Jurnal ASIIMETRIK : Jurnal Ilmiah Rekayasa & Inovasi Volume 1.2, JULI 2019 p-ISSN: 2 655 1861 Website : http://journal.univpancasila.ac.id/index.php/asiimetrik/ Email : asiimetrik@univpancasila.ac.id

## ANALISIS ENERGI LISTRIK DARI PANAS KONDENSOR AIR CONDITIONER DENGAN INSULASI DAN GENERATOR TERMOELEKTRIK

## Electrical Energy Analysis of Air Conditioner Condenser Heat with Insulation and Thermoelectric Generator
Sri Poernomo Sari 1 *, Depi Kurniawan Saputra 1 dan Donawan 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Gunadarma, Jl. Margonda Raya no. 100, Indonesia

## Informasi artikel
Diterima: 11/05/2019 Direvisi  : 17/05/2019 Disetujui: 20/05/2019

## Abstrak
Tujuan penelitian adalah menganalisis energi termal yang dihasilkan dari kondensor air conditioner menjadi energi listrik dengan insulasi dan generator termoelektrik. Ducting bahan plat aluminium dengan ketebalan 1.2 mm berbentuk silinder, diameter 355 mm, panjang 100 mm  dan  200  mm  digunakan  untuk  menampung  udara  panas  dari kondensor. Ducting dihubungkan  dengan  sisi  panas  generator termoelektrik,  heatsink  dan  fan  dipasang  di  bagian  sisi  dingin termoelektrik  untuk  menjaga  kestabilan  temperatur.  Pengujian dilakukan  untuk ducting menggunakan  insulasi glasswool dan rockwool dengan ketebalan 4 mm. Pengujian untuk ducting 100 mm menggunakan insulasi rockwool dan glasswool dengan ketebalan 4 mm menghasilkan daya listrik rata-rata 0.018 dan 0.015 Watt, ducting 200 mm menghasilkan 0.015 dan 0.012 Watt. Daya listrik rata-rata yang dihasilkan dari panas kondensor untuk ducting 100 mm dan 200 mm dengan  insulasi rockwool 26.76%  dan  25.25%  lebih  besar  dari  pada glass wool .
Kata  Kunci: Energi  listrik,  kondensor,  air  conditioner,  insulasi,  generator termoelektrik.

## Abstract
The purpose of the research is analyzing the thermal energy produced from air conditioner condenser into electrical energy with insulation and  thermoelectric  generator.  Ducting  aluminum  plate  with  a thickness of 1.2 mm in the shape of a cylinder, diameter of 355 mm, length  of  100  mm  and  200  mm  is  used  to  hold  hot  air  from  the condenser.  Ducting  is  connected  to  the  thermoelectric  generator heat  side,  heatsinks  and fans  are  installed on the  cold  side of the thermoelectric to maintain temperature stability. Tests are carried out  for  ducting  using  rockwool  and  glass  wool  insulation  with  a thickness of 4 mm. Testing for 100 mm ducting using rockwool and glass wool insulation with a thickness of 4 mm produces an average electric  power of 0.018  and  0.015 Watt,  200 mm  ducting  produces 0.015  and  0.012  Watt.  Power  generated  from  condenser  heat  for ducting 100 mm and 200 mm with rockwool insulation are 26.76% and 25.25% greater than glass wool.
Keywords: Electric  energy,  condenser,  air  conditioner,  insulation, thermoelectric generator.
* Penulis Korespondensi : Handphone: 0858 8042 3336 email : sri_ps@staff.gunadarma.ac.id

## 1. PENDAHULUAN
Peningkatan kebutuhan manusia untuk memenuhi suatu tingkat kualitas hidup tidak dapat  dihindari.  Potensi  sumber  daya  alam yang  ada  senantiasa  dapat  selalu  diekspos oleh  manusia  guna  memenuhi  kebutuhan hidupnya,  namun  tidak  selamanya  manusia menggantungkan diri dari sumber daya alam tersedia  di  bumi  karena  sifatnya  terbatas. Upaya  dilakukan  dengan  cara  menghemat energi  atau  menggunakan  kembali  energi yang  telah  digunakan  sebelumnya.  Metode konservasi  energi  yang  tepat  dapat memperpanjang  masa  habis  sumber  energi berbahan  dasar  sumber  daya  alam.  Sektor perindustrian  membutuhkan  sumber  energi listrik dimana salah satu sumber pembangkit listrik  adalah  sumber  daya  alam  namun membutuhkan  sumber  energi  bahan  bakar fosil.
Secara  umum  efisiensi  termal  masih berlangsung  sangat  rendah,  yang  lain merupakan panas yang dibuang ke lingkungan.  Energi  listrik  dapat  disalurkan kembali  ke  berbagai  kebutuhan  instrumen berdaya  listrik  dengan  pemanfaatan  panas buang  yang  besar  ke  lingkungan  ini. Penggunaan  air  conditioner  menghasilkan energi  panas  dari  kerja  kondensor.  Panas kondensor  akan  ke  atmosfir  dan  menjadi polusi  termal.  Panas yang  tidak terpakai  ini berada  pada  kisaran  rendah  antara temperatur 25 o C hingga 200 o C. Energi termal yang  terbuang  dapat  dimanfaatkan  dengan bantuan  generator  termoelektrik  menjadi pilihan untuk mengkonversikan energi termal yang terbuang menjadi energi listrik. Tujuan penelitian adalah menganalisis energi termal yang dihasilkan dari kondensor air conditioner  menjadi  energi  listrik  dengan insulasi dan generator termoelektrik.

## 2. METODOLOGI
Konversi  energi  panas  menjadi  energi listrik  dengan  memanfaatkan  panas  yang dihasilkan kondensor air conditioner dengan ducting  dilapisi  bahan  insulasi  rockwool, glasswool  dan  generator  termoelektrik. Penggunaan ducting untuk  pemanfaatan udara  panas  kondensor berbahan  plat aluminium diameter 355 mm panjang 100 mm dan  200  mm  dan  tebal  plat  1.2  mm  (lihat gambar 1).
Generator
termoelektrik yang digunakan adalah seri TEG12706 sebanyak 14
buah.  Pada  alat  uji  terdapat  3  buah termometer  digital  yang  berguna  untuk mengetahui temperatur fluida awal ducting , temperatur  ujung ducting yang  dirambati panas  yang  keluar  dari  kondensor  dan temperatur heatsink . Ducting dilapisi bahan insulasi jenis rockwool dan glasswool dengan tebal 4 mm agar panas yang dihasilkan oleh kondensor  tidak  keluar  atau  berkurang.
Ducting ini berfungsi untuk menyimpan udara panas  yang  akan  dikonversikandari  udara panas menjadi energi listrik dengan bantuan generator listrik yang disebut termoelektrik. Penggunaan material ini dikarenakan bahwa alumunium  merupakan  konduktor  yang  baik dalam  menyalurkan  udara  panas  yang dikeluarkan  oleh  kondensor.  Dalam  sistem ducting kondensor  ini  terdapat  tiga  buah komponen  yaitu cubeducting , cylinder ducting , dan casing cylinder ducting .
Gambar 1 Ducting 100 mm
Kondensor  komponen  dalam  sistem refrigerasi  yang  berfungsi  untuk  melepas panas dari refrigeran agar terjadi pengembunan.  Kondensor  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  adalah  kondensor air conditioner jenis split kapasitas 1 PK.
Heatsink adalah  logam  dengan  desain khusus  yang  terbuat  dari  alumunium  yang berfungsi  untuk  memperluas  transfer  panas dari  sebuah  permukaan.  Semakin  luas permukaan  perpindahan  panas  maka  akan semakin cepat proses pendinginannya.   Oleh karena  itu  penggunaan heatsink dalam penelitian  ini  berguna  untuk  mendinginkan sisi  dingin  dari  termoelektrik  agar  terjadi perbedaan temperatur
sehingga menimbulkan  perbedaan  potensial  listrik (lihat gambar 2).
Gambar 2 Heatsink Alumunium Gambar 3 Rockwool Bahan insulasi berguna
untuk mencegah  panas  merambat  atau  masuk kedalam  material  lain.  Bahan  insulasi digunakan untuk melapisi ducting agar udara panas yang mengalir di dalam ducting tidak keluar  dan  panas  lingkungan  atau  dari  luar tidak  masuk  ke  dalam ducting .  Sehingga - 67 -emperature  di  dalam ducting hanya berasal  dari  kerja  kondensor.  Jenis  bahan insulasi yang digunakan dalam penelitian ini berjenis rockwool (lihat  gambar  3)  dan glasswool (lihat  gambar  4).  Pemilihan  jenis insulasi  ini  dikarenakan  dari  panas ducting kurang dari 90 o C. Tembaga adalah konduktor
yang  baik  dalam  perambatan  panas  atau perambatan  listrik.  Penggunaan  kawat tembaga dalam penelitian ini berguna untuk menyambung  termoelektrik  pada junction terminal  agar  dapat  membuat  rangkaian listrik seri.
Termoelektrik  merupakan  teknologi yang bekerja mengkonversikan energi panas menjadi energi listrik secara langsung, atau sebaliknya dari energi listrik menjadi energi panas  dan  dingin  (lihat  gambar  5).  Prinsip kerja termoelektrik ini menggunakan prinsip efek seebeck yang  artinya  jika  dua  buah logam  yang  berbeda  disambungkan  pada salah  satu  ujungnya  kemudian  dipanaskan sehingga  timbul  perbedaan  panas  pada sambungannya maka akan terjadi perbedaan tegangan pada ujung satu dengan ujung yang lainnya.  Pada ducting ini  permukaan  tutup silinder ducting akan  terkena  udara  panas yang dibuang oleh kondensor yang berdampak  terjadinya  pemanasan  pada permukaan  tutup  silinder  tersebut,  dan kemudian  akan  dimanfaatkan  energi  panas tersebut  oleh  termoelektrik  yang  akan diubah menadi energi listrik.
Gambar 4 Glass wool
Juction  terminal berfungsi  untuk menghubungkan  beberapa  termoelektrik yang  digunakan  pada  ducting  kondensor menjadi  rangkaian  seri  (lihat  gambar  6  dan 7).
Gambar 6 Eksperimental set-up alat uji ducting 100 mm
Cylinder ducting 100 mm dan 200 mm dilapisi dengan rockwool dan glasswool tebal 4  mm  secara  menyeluruh. Air  Conditioner yang  telah  terdapat ducting kondensor dinyalakan dengan temperatur 16°C.
Temperatur  pada  awal  silinder  didalam ducting 200  mm  diukur  menggunakan termometer  digital  ketika  kondensor  telah mulai mengeluarkan udara panasnya.
Temperatur  awal cylinder mencapai temperatur  maksimal.  Temperatur  pada covercylinder dan heatsink diukur  dengan termometer  digital  ketika  temperatur  awal silinder  telah maksimal  kemudian  mencatat hasil  perubahan  temperatur  tersebut. Tegangan dan arus diukur dari rangkaian seri secara  bertahap  dari  modul  generator termoelektrik  (TEG)  1  hingga  14.  Hasil tegangan  dan  arus  didapatkan  dari temperatur maksimal.
Gambar 7 Eksperimental set-up alat uji ducting 200 mm
Keterangan T1 = Temperatur awal didalam ducting (°C) T2 = Temperatur cover casing cylinder (°C) T3 = Temperatur heatsin k (°C)
Analisis rangkaian yang dibahas adalah peralihan energi yang timbul sebagai akibat terdapatnya  tegangan  atau  beda  potensial listrik  dan  arus  listrik  pada  rangkaian. Tegangan dan arus dalam rangkaian tersebut dapat diperoleh besarnya daya yang listrik.
P = V x I (1)
Suatu  rangkaian  tidak  selalu  diketahui besarnya  tegangan  yang  mengalir,  oleh karena  itu  bila  dalam  suatu  rangkaian diketahui besarnya hambatan dan arus listrik yang  terdapat  di  dalam  rangkaian,  maka dapat diperoleh tegangan dengan menggunakan persamaan (2). V = I x R (2)
Dimana : P = Daya listrik (Watt) V = Tegangan listrik (Volt) I = Arus listrik (Ampere) R = Resistor/Hambatan (Ohm)
Rangkaian  seri  merupakan  suatu rangkaian  listrik  yang  disusun  sejajar.  Cara kerja  rangkaian  seri  adalah  membagi  arus yang  dihasilkan  komponen  lain.  Apabila terdapat  3 buah  rangkaian  yang  dirangkai secara  seri,  maka  tegangan  yang  dihasilkan dari  satu  buah  rangkaian  akan  memberikan sisa tegangan yang dihasilkan sehingga proses ini memungkinkan dapat mengurangi pamakaian tegangan.
Kelebihan  dari  rangkaian  seri  adalah memiliki lebih banyak menghemat daya yang dikeluarkan  pada  baterai,  pembuatan  atau pengerjaan yang singkat dan tidak memerlukan  banyak  penghubung  pada penyambung jalur.
Resistor (Hambatan)
R s = R 1 + R 2 + .... R n (3)
Arus Listrik
I t = I 1 + I 2 + .....I n (4)
Tegangan Listrik
V ts = V 1 + V 2 + .... V n (5)
Dimana : R s = Hambatan total rangkaian seri (Ohm) I t = Arus total yang mengalir pada rangkaian seri (Ampere)
V ts = Tegangan total rangkaian seri (Volt)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  pengujian  berupa  temperatur dalam celcius, tegangan dan arus listrik yang mengalir  dengan  menggunakan  multitester. Temperatur  dibedakan  menjadi  tiga  jenis yaitu temperatur awal, temperatur penampang  termoelektrik  dan  temperatur heatsink . Temperatur awal
adalah temperatur  yang diukur  pada  posisi  udara awal  keluar  dari  kondensor.  Temperatur penampang adalah temperatur yang terdapat pada penampang termoelektrik yang didapat
dari hasil perambatan panas melalui ducting kondensor,  dan  temperatur heatsink adalah temperatur  pendingin  dari  sisi  dingin termoelektrik.
Tegangan dan arus listrik didapat dari multitester,  data  tegangan  dan  arus  diukur dari  setiap  masing-masing termoelektrik sampai dibuat menjadi rangkaian listrik seri dari  14  buah  termoelektrik.  Pengambilan data  temperatur  ini  berguna  untuk mengetahui  perbedaan  temperatur  dari  T 2 dan T 3 . Perbedaan temperatur dari T 2 dan T 3 adalah  temperatur  yang  diterima  oleh termoelektrik. Data temperatur didapat dari pengamatan  pada  termometer  digital  yang diletakkan pada ducting kondensor.
Pengamatan  dilakukan  ketika  AC dihidupkan  dan  diatur  dengan  tingkat temperatur  dingin  ruang  sebesar  16 o C. Temperatur  ruang  dengan  tingkat  pengatur sebesar  16 o C  merupakan  tingkat  kerja kondensor  yang  paling  tinggi,  Pengamatan temperatur  ini  berguna  untuk  mengetahui perbedaan  temperatur  yang  mengenai termoelektrik, sehingga diketahui perbedaan temperatur  atau Δ T  yang  mempengaruhi termoelektrik untuk bekerja. Waktu pelaksanaan  pengambilan  data  dilakukan pada pukul 12.00 WIB (lihat tabel 1).
Tabel 1 Temperatur ducting dengan insulasi rockwool dan glasswool panjang 100 mm dan tebal 4 mm Bahan Insulasi T1 (°C)  T2 (°C) T 3 (°C) Rockwool 71 57 36 Glasswool 67.2 55.3 35
Keterangan:
T1 = Temperatur awal kondensor ( o C)
T2  =  Temperatur  penampang  termoelektrik ( o C) T3 = Temperatur heatsink ( o C)
Data  pengujian  ini  didapat  dari perbedaan  temperatur  yang  terjadi  dari  T 2 dan
T 3 . Temperatur T 3 diperoleh menggunakan heatsink yang  didinginkan menggunakan  kipas  arus  ac  agar  terjaga kestabilan temperaturnya. Besarnya perbedaan temperatur ini yang akan diterima oleh  termoelektrik  untuk  dikonversikan menjagi energi listrik. Perbedaan temperatur menyebabkan  perbedaan  potensial  didalam termoelektrik (lihat tabel 2).
Tabel 2 Temperatur ducting dengan insulasi rockwool dan glasswool panjang 200 mm dan tebal 4 mm
Bahan Insulasi T1 (°C)  T2 (°C) T 3 (°C) Rockwool 63.4 53.5 38.7 Glasswool 63.3 53.7 35
Gambar 8 Grafik hubungan antara jumlah generator termoelektrik (TEG) terhadap Daya (P) listrik yang dihasilkan dari panas kondensor pada ducting 100 mm dengan insulasi rockwool dan glasswool
Dapat dilihat pada gambar 8 material rockwool dapat  menahan  panas  lebih  baik, hingga daya listrik kurang lebih 0,035 Watt. Sebaliknya  material glasswool yang  mana dapat  menahan  hingga  daya  listrik  kurang lebih 0,027 Watt. Perubahan terjadi dengan jumlah TEG sebanyak 3 modul. Pada jumlah modul TEG 4 modul, perbedaan kemampuan meredam panas mulai terlihat dengan sangat jelas.
Gambar 9 Grafik hubungan antara jumlah generator termoelektrik (TEG) terhadap Daya (P) listrik yang dihasilkan dari  panas kondensor pada ducting 200 mm dengan
insulasi rockwool dan glasswool
Pada gambar 9, dengan ducting ukuran 200  mm,  material rockwool dapat  menahan panas  lebih  baik,  hingga  daya  listrik  kurang lebih  0,027  Watt.  Sebaliknya  material glasswool masih  dibawahnya,  perbedaan yang mencolok ada pada jumlah modul TEG sebanyak  2  modul.  Perbedaan  jelas  pada jumlah  modul  TEG  sebanyak  3  modul.  Ada terjadi error data  pada  modul  TEG  dengan jumlah 4 dan 7 modul, hal ini terjadi karena perubahan  suhu  ruang  yang  tiba-tiba. Sehingga menyebabkan data error .
Gambar 10 Grafik hubungan antara jumlah generator termoelektrik (TEG) terhadap Daya (P) listrik yang dihasilkan dari  panas kondensor pada ducting 100 mm dan 200 mm dengan insulasi rockwool dan glasswool
Pada gambar 10 menunjukkan hubungan antara jumlah generator termoelektrik (TEG) terhadap Daya (P) listrik yang  dihasilkan  dari    panas  kondensor  pada ducting 100 mm dan 200 mm dengan insulasi rockwool dan glasswool. Pada  ducting  100 mm  dengan  insulin  glasswool  memiliki kesamaan  data  dengan  ducting  200  mm dengan insulin rockwool. Hal ini membuktikan  bahwa  dengan  parameter tersebut  memiliki  hasil  atau  kemampuan yang sama.
Berdasarkan  grafik  pada  gambar  8,  9 dan  10  dapat  disimpukan  bahwa  bahan insulasi rockwoll dapat menahan panas lebih tinggi  daripada  bahan glasswool sehingga
daya  listrik  yang  dihasilkan  dari  panas kondensor  pada  ducting  yang  dilapisi  bahan insulasi rockwool lebih  besar  daripada glasswool . Panas kondensor yang dikumpulkan  pada  ducting  dengan  panjang 100 mm menghasilkan daya listrik lebih besar daripada 200 mm.

## 4. SIMPULAN
Panas  yang  dihasilkan  dari  kerja kondensor air conditioner dapat
dimanfaatkan  sebagai  energi  listrik  dengan mengkonversikan  energi  termal  ke  energi listrik. Semakin panjang ukuran ducting yang digunakan  untuk  mengumpulkan  panas kondensor  maka  semakin  kecil  rendah  daya listrik rata-rata yang dihasilkan. Ducting yang dilapisi  bahan  insulasi rockwool dapat menghasilkan  daya  listrik  yang  lebih  besar daripada glasswool .

## DAFTAR PUSTAKA
Daubert, T.E, Chemical Engineering Thermodynamics.1985. International Edition, Singapore: Mc-Graww Hill, Inc. Holman,  J.P.1986.  Heat  Transfer  Sixth Edition, Mcgraw-Hill, Inc. New York.
Stocker.  WR,  1987,  Refrigerasi  dan Pengkondisian Udara, Jakarta, Penerbit Erlangga. Sadik Kakaç, 1991, Boilers, Evaporators, and Condensers ,  Manchester,  John Wiley & Sons.
Kreith. Frank. 2010. Manglik. Raj,Mark Bohn,
Principles  of  Heat  Transfer ,  Paris, Cengage Learning.
Ryanuargo,  Anwar  Syaiful  dan  Sri  Poernomo Sari.2013.  Generator  Mini  Dengan Prinsip  Termoelektrik  Dari  Uap  Panas Kondensor  Pada  Sistem  Pendingin. Jurnal  Rekayasa  Elektrika,  Universitas Syiah Kuala. Volume 10, No: 4.
Sri  Poernomo  Sari,  Pujang  Setia,  Trivani Achirudin,  Bambang  Suryawan.  2015. Kajian  Eksperimental  Pemanfaatan Panas Buang Kondensor Air Conditioning Sebagai  Alternatif  Penghasil  Energi Listrik  dengan  Bantuan  Generator Termoelektrik.  Prosiding  Konferensi Nasional  Engineering  Perhotelan  VI- 2015. ISSN 2338-414X, Nomor 1/Volume 3/Juli2015.  Jurusan  Teknik  Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Udayana.11-12 Juni 2015.
Sri  Poernomo  Sari, Trivani  Achirudin, Irdiyansyah.  2016.  Kajian  Awal  Analisis Kalor  Buang  Kondensor  Pendingin Ruangan  Sebagai  Sumber  Energi  Listrik
Alternatif . Jurnal Energi dan
Manufaktur.  Vol  9  No  2,  Oktober  2016 .ISSN 2302 – 5255. Universitas Udayana, Bali.