapatkan  dari perkalian tegangan dan kuat arus thermoelectric  generator  yang  dihasilkan menggunakan rumus dasar daya listrik. Satuan tegangan yang digunakan yaitu volt. Kemudian satuan kuat arus yang digunakan yaitu ampere. Sedangkan untuk satuan daya yang digunakan adalah miliwatt.
Grafik pada gambar 4 menjelaskan hasil pengukuran alat thermoelectric genarator yang diinstalasi pada mesin kendaraan. Air radiator sebagai pemanas sisi thermoelectric generator, sedangkan  air  yang  didinginkan  AC  sebagai pendingin sisi  lain  thermoelectric  generator. Berdasarkan  grafik  pada  gambar  4 menunjukkan hasil penelitian bahwa semakin besar  nilai  beda  temperatur  maka  nilai  kuat arus,  tegangan  dan  daya  thermoelectric genartor  semakin  meningkat  juga.  Dengan adanya beda temperatur minimum yaitu 53 ℃ menghasilkan  0,0007 Ampere,  2,52  Volt  dan 1,764  mili  Watt.  Kemudian  dengan  beda
0 2 4 6 8 10 12 Ou tp ut Da ya T he rm oe le ctr ic Ge ne ra to r (M iliw att ) Beda Temperatur (℃) Pengaruh Beda Temperatur Terhadap Output Daya
Thermoelectric Generator
temperatur  maksimum  73 ℃ menghasilkan 0,00246  Ampere,  4,35  Volt  dan  10,701  mili Watt. Dengan  hasil  arus,  tegangan  dan  daya output thermoelectric generator diatas nilainya masih jauh dibawah nilai dari penelitian yang dilakukan  oleh  Klara  &  Sutrisno  (2016). Walaupun  pada  penelitian  tersebut  ada kesamaan  dengan  penelitian  ini  yaitu menggunakan  thermoelectric  generator  yang dirangkai  secara  seri.  Namun  jumlah thermoelectric  generator  pada  penelitian tersebut  hanya  menggunakan  6  buah sedangkan pada penelitian ini menggunakan 12 buah. Dengan perbedaan suhu 39 ºC dan pada kondisi  putaran  mesin  2500  RPM  dengan menggunakan 6 buah thermoelectric generator yang  dirangkai seri  tersebut  dapat menghasilkan  daya sebesar  68,88  Watt. Perbedaan  daya  yang  dihasilkan  dengan penelitian  ini  dipengaruhi  oleh  beberapa  hal seperti penerapan alat, bahan yang digunakan atau  faktor  lain. Klara  &  Sutrisno  (2016) menerapkan alatnya dipasang pada sistem gas buang  mesin  diesel  sebagai  pemanas.  Serta menggunakan heat sink untuk bagian pendingin thermoelectric  generator.  Sedangkan  pada penelitian ini diterapkan pada sistem pendingin mesin  bensin  dengan  air  radiator  sebagai pemanasnya  serta  menggunakan  waterblock yang dialiri oleh air yang didinginkan AC untuk sebagai pendingin thermoelectric generator.
Dalam  penelitian  Pratama  (2018), tegangan  tertinggi yang  dihasilkan yaitu  pada kondisi  putaran  mesin  3000  rpm  dengan thermoelectric generator dirangkai secara seri. Thermoelectric  generator  tipe  TEC1-12706 menghasilkan tegangan 15,01 volt sedangkan tipe SP 1848 27145 SA menghasilkan tegangan 13,48 volt. Kemudian pada putaran mesin yang sama  dengan  rangkaian  ditambahkan  beban, thermoelectric  generator  tipe  TEC1-12706 menghasilkan tegangan tertinggi dibandingkan dengan  tipe  yang  lainnya  yaitu  2,65  volt. Sedangkan arus listrik tertinggi dihasilkan oleh thermoelectric generator tipe SP 1848 27145 SA dengan menggunakan rangkaian seri 0,24 ampere. Kemudian untuk daya listrik tertinggi dihasilkan  oleh  thermoelectric  generator  tipe TEC1-12706 dengan menggunakan rangkaian seri seri sebesar 0,6095 Watt. Tegangan yang
dihasilkan  pada  penelitian  ini  lebih  besar dibandingkan  dengan  penelitian  yang dilakukan Pratama (2018), pada penelitian ini didapat tegangan terbesarnya 4,35 Volt dengan beda temperatur 73 ℃ . Dalam  penelitian  Julianto  (2016), didapatkan  hasil  data  bahwa  dengan  beda temperatur minimum
20 ℃ maka menghasilkan daya sebesar 0,8 watt. Kemudian dengan beda temperatur maksimal 65 ℃ maka akan  menghasilkan  daya  sebesar  40  watt. Sedangkan  pada  penelitian  ini  dengan  beda temperatur yang sama yaitu 65 ℃ hanya dapat menghasilkan 5,1528 milli watt. Pada  penelitian  ini  setiap  penambahan 1% tingkat beda temperatur, maka output daya thermoelectric  generator  akan  meningkat sebesar 0,458 mili Watt. Adapun nilai konstan sebesar -24,157,  artinya  jika  tidak  ada  beda temperatur  (X)  maka  nilai  output  daya thermoelectric  generator  (Y)  adalah -24,157 mili Watt. Nilai konstan yang bernilai negatif menandakan bahwa output daya thermoelectric generator belum terbangkitkan. Output  daya  thermoelectric  generator  akan bangkit jika beda temperatur minimum 53 ℃ . Dengan  demikian  hal  tersebut  sesuai  dengan hukum Seebeck yang dikenalkan oleh ilmuan Jerman yang bernama Thomas Johan Seebeck pada tahun 1821 . Konsep seebeck dapat  diilustrasikan ketika dua buah logam semikonduktor berbeda yang tersambung berada di lingkungan dengan temperatur berbeda, maka arus listrik atau gaya gerak  listrik  akan  mengalir  pada  sambungan logam tersebut (Min, G., & Roe, D.M., 1994). Gaya gerak listrik yang terjadi tersebut adalah gaya  gerak  listrik  termo  dan  elemen  termo sebagai  sumbernya  (Karim,  S.,  &  Sunardi, 2003)

## PENUTUP
Kesimpulan Berdasarkan  pengukuran,  perhitungan dan  analisa  yang  telah  dilakukan  peneliti kesimpulan  yang  didapatkan  yaitu  ada pengaruh beda temperatur temperatur air yang didinginkan AC dengan temperatur air radiator terhadap output daya thermoelectric  generator . Rangkaian  12  buah thermoelectric  generator dirangkai  seri  dengan  memanfaatkan  air
radiator  sebagai  pemanas  dan  air  yang didinginkan  AC  sebagai  pendinginnya sehingga  dapat  menghasilkn  energi  listrik. Dalam  penelitian  ini  rangkaian  tersebut denagn  beda  temperatur  minimum  53 ℃ menghasilkan  0,0007 Ampere,  2,52  Volt  dan 1,764  mili  Watt.  Kemudian  dengan  beda temperatur  maksimum  73 ℃ menghasilkan 0,00246  Ampere,  4,35  Volt  dan  10,701  mili Watt. Setiap  penambahan  1%  tingkat  beda temperatur,  maka output daya thermoelectric generator akan  meningkat  sebesar  0,458  mili Watt. Apabila tidak terjadi beda temperatur di kedua  sisi thermoelectric  generator, maka  nilai konstan output daya thermoelectric  generator sebesar -24,157 mili Watt. Nilai konstan yang bernilai negatif menandakan bahwa output daya thermoelectric  generator belum  terbangkitkan. Output daya thermoelectric generator akan bangkit jika  beda  temperatur  minimum  53 ℃ .  Dari penelitian ini juga didapatkan persamaan Y = - 24,157 + 0,458  X.  Dimana  Y  adalah output daya thermoelectric generator, sedangkan X adalah beda  temperatur  antara  temperatur  air  yag didinginkan AC dan temperatur air radiator . Tegangan,  kuat  arus  dan  daya  yang dihasilkan rangkaian thermoelectric generator pada penelitian ini masih kecil sehingga belum dapat menyuplai baterai atau sistem kelistrikan yang membutuhkan daya listrik yang besar. Namun dengan  hasil  tersebut  sudah  mampu menyalakan lampu LED. Adapun cara untuk mendapatkan  tegangan,  kuat  arus  dan  daya yang lebih besar yaitu dengan cara menambah jumlah thermoelectric  generator, menggantinya dengan kualitas yang lebih baik seperti tipe SP 1848  27145  SA,  atau  dengan  menambahkan rangkaian penyetabil tegangan.
Saran Hasil  penelitian  ini  dapat  dijadikan rujukan ilmu pengetahuan di bidang otomotif untuk  diterapkan  pada  sistem  suplai  dan pengisian  kelistrikan  pada  kendaraan khususnya pada electric car atau electric motor bike .

## DAFTAR RUJUKAN
Julianto,  T.  2016. Pemanfaatan  Perbedaan Temperatur  Pada  Main  Engine  Cooling System    Sebagai  Energi  Alternatif  Untuk
Pembangkit  Listrik  Di  Kapal .  Skripsi: Surabaya: Fakultas Ilmu Kelautan ITS. Karim,  S.,  &  Sunardi.  2003. Penentuan Elektromotansi  Termal  Beberapa  Jenis Termokopel  Dengan  Pasangan  Logam  Yang Bervariasi  (Upaya Untuk  Mendapatkan Pasangan  Logam  Yang  Terbaik  Untuk Termokopel) . Jurnal FMIPA UPI. Klara, S., & Sutrisno. 2016. Pemanfaatan Panas Gas  Buang  Mesin  Diesel  Sebagai  Energi Listrik . Volume 14, No 1. Hal 113-128. Makassar. Min,  G.,  &  Roe,  D.M.  1994. Handbook  of thermoelectrics,  Peltierdevices  as  generator . Florida: CRC Press LLC.
Pratama,  A.P.  2018. Studi  Eksperimental Termoelektrik Generator Tipe SP 184827145 SA Dan TEC1-12706 dengan Variasi Seri dan Paralel Pada Supra X 125 CC .  Tidak  diterbitkan. Surakarta:  FT UMS.
Puspita,  S.C., Sunarno, H., Indarto, B. 2017. Generator  Termoelektrik  Untuk  Pengisian Aki .  Volume  13,  No  2.  Hal  84-87. Surabaya.
Ryanuargo,  Anwar,  S.,  &  Sari,  S.P.  2013. Generator Mini dengan Prinsip Termoelektrik dari  Uap  Panas  Kondensor  pada  Sistem Pendingin .  Jurnal  Rekayasa  Elektrika, 10(4), 180 – 185.
Sawitri,  R.  A.  2019. Pengaruh  Zn  Terhadap Struktur  Dan  Sifat  Termoelektrik  Material Skutterudites Co4-xZnxSb12 Menggunakan Metode  Sintesis  Modified  Polyol .  Malang: FMIPA UM. Sulistiyanto, N. 2014. Pemodelan Sistem Pendingin Termoelektrik  pada  Modul    Superluminance LED . Jurnal EECCIS 8, 67-72.
Tang, Y. 2016. Thermoelectric Skutterudites: Why  and  How  High  ZT  Can  Be  Achieved (Ph.D.  Thesis ).  California  Institute  of Technology