Studi eksperimen prestasi termoelektrik sebagai pemanen energi listrik mikro: efek gradien temperatur sisi dan konfigurasi modul

La Ode Ahmad Barata

doi:10.55679/pistonjt.v11i1.136

Penulis

La Ode Ahmad Barata Jurusan Teknik Mesin, Universitas Halu Oleo

DOI:

https://doi.org/10.55679/pistonjt.v11i1.136

Kata Kunci:

Efek seebeck, Heatpipe, Konversi energi, Disipasi panas, Efisiensi termal

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kinerja termoelektrik sebagai sistem pemanen energi listrik mikro melalui pengujian terhadap efek gradien temperatur pada sisi modul termoelektrik (TEG). Prinsip dasar kerja TEG mengacu pada efek Seebeck, di mana perbedaan suhu antara dua sisi modul menghasilkan perbedaan potensial listrik. Studi eksperimen dilakukan menggunakan satu dan dua modul TEG dalam konfigurasi seri dan paralel dengan variasi kapasitas sumber panas sebesar 150 W dan 300 W. Sistem pendinginan heat pipe (HP) juga digunakan untuk meningkatkan pembuangan panas pada sisi dingin modul. Pengambilan data dilakukan secara otomatis menggunakan sistem akuisisi data (DAQmx) dan perangkat lunak LABView v.8.5 dengan durasi pengujian 120 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan gradien temperatur (ΔT) berbanding lurus dengan tegangan keluaran dan daya listrik yang dihasilkan. Penggunaan heat pipe terbukti signifikan dalam memperbesar ΔT, meningkatkan disipasi panas, serta mencegah saturasi termal pada cold junction modul. Daya output maksimum pada konfigurasi tunggal dengan HP mencapai 1,2 W pada suhu operasi tinggi, sementara konfigurasi ganda seri mencapai hingga 14 W dengan efisiensi konversi energi sekitar 10%, jauh lebih tinggi dibandingkan konfigurasi paralel. Efisiensi tertinggi dicapai pada konfigurasi seri dengan suplai panas 300 W karena akumulasi efek tegangan antar modul yang menghasilkan kesesuaian antara resistansi internal dan eksternal sistem. Hasil ini menegaskan bahwa kombinasi gradien temperatur tinggi dan sistem pendingin efektif memegang peranan penting dalam mengoptimalkan kinerja TEG.

Unduhan

Data unduhan belum tersedia.

Referensi

Y. Zhao et al., “A review of heat pipe thermoelectric generators: principles, applications, and challenges,” Sol. energi, vol. 300, no. March, p. 113850, 2025, doi: 10.1016/j.solener.2025.113850.

X. Cui, Y. Wu, and X. Chen, “Thermoelectric generation: principles, applications, and prospects,” Renew. Sustain. energi Rev., vol. 224, no. July, p. 116081, 2025, doi: 10.1016/j.rser.2025.116081.

M. Ridwan, M. Gasulla, and F. Reverter, “Principle and Applications of Thermoelectric Generators: A Review,” Sensors, vol. 25, no. 8, 2025, doi: 10.3390/s25082484.

Y. Kimura, K. Utsumi, and H. Tohmyoh, “Experimental relationship between the Seebeck and Peltier effects in thermoelectric modules based on Fe and Al metals,” Appl. Therm. Eng., vol. 255, no. July, p. 124009, 2024, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2024.124009.

R. Liu, Y. Ge, D. Wang, and Z. Shuai, “Understanding the Temperatur Dependence of the Seebeck Coefficient from First-Principles Band Structure Calculations for Organic Thermoelectric Materials,” CCS Chem., vol. 3, no. 10, pp. 1477–1483, 2021, doi: 10.31635/ccschem.021.202100813.

D. Beretta et al., “Thermoelectrics: From history, a window to the future,” Mater. Sci. Eng. R Reports, vol. 138, no. October, 2019, doi: 10.1016/j.mser.2018.09.001.

R. Sok and J. Kusaka, “Experimental and modeling analysis on thermoelectric heat recovery to maximize the performance of next-generation diesel engines dedicated for future electrified powertrains,” Appl. Therm. Eng., vol. 219, no. PB, p. 119530, 2023, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2022.119530.

Y. Liu, Z. Shi, G. Wang, Y. Y. Yan, and Y. Zhang, “Experimental Investigation for a Novel Prototype of a Thermoelectric Power Generator With Heat Pipes,” Front. energi Res., vol. 9, no. September, pp. 1–13, 2021, doi: 10.3389/fenrg.2021.744366.

J. Lv et al., “Touch-activated information interaction system based on body-heat-powered flexible thermoelectric generator for food spoilage monitoring,” Nano energi, vol. 123, no. February, p. 109418, 2024, doi: 10.1016/j.nanoen.2024.109418.

A. Shukla, N. Tripathi, and D. T. Marx, “Oxide thermoelectrics: a review and a case study,” Dyn. Process. Solids, no. 0, pp. 137–152, 2023, doi: 10.1016/B978-0-12-818876-7.00006-4.

Y. A. Cengel, M. A. Boles, and M. Kanoglu, Thermodynamics: an engineering approach, Ninth. McGraw-Hill Education, 2019.

L. Chen, F. Sun, and C. Wu, “Thermoelectric-generator with linear phenomenological heat-transfer law,” Appl. energi, vol. 81, no. 4, pp. 358–364, 2005, doi: 10.1016/j.apenergi.2004.09.011.

F. A. Purnama Putra and B. Suprianto, “Solar Thermoelectric Generator Prototype with Flat Black Color Coating on Copper Plate Heat Absorber,” Ina. Indones. J. Electr. Eletronics Eng., vol. 8, no. 1, pp. 25–31, 2024, doi: 10.26740/inajeee.v8n1.p25-31.

A. Halim, Z. Djafar, and W. H. Piarah, “Enhancing Solar Power Harvest By Using Absorber Plates on Thermoelectric Generator Modules,” Lect. Notes Mech. Eng., pp. 53–59, 2023, doi: 10.1007/978-981-19-3629-6_6.