## Sistem Konversi Energi Panas Briket Arang Menjadi Energi Listrik Sebagai Alat Charger Baterai Menggunakan Termoelektrik
La Ode Andi 1) , Ridway Balaka 2) , Lukas Kano Mangalla 3)
¹ Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Universitas Halu Oleo, Kendari, Indonesia
2,3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Universitas Halu Oleo, Kendari, Indonesia
Corresponding Author: lk.mangalla@gmail.com

## Article Info Abstrak
Available online November 25, 2023 Energi hasil pembakaran biomassa merupakan suatu sumber panas yang dapat di manfaatkan dalam  sistem  termoelektrik  untuk  membangkitkan  energi  listrik.  dalam  penelitian  ini,pada termoelektrik memanfaatkan panas pembakaran briket dengan temperatur rata rata sebesar 99 ̊ c.  untuk  mendapatkan  gradien  temperatur  yang  besar  di  gunakan  kipas  dan  angin. perubahan temperatur pada sisi dingin dan sisi panas di modul termoelektrik di ukur setiap 30 detik. arus dan voltase listrik yang di hasilkan dari modul di ukur mengunakan avometer. Adapun  variasi  percobaan  peneliian  alat  ialah  pendingin  kipas  1,  pendingin  kipas  2  dan pendingin Air. Dengan menggunakan pemanas briket arang dan tiga variasi pendingin dapat di  hasilakan  tegangan  rata  rata  pendingin  kipas  1  0,660  V,  Pendingin  kipas  2  0.769  V  dan Pendingin Air 0,903 V. hasil penelitian menunjukan potensi penggunaan panas pembakaran briket arang sebagai sumber panas dalam modul termoelektrik untuk menghasilkan listrik Dc bagi pengisian baterai
Kata kunci : Briket, listrik, sisi panas, termoelktrik, dan tegangan

## Abstract
The  energy  resulting  from  burning  biomass  is  a  heat  source  that  can  be  utilized  in  a thermoelectric system to generate electrical energy. In this research, thermoelectrics use the heat of burning briquettes with an average temperature of 99 ̊ c. To get a large temperature gradient, fans and wind are used. Temperature changes on the cold side and hot side of the thermoelectric  module  are  measured  every  30  seconds.  The  electric  current  and  voltage generated from the module are measured using an avometer. The variations of the research tool  experiment  are  fan  cooling  1,  fan  cooling  2  and  water  cooling.  By  using  a  charcoal briquette heater and three variations of coolant, the average voltage of fan cooler 1 is 0.660 V, fan cooler 2 is 0.769 V and water cooler is 0.903 V. The research results show the potential for  using  the  heat  from  burning  charcoal  briquettes  as  a  heat  source  in  thermoelectric modules to produce electricity. DC for battery charging.
Keywords: Briquettes, electricity, hot side, thermoelectric, and voltage

## 1. Pendahuluan
Sumber energi alternatif  yang  dapat diperbaharui di Indonesia cukup banyak, diantaranya  adalah  biomassa  atau  bahan-bahan limbah  organik.  Beberapa  biomassa  memiliki potensi  yang  cukup  besar  adalah  limbah  kayu, sekam  padi,  jerami,  ampas  tebu,  tempurung kelapa,  cangkang  sawit,  kotoran  ternak  dan sampah  kota  [1].  Biomassa  dapat  diolah  dan dijadikan sebagai bahan bakar alternatif,
contohnya  dengan  pembuatan  briket,sekam  padi, jerami.  Dengan  adanya  penggolah  biomassa  yang baik,  yaitu  dengan  cara  pembuatan  briket  arang sehingga  dapat  mengurangi  limbah  yang  ada  [2]. Briket  adalah  sebuah  blok  bahan  yang  dapat dibakar yang digunakan sebagai bahan bakar untuk memuai dan mempertahankan nyala api [3].
Di  daerah  pendalaman  jauh  dari  perkotaan salah satu cara mendapatkan energi untuk proses memasak  atau  penghangat  adalah  menggunakan
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
briket.  Selain  itu  para  pedagang  makanan  di perkotaan  saat  ini  banyak  yang  kembali menggunakan  pembakaran  seperti  ini  untuk alasan-nya  rasa  dan  aroma.  Proses  pembakaran didalam  dan  Panas  terbuang (wasted  heat)  dapat digunakan  sebagai  salah  satu  sumber  energi terbarukan ( renewable energy ) [4].
Energi  panas  dapat  di  ubah  menjadi  energi listrik dengan menggunakan teknologi semikonduktor (termoelektrik), maka tentu sangat membantu pada pemenuhan energi listik di daerah tertinggal  yang  membutuhkan  utamanya  untuk peralatan  elektronik  Efek  seebeck  merupakan fenomena yang mengubah perbedaan temperatur menjadi  energi  listrik.  Jika  ada  dua  bahan  yang berbeda yang kemudian kedua ujungnya disambungkan  satu  sama  lain  maka  akan  terjadi dua  sambungan  dalam  satu  loop.  Jika  terjadi perbedaan temperatur di antara kedua sambungan ini,  maka  akan  terjadi  arus  listrik  akan  terjadi. Prinsip  ini  lah  yang  digunakan  termoelektrik sebagai generator (pembangkit listrik) [5].
Setiap bahan memiliki koefisien seebeck yang berbeda-beda.  Semakin  besar  koefisien  seebeck ini,  maka  beda  potensial  yang  dihasilkan  juga semakin  besar.  Karena  perbedaan  temperatur disini dapat diubah menjadi tegangan listrik, maka prinsip  ini  juga  digunakan  sebagai  sensor temperatur yang dinamakan thermocouple [6].
Mengenai  sistem  konversi  dengan  Elemen Termoelektrik yang memungkinkan dapat digunakan  kapan  dan  dimana  saja.  Sehingga penelitian  ini  dijalankan  untuk  melakukan perancangan  alat  konversi  energi  dari  panas Pembakaran  briket  arang  menjadi  energi  listrik dengan mengatur regulasi tegangan hasil konversi sehingga  dapat  digunakan  sebagai  alat  charger baterai  dengan  mengunakan  termoelektrik  untuk mendapatkan  pembakaran  panas  briket  arang menjadi  arus  listrik  (DC)  [7].  Pemanfaatan  energi alternatif  yang  ramah  lingkungan  tersebut  salah satunya adalah dengan mengembangkan teknologi kompor  surya  sebagai  wadah  atau  media  agar energi panas yang masuk dapat di pusatkan ke satu titik agar mampu memanaskan kolektor termoelektrik tersebut [8].
Teknologi termoelektrik merupakan teknologi yang relatif efisien, ramah. lingkungan, tahan lama, serta  mampu  menghasilkan  energi  dalam  skala kecil hingga skala besar jika dikembangkan dengan lebih  lanjut  dapat  menjadi  solusi  sumber  energi listrik  alternatif.  Untuk  menghasilkan  arus  dan tegangan,  sebuah  modul  termoelektrik  cukup diletakkan pada dua daerah (sisi panas dan dingin),
sehingga  ketika  terjadi  perbedaan  suhu  antara kedua  permukaan  termoelektrik  tersebut  maka akan  timbul  tegangan  listrik  [9].  Termoelektrik merupakan  teknologi  pembangkit  listrik  dengan menggunakan  energi  panas  (kalor).  Teknologi termoelektrik  bekerja  dengan  mengKonversi energi  panas  menjadi  listrik  secara  langsung (Thermoelectric  Generator),  atau  sebaliknya  dari listrik menghasilkan dingin ( Thermoelectric Cooler ) [10].
Sebuah  perangkat  modul  termoelektrik menghasilkan  tegangan  ketika  ada  suhu  yang berbeda di setiap sisi. Sebaliknya, bila termoelektrik  diberi  tegangan  listrik,  maka  akan menciptakan  perbedaan  suhu.  Termoelektrik  itu sendiri  merupakan  sebuah  alat  yang  dapat digunakan  sebagai  pembangkit  tegangan  listrik dengan  memanfaatkan  konduktivitas  atau  daya hantar panas dari sebuah lempeng logam [11].
Gambar 1. Komponen termoelektrik [12].
Koefesien  Seebeck  menjelaskan  bahwa  pada saat thermocouple dipanaskan, kondisi semikonduktor  yang  terisi  banyak  elektron koefisien seebecknya bertanda negatif. sedangkan semikonduktor yang kekurangan elektron koefisien seebecknya  bertanda  positif.  jadi  koefisien seebecknya setiap logam ada yang bernilai positif dan bernilai negatif. koefesien seebeck tergantung pada  perbedaan  suhu  dan  perbedaan  tegangan yang  dihasilkan  tergantung  dari  nilai  koefesien seebeck [13].
𝑠 = 𝑉 (𝑇ℎ – 𝑇𝑐) (1)
Dengan
S = koefisien seebeck (mikro/°c)
V = potensial TEG induksi (mikro volt) T = Temperatur (°c)
Arus listrik (I) di hitung dengan persamaan [14].
𝐼 = 𝑆 (𝑇 ℎ −𝑇 𝑐 ) 𝑅 𝑖 (2)
Dengan:
I = Arus Listrik (watt) 𝑅 𝑖
= Tahanan TEG (ohm)
Daya (p) di hitung dengan persamaan [14].
𝑝  = 𝑣. 𝑙                                                                       (3)
Dengan P = Daya (watt) V = Potensial TEG induksi (mikro volt) L = Arus Listrik (A)

## 2. Metode Penelitian
Dalam  pelaksaanan  penelitian  dan  penulisan tugas  akhir  ini  di  laksanakan  dengan  merangkain alat langsung di lab. Konversi energi yang berlokasi di Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo dan waktu pelaksanaan  penelitian  ini  yaitu  dari  Bulan  Maret sampai  Agustus  2023.  Adapun  variasi  percobaan peneliian  alat  ialah  pendingin  kipas  1,  pendingin kipas  2  dan  pendingin  Air.berikut  sketsa  fisik percobaan.
Gambar 2. Skema percobaan
Beberapa  Bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  dan  penulisan  tugas  akhir  ini  diantara lain sebagai berikut.
a. Thermoelektrik  berfungsi  untuk  mengubah energi panas menjadi listrik dengan mengunkan komponen material semikonduktor [15].
b. Kabel penghantar dan terminal untuk
menghantarkan listrik
c. Heatsink  berfunsi  untuk  mengendalinkan  atau mengatur temperatur [16].

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengambilan data temperatur di ukur melalui heatsink  untuk  sisi  panas  dan  pengukuran temperature sisi dingin melalui penampang lubang yang ada heatsink. Sebagai contoh perhitungan, di mulai  dari  salah  satu  data  terlampir  dari  Tabel pegamatan, yang memiliki nilai  Tegangan tertinggi

## Pendingin Kipas 3
Terjadi pada detik 0 dengan v = 0,690, 𝑇 ℎ = 99,8 °c , 𝑇 𝑐 = 32,2°c
1. Perhitungan Koefisien Efek Seebeck
𝑠  = 𝑣 (𝑇 ℎ − 𝑇 𝑐 ) = 0,690 99,8 − 32,2
= 0,010 𝑉/°𝑐

## 2. Arus listrik
𝐼  = 𝑆 (𝑇 ℎ − 𝑇 𝑐 ) 𝑅 𝑖 = 0,010 .  68 22,9 = 0.030 𝐴
3. Daya yang di hasilkan 𝑝 = 𝑣. 𝑙
= 0,690 . 0,030 = 0,021 watt

## Pendingin Kipas 2
Terjadi pada detik 0 dengan v =  0,774, 𝑇 ℎ =99 °c , 𝑇 𝑐 = 30,8 °c
1. Perhitungan Koefisien Efek Seebeck
𝑠 = 𝑣 (𝑇 ℎ − 𝑇 𝑐 ) = 0,774 99 − 30,8 = 0,011 𝑉/°𝑐

## 2. Arus listrik
𝐼 = 𝑆 (𝑇 ℎ − 𝑇 𝑐 ) 𝑅 𝑖 = 0,011 .  68 22,9 = 0,034 𝐴
3. Daya yang di hasilkan 𝑝  = 𝑣. 𝑙
= 0,774 . 0,034 = 0,026 watt

## Pendingin Air
Terjadi pada detik 30 dengan v =  0,913, 𝑇 ℎ =94,7 °c , 𝑇 𝑐 = 43,2 °c 1. Perhitungan Koefisien Efek Seebeck
𝑠   = 𝑣 (𝑇 ℎ − 𝑇 𝑐 ) = 0,913 98,7 − 45,6
= 0,017 𝑉/°𝑐

## 2. Arus listrik
𝐼   = 𝑆 (𝑇 ℎ − 𝑇 𝑐 )
𝑅 𝑖 = 0,017 .  52 22,9
= 0,039 𝐴
3. Daya yang di hasilkan 𝑝   = 𝑣. 𝑙
=  0,913 . 0,039
= 0,036 watt

## Tegangan
Gambar 3.  Voltase yang di hasilkan
Pada Gambar 3 menjelaskan hubungan waktu dan  tegangan  yang  terjadi  pada  tiap  variasi.  dari grafik  di  atas,  maka  dapat  tegangan  paling  besar tiap variasi tersebut ialah pendingin air dengan nilai 0,913 V. Gambar 3 menjelaskan pendingin kipas 2 dan  pendingin  kipas  1  memiliki  tegangan  paling tinggi sebesar secara berurut dengan nilai 0,774 V dan 0,690 V.

## Temperatur Sisi Panas

## Gambar 4. Temperatur sisi panas
Pada  Gambar  4  menjelaskan  perbandingan suhu  disisi  panas  terhadap  tiap  variasi,  yang menunnjukan  capain  suhu  oleh  briket  semakin lama mengelami inkonsisten.

## Temperatur Sisi Dingin
Gambar 5. Temperatur sisi dingin
Pada  Gambar  5  Menjelaskan  perbandingan suhu disisi dingin terhadap tiap variasi, dari grafik di atas menjelaskan bahwa  temperatur pendingin kipas  1  dan  pendingin  kipas  2  semakin  lama mengelami kestabilan suhu sedangkan temperatur pendingin  air  mengelami inkonsisten.
Data  hasil  pengamatan  diperlihatkan  pada tabel 1.
Tabel 1. Data percobaan pendingin kipas 1
0,600 0,650 0,700 0,750 0,800 0,850 0,900 0,950 0 5 10 15 20 25 30 Te gan gan ( v) Waktu (s) Pendingin kipas 1 Pendingin kipas 2 Pendingin air
87,0 89,0 91,0 93,0 95,0 97,0 99,0 0 5 10 15 20 25 30 Suhu (° c) Waktu (s) Pendingin kipas 1 Pendingin kipas 2 Pendingin air
30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 Su h u ( °c) Waktu (s) Pendingin kipas 1 Pendingin kipas 2 Pendingin air
Sisi
Panas Sisi Dingin ∆T 0 99,8 32,2 67,6 0,688 2 98,6 32,2 66,4 0,686 4 98,6 32,1 66,5 0,681 6 98,1 32 66,1 0,678 8 98 31,9 66,1 0,674 10 98,6 31,9 66,7 0,670 12 98,8 31,9 66,9 0,666 14 88,2 31,8 56,4 0,661 16 87,2 31,8 55,4 0,650 18 87,2 31,7 55,5 0,655 20 88,7 31,6 57,1 0,651 22 88,3 31,6 56,7 0,648 24 98,9 31,5 67,4 0,644 26 98,5 31,4 67,1 0,641 28 98,4 31,4 67,0 0,638 30 98,4 31,3 67,1 0,635 Waktu (s) Temperatur termoelektrik © Tegangan (V)
Tabel 2. Data percobaan pendingin kipas 2

## Tabel 3 Data percobaan pendingin air

## 4. Kesimpulan
Rancangan pembangkit listrik sistem termoelektrik  dengan  pemanasan  briket  arang dapat  membangkitkan  arus  dan  tegangan  listrik dengan  baik  sebagai  pengisian  baterai  gadget. Dengan  menggunakan  pemanas  briket  arang  dan tiga  variasi  pendingin  dapat  dihasilakan  tegangan rata-rata  0.660  V,  0.769  V,  0.903  V.  Dengan menggunakan  pemanas  briket  arang  dan  tiga variasi  pendingin  dapat  dihasilakan  arus  rata-rata 0.029  A,  0.034  A,  0.039.  ketiga  variasi  pendingin maka diperoleh bahwa pendingin air menghasilkan
arus  dan  tegangan  lebih  besar  di  bandingkan pendingin kipas 1 dan pendingin kipas 2 .
Daftar Pustaka
[1] T.  Y.  Alfian  Yusup  Saksono,  "Pengelolaan Pemanfaatan  Arang  Tempurung  Kelapa Menjadi briket sederhana," Jurnal IKRATH- ABDIMAS, vol. 6, no. 2, pp. 154-160, 2018.
[2]   E. M. A. d. S. K. A. Kurniawan, "Pemanfaatan sekam  padi  dan  cangkang  sawit  sebagai bahan baku briket arang dengan menggunakan  perekat  tepung  kanji," Seminar  Nasional  Pengabdian  Masyarakat LPPM UMJ, vol. 1, no. 1, pp. 1-9, 2022.
[3]   F.  Widya  and  F.  Wetri,  "Analisis  Potensi Briket  Bio-Arang  Sebagai  Sumber  Energi," Jurnal  Teknik  Pertanian  Lampung, vol.  10, no. 2, pp. 147-154, 2021.
[4]   W. Fitriana and F. Wetri , "Analisis Potensi Briket  Bio-Arang  Sebagai  Sumber  Energi," Jurnal  Teknik  Pertanian  Lampung, vol.  10, no. 2, pp. 147-154, 2021.
[5]   Yudhipri,  "Termoelektrik  (Energi  Panas menjadi Listrik)," Informasi.com, 5 juli 2019. [Online]. Available: https://yudhipri.wordpress.com/2010/07/ 05/termoelektrik-energi-panas-menjadi- listrik/. [Accessed 1 Agustus 2023].
[6]   yudhipri,  "Termoelektrik  (Energi  Panas menjadi Listrik)," Informasi.com, 5 juli 2019. [Online]. Available: https://yudhipri.wordpress.com/2010/07/ 05/termoelektrik-energi-panas-menjadi- listrik/. [Accessed 1 Agustus 2023].
[7]   B.  P.  Rimbawati,  "Rancang  Bangun  Sistem Konversi  Energi  Panas  Api," Jurnal  Ilmiah Pendidikan Teknik Elektr, vol. 6, no. 1, pp. 1- 8, 2022.
[8]   A.  &.  S.  D.  Hiendro,  "Perancangan  dan pengujian sistem pembangkit listrik berbasis
termoelektrik dengan
menggunakan kompor surya sebagai media pemusat  panas.," Jurnal  Teknik  Elektro Universitas Tanjungpura, 2(1)., vol. 7, no. 2, pp. 1-12, 2019.
[9]   A.  &.  S.  D.  Hiendro,  "Perancangan  dan pengujian sistem pembangkit listrik
berbasis termoelektrik
dengan
menggunakan kompor surya sebagai media pemusat  panas," Jurnal  Teknik  Elektro Universitas Tanjungpura, vol. 7, no. 2, pp. 1- 12, 2019.
Sisi Panas Sisi Dingin ∆T 0 99 30,8 68 0,774 2 98,8 30,8 68 0,773 4 98,8 30,8 68 0,773 6 97,6 30,8 67 0,772 8 98,6 30,8 68 0,770 10 97,6 30,8 67 0,769 12 97,8 30,8 67 0,769 14 97,2 30,8 66 0,768 16 98 30,8 67 0,769 18 98 30,8 67 0,769 20 97,8 30,8 67 0,767 22 98 30,8 67 0,767 24 97,9 30,8 67 0,766 26 98,1 30,8 67 0,766 28 97,5 30,8 67 0,766 30 98,4 30,8 68 0,765
Waktu (s) Temperatur termoelektrik © Tegangan
(V) Sisi Panas Sisi Dingin ∆T 0 94,7 43,2 52 0,896 2 88,7 43,2 46 0,897 4 88 43,4 45 0,899 6 88,5 43,6 45 0,899 8 88,4 43,8 45 0,899 10 98,4 43,4 55 0,899 12 98,7 44,0 55 0,900 14 98 44,2 54 0,901 16 98 44,3 54 0,902 18 98,9 44,3 55 0,904 20 98,2 44,7 54 0,906 22 98,3 44,4 54 0,907 24 98,9 45,1 54 0,909 26 98,1 45,2 53 0,909 28 98,6 45,4 53 0,911 30 98,7 45,6 53 0,913 Waktu (s) Temperatur termoelektrik © Tegangan (V)
[10]   Muharnif M, U. Khairul and A. A. N. Firman , "Analisis  Termoelektrik  Generator  (TEG)
Sebagai Pembangkit Listrik," Jurnal
Rekayasa Material, Manufaktur dan Energi,
vol. 5, no. 1, pp. 26-32, 2022.
[11]   R. R. d. L. Edahwati, "Analisa Termoelektrik Generator  Dan  Motor  DC  +  Kipas  Dengan Perbedaan Alas Konduktor," Jurnal Flywheel, vol. 13, no. 2, pp. 14-22, 2022.
[12]   R.  F.  P.  Nanda  ,  S.  .  M.  Melania  Suweni Muntini  and  A.  Diky  ,  "Pemodelan  Dan Fabrikasi  Modul  Thermoelectric  Generator
(TEG)  Berbasis  Semikonduktor  Bi2Te3 dengan Metode Penyusunan Thermoelement  untuk  Menghasilkan  Daya Listrik," JURNAL SAINS DAN SENI ITS, vol. 7, no. 2, pp. 2337-3520, 2018.
[13]   B.  P.  d.  C.  Rimbawati,  "Rancang  Bangun Sistem  Konversi  Energi  Panas  Api  Menjadi Energi  Listrik  Sebagai  Alat  Charger  Baterai Menggunakan Termoelektrik," Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Elektro, vol. 6, no. 1, pp.
1-8, 2021.
[14]   M.  Masid,  Surabaya:  repository.untag- sby.ac.id, 2018.
[15]   S. S. Hidayatullah, "Pengertian
Termoelektrik  Generator  Cooler  Dan Fungsinya,"  Belajar  Online,  4  APRIL  2020.
[Online].Available:
https://www.belajaronline.net/2020/04/ap
a-itu-thermoelektrik-teg-dan-tec.html. [Accessed 14 September 2023].
[16]   H. Riyadi, "Pengertian Heatsink dan  Fungsi Heatsink  Beserta  Cara  Kerjanya  pada Komputer / Laptop," Nesabamedia, 10 juni
2022. [Online]. Available: https://www.nesabamedia.com/pengertia
n-heatsink-dan-fungsi-heatsink/.  [Accessed 14 September 2023].