## JIUBJ

## Pengaruh Variasi Daya Pompa pada System Pendinginan TEG terhadap Tegangan yang Dihasilkan TEG
Hendi Lilih Wijayanto 1 *, Amiruddin 2 , Kadriadi 3 , Kadex Widhy Wirakusuma 4 , Nugroho Tri Atmoko 5 1,2,3,4 Politeknik Industri Logam Morowali, Morowali
5 Sekolah Tinggi Teknologi Warga, Surakarta *Correspondence email: hendilw@gmail.com
Abstrak. Besarnya  energi  panas  yang  terbuang  pada  dinding  tungku  menjadi  perhatian  para  peneliti  yang  berusaha  untuk memanfaatkan  energi  panas  yang  terbuang  dari  sebuah  dinding  tungku  sebagai  penghasil  atau  sumber  listrik.  Panas  buang  dari hasil pembakaran pada tungku saat ini dapat digunakan sebagai sumber listrik. Dari panas buang tersebut dirubah menjadi listr ik menggunakan  termoelektrik  generator,  pembangkit  TEG  adalah  sebuah  perangkat  generator  listrik  yang  mengkonversi panas(perbedaan  suhu)  langsung menjadi  energi  listrik.  Dalam  penelitian  ini  panas  yang  dimanfaatkan  adalah  dinding  tungku berbentuk silinder dengan variasi besarnya daya pompa yang mengalirkan pendingin ke waterblok, untuk mengetahui efisiensi dan besarnya daya pompa yang digunakan untuk mendinginkan sisi hot pada TEG sehingga mengasilkan perbedaan suhu yang tinggi dan juga menghasilkan energi listrik yang besar.Jumlah modul termoelektrik generator yang digunakan berjumlah 4 buah modul SP1848 27145 SA.
Kata kunci : Daya; Termoelektrik; Listrik
Abstract.  The amount of heat  energy  wasted on the furnace  wall is of concern to  researchers  who are trying  to  utilize the heat energy wasted from a furnace wall as a generator or source of electricity. The waste heat from the combustion in the furnace can now  be  used  as  a  source  of  electricity.  The  waste  heat  is  converted  into  electricity  using  a  thermoelectric  generator,  the  TEG generator  is  an  electrical  generator  device  that  converts  heat  (temperature  difference)  directly  into  electrical  energy.  In  this research, the heat used is the cylindrical wall of the furnace with variations in the size of the pump that flows the coolant to the waterblock, to determine the efficiency and magnitude of the power pump used to cool the hot side of the TEG, which produces a high temperature difference and also produces large electrical energy. thermoelectric generator module reused 4 pieces SP1848 27145 SA module.

## Keywords: Power; Thermoelectric; Electricity

## PENDAHULUAN
Persoalan  listrik  pemerintah  kabupaten  Morowali dalam  menyediakan  pasokan  listrik  membuat  peneliti berfikir untuk mencari solusi alternatif dari permasalahan pasokan listrik ke masyarakat. Pendekatan energi  baru  yang  lebih  inovatif  adalah  salah  satu  solusi efektif  untuk  menghasilkan  listrik  yang  bebas  dari polusi,  pemansan  global,  fleksibel  serta  biaya  investasi yang  rendah.Dikutip  dari  laman  morowalikab.go.id pemerintah kabupaten morowali menggelar rapat dengan pihak  PLN  untuk  membahas  persoalan  listrik  yang sering  padam  karena  kekurangan  daya  pasok  pada masyarakat(Sari 2021).
Termoelektrik  generator  (TEG)  adalah  perangkat solid state kecil yang menghasilkan listrik langsung dari panas.  TEG  memiliki  potensi  untuk  diterapkan  dalam sistem  pemulihan  panas  limbah  dan  digunakan  sebagai mesin  panas  primer  sebagai  generator(Orr  and Akbarzadeh,  2017).  Generator  termoelektrik  bertenaga kompor  berpendingin  air  dirancang  dan  diuji  untuk menyediakan  listrik  di  area  off-grid  dan  dalam  kondisi darurat(G.  Li  et  al.  2019).  Teknologi  termoelektrik dianggap  sebagai  salah  satu  metode  yang  layak  untuk mengubah  energi  panas  menjadi  energi  langsung  listrik. Generator  termoelektrik  (TEG)  adalah  salah  satu  yang
telah  muncul  sebagai  sumber  alternatif  yang  lebih  baik untuk  listrik  pembangkit  listrik  dalam  beberapa  tahun terakhir(Twaha et al. 2016).
Pengaplikasian  TEG  sudah  pernah  diteliti  pada kompor  kayu.  Cedar  dan  Drummond  mempresentasikan design  untuk  memperbaiki  sistem  perpindahan  kalor kompor dengan menambahkan blower dan memasangkan generator thermoelektrik untuk memanfaatkan  sebagian  panas  hasil  pembakarannya menjadi  sumber  energi  listrik  alternatif  (Cedar  and Drummond  2009).Generator  termoelektrik  terintegrasi (TEG)  dan  sistem  pendingin  regeneratif  untuk pembangkit  listrik.  Analisis  energi  telah  dilakukan  pada panas  yang  mendorong  TEG  terintegrasi  dan  sistem pendingin  regeneratif.  Temperatur  dinding  dan  fluks panas telah dihitung, dan energi di tempat yang berbeda dari sistem telah dinilai(X. Li and Wang 2017)
Sebuah  studi  kasus  praktis  dari  pemulihan  panas limbah  dari  rotary  kiln  semen  diterapkan.Dengan  dua metode pendinginan, aktif dan pasif, telah dipertimbangkan.  Untuk  metode  pendinginan  aktif, sistem pendinginan air loop tertutup paksa dipertimbangkan.  Heat  sink  paksa  yang  digunakan dengan pendinginan pasif. Dua metrik utama dipertimbangkan dalam perbandingan; efisiensi konversi
Hendi  Lilih  Wijayanto  et  al.,  Pengaruh  Variasi  Daya  Pompa  pada  System  Pendinginan  TEG  terhadap  Tegangan  yang Dihasilkan TEG
dan  waktu  pengembalian.  Temuan  utama  hasil menegaskan bahwa kinerja pasif heat sink berbasis paksa lebih  baik  dari  sistem  pendingin  air  loop  tertutup.  NS efisiensi  konversi  telah  meningkat  sebesar  5,8%.  Juga, pendinginan  pasif  mengurangi  waktu  pengembalian sebesar 50,34% dibandingkan dengan air tertutup(Gomaa and Rezk 2020).

## Thermoelectric generator
Modul  TEG  terdiri  dari  jumlah  termokopel  Tipe K,  untuk  rangakain  kabel  disambung  secar  seri  secara elektrik  untuk  meningkatkan  tegangan  output  dan terhubung secara paralel secara termal untuk mengurangi resistansi  termal.  Termokopel  dipasang  pada  dua  sisi TEG yaitu sisi hot dan cold.
Berdasarkan  efek  Seebeck,  tegangan  rangkaian terbuka  (V oc )  dari  TEG  dapat  dihitung  sebagai berikut(Cheng et al. 2019)
VOC = ∝ (Th - Tc) = ∝ ∆T Dimana Th dan Tc adalah  sisi  panas  dan  sisi  dingin TEG, ∆T adalah  perbedaan  suhu, α adalah  Koefisien seeback
Berdasarkan  prinsip  keseimbangan  energi  pada  keadaan stabil,  aliran  panas  pada  sisi  panas  dan  pada  sisi  dingin dapat  direpresentasikan  sebagai  berikut(Rezk  et  al. 2019):
Q h = αI T h – k tc ∆T - 0 . 5 I 2 R int Q h = αI T c – k tc ∆T - 0 . 5 I 2 R int dimana Tc adalah Konduktivitas therma

## METODE
Pada  penelitian  ini  menggunakan  3  modul  TEG dengan  sistem  pendinginan  menggunakan  waterblock yang  berisi  sirkulasi  air  yang  masuk  dan  keluar waterblock.  Untuk  pada  penelitian  ini  modul  TEG  di tempelkan  pada  dinding  tungku  arang  yang  berbentuk silinder.  Dengan  memvariasikan  daya  yang  digunakan pompa  untuk  mengetahui  daya  pompa  yang  efisien untuk  mendinginka  sisi  cold  pada  TEG.  Pengambilan data  dimulai  dengan  memvariasikan  daya  pompa  dari 1watt sampai dengan 5watt sehingga mempengaruhi laju alrian yang masuk dan keluar waterblock

## Bahan dan Alat
1. Arduino Mega 2560
2. Termoelektrik generator SP1848 27145 SA
3. Termokopel tipe K
4. DC digital power supply
5. Flow meter
6. Mini submersible water pump
Metode Konveksi paksa yang didinginkan dengan air Cara pendinginan pada penelitian dengan mengalirkan  air  kedalam  Waterblock  pendingin  dengan bantuan  sistem  pompa  untuk  mencapai  resistansi  panas yang  sangat  rendah,  Montecucco  et  al.,  (2017)
menggunakan  sumber  panas  dari  pemanas  listrik  untuk mensimulasikan  kompor  rumah  kayu  bakar  dan mengatur  daya  pompa  air  dingin  untuk  mengendalikan temperatur  sisi  dingin  modul(Montecucco  et  al.,  2017). untuk  meningkatkan  efisiensi  TEG  merancang  saluran aluminium kubik berisi  air dengan melekatkan pada sisi dingin  modul(Hasan  Nia  et  al.  2014).  Metode pendinginan  air  membutuhkan  ruang  tempat  yang  lebih dalam  sistem,  dan  sirkulasi  dari  air  panas  sisa  sistem TEG  masih  harus  perlu  disalurkan  ke  sistem  lain  untuk mengalami  proses  pendinginan  seperti  jenis  radiator sistem air  konveksi paksa. Komponen utama  metode ini diantaranya, waterpump, waterblock pendingin, radiator(Gao et al. 2016)

## Skema penelitian
Gambar 1 . Skema Penelitian

## Design Sistem Pendingin TEG
Bentuk  Modul  TEG  dengan  sistem  pendinginan pada  gambar  2  dimana  TEG  ditempelkan  pada  dinding tungku  kemudian  diikuti  dengan  waterblock  yang berukuran  40x40mm  menggunakan  air  sebagai  media pendingin.
Hendi  Lilih  Wijayanto  et  al.,  Pengaruh  Variasi  Daya  Pompa  pada  System  Pendinginan  TEG  terhadap  Tegangan  yang Dihasilkan TEG
Gambar 3 . Waterblock
Gambar 4 . Prototipe tungku dengan Modul TE

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Variasi  daya  pompa  terhadap  tegangan  yang dihasilkan  TEG  Pada  pengambilan  data  diawali  dengan variasi  diantaranya  yaitu  1,  2,  3,  4  dan  5Watt  Pada pengambilan data daya pompa tanpa adanya pembebanan,  lama  waktu  pengambilan  data  tiap-tiap variasi daya pompa selama 10 menit.
Berikut tahapan-tahapan pengambilan data: 1. Pastikan semua alat pengujian termoelektrik terinstalasi dengan baik dan benar.
2. Siapkan stopwatch .
3. Menyiapkan  arang  kurang  lebih  400  gram  sebagai bahan bakar.
4. Atur powersupply untuk  menyalakan waterpump sesuai variasi yaitu  1, 2, 3, 4 dan 5Watt.
5. Nyalakan data logger tegangan.
6. Start  pada  porgram data  logger dan stopwatch memulai pengambilan data.
7. Tunggu dan amati 10 menit.
8. kemudian save data yang di peroleh ke komputer.
Grafik  hubungan  Selisih  Suhu  atau  ΔT  TEG terhadap daya pompa
0 20 40 60 80 100 120 0 500 1000 Δ T TE G Time (S) DC Pump…
Gambar 5. Grafik hubungan antara Daya pompa terhadap ΔT TEG yang dihasilkan
Gambar  5  Menunjukan  Kurva  hubungan  antara Daya  pompa  dengan  tegangan  yang  dihasilkan  TEG. Dari data tersebut diperoleh informasi bahwa: 1. Tren  kenaikan  kurva  pada  tiap  variasi  cenderung sama yaitu naik secara cepat pada 200 detik pertama, kemudian  tren  kurva  cenderung naik secara  perlahan hingga mencapai titik puncak.
2. Kemudian  mencapai  pada  titik  puncak  selisih  suhu permukaan,  kurva  dengan  variasi  daya  pompa  air pendingin  1,2,3,4  dan  5Watt  selisih  temperatur  TEG terlihat stabil.
3. Kemudian  kurva  selisih  suhu  permukaan  akan  turun seiring  dengan  temperatur  permukaan  dingin  TEG juga  meningkat.  Daya  pompa  air  pendingin  5Watt mengalami kenaikan dan penurunan selisih suhu pada TEG  yang  signifikan  menjadikan  grafik  tidak  stabil. Daya  pompa  pada  variasi  daya  pompa  air  pendingin 1Watt  cenderung  konstan  pada  detik  ke  240  tetapi dengan berjalanya waktu juga mengalami penurunan. 4. Berdasarkan  hasil  pengukuran  suhu  TEG  dengan variasi  daya  pompa  air  pendingin  maka  dapat dinyatakan  bahwa  semua  daya  pompa  dapat menyerap  panas  yang  mempengaruhi  selisih  suhu pada  TEG  meskipun  demikian,  kurva  menunjukkan grafik  naik  turun  pada  saat  pengukuran.  Hal  ini dikarenakan  suhu  arang  yang  tidak  stabil  atau  tidak sama pada tiap-tiap TEG.
Jika dilihat dari tren kurva yang terjadi maka daya pompa  air  pendingin  1  Watt  menghasilkan  selisih  suhu permukaan  TEG  tertinggi,  sehingga  penggunaan  daya pompa  air  pendingin  yang  optimal  untuk  mendinginkan permukaan  sisi  dingin  TEG  adalah  daya  pompa  air pendingin 1 Watt
Hendi  Lilih  Wijayanto  et  al.,  Pengaruh  Variasi  Daya  Pompa  pada  System  Pendinginan  TEG  terhadap  Tegangan  yang Dihasilkan TEG
Grafik  hubungan  variasi  daya  pompa  dengan tegangan yang dihasilkan
Gambar 6. Grafik hubungan variasi daya pompa dengan tegangan yang dihasilkan
Gambar  6  menunjukkan  pengaruh  antara  daya pompa  pendingin  terhadap  tegangan  yang  dihasilkan TEG.  Kenaikan  kurva  untuk  seluruh  variasi  cenderung sama  yaitu  mengalami  peningkatan  yang  cukup signifikan pada 600 detik pertama. Selanjutnya tegangan akan  cenderung  turun.  Pada  gambar  5  kurva  yang mendominasi  kenaikan  tegangan  dihasilkan  oleh  TEG diperoleh  pada  variasi  daya  pompa  1watt  dengan keluaran voltase maksimal pada kisaran 23.5 - 24.8 volt. Hal  ini  dikarenakan  pada  daya  pompa  air  1watt  yang optimal untuk mendinginkan permukaan TEG
Tabel 1 . Pengaruh variasi daya pompa daya pompa air pendingin terhadap suhu dan tegangan Daya T Hot ( 0 C) T Cold ( 0 C) T In ( 0 C) T Out ( 0 C) ∆T ( 0 C) Voltage (V) ∆T.wb ( 0 C) 1 140.25 50 31 39.25 93.75 24.6 8.75 2 140.25 60.25 31 37.5 84.05 21.13 6.75 3 140.25 60.75 31 36 86 22.53 5 4 140.25 64 31 35 86 21.35 4 5 140.25 61.25 31 33.5 86.5 22.09 2.25
Tabel  1  menunjukkan  perbandingan  variasi  daya pompa  air  pendingin  terhadap  suhu  dan  tegangan  yang dihasilkan.  Untuk  itu  maka  temperatur  TEG  diambil pada saat temperatur yang sama yaitu 140.25 0 C. Hal ini disebabkan  karena  temperatur  maksimal  sisi  Thot  TEG paling  rendah  diantara  variasi  daya  pompa  air  air pendingin  dihasilkan  oleh  aliran  air  pendingin  dengan daya  pompa  4watt  menunjukkan  temperatur  sisi  panas (Thot)  pada  140.25 0 C.  Dengan  daya  pompa  air  yang berbeda,  maka  pada  temperatur  Thot  TEG  yang  sama diperoleh  Tcold,  Tin,  Tout,  ∆Twater,  ∆TEG  dan tegamgan yang berbeda. Dari keliam variasi daya pompa aliran  air  pendingin  dapat  disimpulkan  bahwa  daya pompa terbaik diperoleh ketika selisih suhu TEG tertingi dan voltase tertingi pada variasi daya pompa 1watt.

## SIMPULAN
Hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  yaitu  variasi daya  pompa  aliran  air  pada  sistem  pendinginan  TEG dengan  menggunakan waterblock sebagai  media konveksi pendinginan sangat mempengaruhi: 1. Mempengaruhi tegangan
yang dihasilkan
Termoelektrik generator
2. Mempengaruhi  ΔT  Termoelektrik  generator  atau perbedaan suhu pada sisi termoelektrik generator

## DAFTAR PUSTAKA
Cedar,  Jonathan,  and  Alec  Drummond.  2009.  “The
BioLite
Woodgas
Campstove.” http://www.vrac.iastate.edu/ethos/files/ethos2009/
Manufacturing/BioliteEthos.pdf.
Cheng,  Fuqiang  et  al.  2019.  “Fabrication  of Nanostructured Skutterudite-Based Thermoelectric  Module  and  Design  of  a Maximum  Power  Point  Tracking  System  for  the Thermoelectric  Pile.” IEEE  Sensors  Journal 19(14): 5885–94.
Gao, H. B. et al. 2016. “Development of Stove-Powered Thermoelectric  Generators:  A  Review.” Applied Thermal Engineering 96: 297–310.
Gomaa, Mohamed R., and Hegazy Rezk. 2020. “Passive Cooling  System  for  Enhancement  the  Energy Conversion Efficiency of Thermo-Electric Generator.” Energy Reports 6: 687–92.
https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.11.149. Hasan Nia, M. et al. 2014. “Cogeneration  Solar System Using  Thermoelectric Module and Fresnel  Lens.”
Energy  Conversion  and  Management 84(June
2021): 305–10. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2014.04.041
.
Li,  Guoneng,  Youqu  Zheng,  Jiangen  Hu,  and  Wenwen Guo.  2019.  “Experiments  and  a  Simplified Theoretical  Model  for  a  Water-Cooled,  Stove- Powered Thermoelectric Generator.” Energy 185: 437–48.
https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.07.023. Li,  Xinchun,  and  Zhongwei  Wang.  2017.  “Exergy Analysis  of  Integrated  TEG  and  Regenerative Cooling  System  for  Power  Generation  from  the Scramjet  Cooling  Heat.” Aerospace  Science  and
Technology 66: 12–19.
Hendi  Lilih  Wijayanto  et  al.,  Pengaruh  Variasi  Daya  Pompa  pada  System  Pendinginan  TEG  terhadap  Tegangan  yang Dihasilkan TEG
http://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2017.02.021. Montecucco,  A.,  J.  Siviter,  and  A.  R.  Knox.  2017. “Combined  Heat  and  Power  System  for  Stoves with Thermoelectric Generators.” Applied  Energy 185: 1336–42. Orr,  Bradley,  and  Aliakbar  Akbarzadeh.  2017. “Prospects  of  Waste  Heat  Recovery  and  Power Generation  Using  Thermoelectric  Generators.”
Energy  Procedia 110(December  2016):  250–55. http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.135. Rezk,  Hegazy  et  al.  2019.  “Hybrid  Moth-Flame
Optimization
Algorithm and
Incremental
Conductance  for  Tracking  Maximum  Power  of Solar  PV/Thermoelectric  System  under  Different Conditions.” Mathematics 7(10).
Sari,
Citra. 2021.
“Morowalikab.Go.Id.” https://morowalikab.go.id/home/read/atasi- persoalan-listrik-pemkab-morowali-gelar-rapat- dengan-pihak-pln.
Twaha,  Ssennoga,  Jie  Zhu,  Yuying  Yan,  and  Bo  Li. 2016.
“A Comprehensive Review of Thermoelectric Technology : Materials ,
Applications  ,  Modelling  and  Performance Improvement.” 65: 698–726.