Desain Dan Simulasi Konversi Energi Panas Ke Listrik Dengan TEG

Ahsani Taqwim, Muharrama (2021) Desain Dan Simulasi Konversi Energi Panas Ke Listrik Dengan TEG. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Seiring dengan meningkatnya populasi manusia di bumi, kebutuhan manusia akan energi akan terus meningkat. Sumber daya alam seperti fosil akan terus menipis, dibutuhkan sumber energi alternatif baru untuk meningkatkan efisiensi sumber daya alam yang ada. Energi panas dapat dengan mudah dijumpai di sekitar kita, seperti panas matahari. Termoelemen adalah satu dari sekian banyaknya sumber energi alternatif yang baru. Salah satu bentuk aplikasinya adalah termoelektrik generator (TEG) yang memiliki kemampuan untuk mengkonversi energi panas menjadi listrik. Energi panas tersebut akan digunakan pada sisi panas TEG untuk memberikan perbedaan suhu yang nantinya akan dikonversi menjadi energi listrik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik dan performa dari TEG 1-Pair yang berbahan Lead Telluride (PbTe) dengan menggunakan metode simulasi. Desain TEG 1-Pair dibuat menggunakan software SOLIDWORKS 2020 yang dimulai dengan penentuan dimensi geometry dan assembly material. Simulasi dilakukan dengan menggunakan software ANSYS Workbench 2020 R2 dengan menggunakan variasi perbedaan temperatur panas (Th), luas alas elemen TEG (Ae), tinggi elemen TEG (Le), tinggi keramik (L). Simulasi TEG 1-Pair dilakukan dengan memberikan masing-masing 10 variasi pengujian pada variasi temperature panas (Th), luas alas elemen TEG (Ae), tinggi elemen TEG (Le), dan tinggi keramik (L). Rentang variasi temperatur diberikan nilai 43 oC, rentang variasi luas alas elemen TEG (Ae) diberikan nilai 0,1 cm2, rentang variasi tinggi elemen TEG (Le) diberikan nilai 0,1 cm, dan rentang variasi tinggi keramik (L) diberikan nilai 0,1 cm. Data hasil simulasi berupa energi panas yang diserap (Qh, Watt), arus listrik (I, A), daya listrik (P, Watt) dan efisiensi (ηmp) yang disajikan dalam bentuk tabel dan grafik untuk menentukan pengaruh variasi dimensi terhadap parameter nilai keluaran yang ada. Validasi simulasi membandingkan hasil simulasi dengan hasil perhitungan. Rentang perbedaan hasil simulasi dengan perhitungan adalah 0,48 % sampai 1,8 %. Selanjutnya melakukan penambahan keramik pada desain TEG 1-Pair dan melakukan perhitungan beban tegangan. Kemudian simulasi dijalankan dengan menggunakan variasi yang telah diberikan. Hasil dari penelitian ini adalah energi panas yang diserap (Qh, Watt), arus listrik (I, A), daya listrik (P, Watt) dan efisiensi (ηmp) meningkat seiring dengan kenaikan ΔT pada variasi yang telah diberikan. Energi panas yang diserap (Qh, Watt), arus listrik (I, A), dan daya listrik (P, Watt) juga meningkat seiring dengan kenaikan luas alas elemen termoelektrik, namun efisiensinya menurun dan menunjukkan tanda-tanda saturasi pada variasi 1,2 cm2, 1,3 cm2, dan 1,4 cm2. Energi panas yang diserap (Qh, Watt), arus listrik (I, A), dan daya listrik (P, Watt) menurun seiring dengan kenaikan tinggi elemen termoelektrik, namun efisiensinya meningkat seiring dengan variasi ukuran yang telah diberikan. Energi panas yang diserap (Qh, Watt), arus listrik (I, A), daya listrik (P, Watt) dan efisiensi (ηmp) menurun seiring dengan kenaikan tinggi keramik dengan variasi ukuran yang telah diberikan.

English Abstract

As the human population on Earth increases, the human need for energy will continue to increase. Natural resources such as fossils will continue to run out, new alternative energy sources are needed to increase the efficiency of existing natural resources. Thermal energy can be easily found around us, such as the sun's heat. Thermoelements are one of the many new alternative energy sources. One form of application is a thermoelectric generator (TEG) which has the ability to convert heat energy into electricity. The heat energy will be used on the hot side of the TEG to provide a temperature difference which will later be converted into electrical energy. This study aims to determine the characteristics and performance of TEG 1-Pair made from Lead Telluride (PbTe) using the simulation method. The TEG 1-Pair design was created using the SOLIDWORKS 2020 software, starting with determining the dimensions of the geometry and assembly material. Simulations were carried out using the ANSYS Workbench 2020 R2 software using variations in the heat temperature difference (Th), the area of the base of the TEG element (Ae), the height of the TEG element (Le), the height of the ceramic (L). TEG 1-Pair simulation was carried out by giving 10 variations of each test on variations in hot temperature (Th), area of base of TEG element (Ae), height of TEG element (Le), and height of ceramic (L). The range of temperature variations is given a value of 43 oC, the range of variations in the area of the base of the TEG element (Ae) is given a value of 0.1 cm2, the range of variations in the height of the TEG element (Le) is given a value of 0.1 cm, and the range of variations in the height of the ceramic (L) is given a value of 0. ,1 cm. Simulation data in the form of absorbed heat energy (Qh, Watt), electric current (I, A), electric power (P, Watt) and efficiency (mp) are presented in the form of tables and graphs to determine the effect of dimensional variations on the output value parameters. which exists. Simulation validation compares the simulation results with the calculation results. The difference between the simulation results and the calculation is 0.48% to 1.8%. Next, add ceramics to the TEG 1-Pair design and calculate the stress load. Then the simulation is run using the variations that have been given. The results of this study are the heat energy absorbed (Qh, Watt), electric current (I, A), electric power (P, Watt) and efficiency (ηmp) increase along with the increase in T in the given variation. The heat energy absorbed (Qh, Watt), electric current (I, A), and electric power (P, Watt) also increase with the increase in the base area of the thermoelectric element, but the efficiency decreases and shows signs of saturation at variation 1.2 cm2, 1.3 cm2, and 1.4 cm2. The absorbed heat energy (Qh, Watt), electric current (I, A), and electric power (P, Watt) decreases with the increase in the height of the thermoelectric element, but the efficiency increases with the given size variation. The heat energy absorbed (Qh, Watt), electric current (I, A), electric power (P, Watt), and efficiency (ηmp) decreases with the increase in ceramic height with a given size variation.

Other obstract

-

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	621.381
Uncontrolled Keywords:	Ansys Workbench, PbTe, Renewable Energy, TEG 1-Pair, 1-Pair TEG.
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.3 Electrical, magnetic, optical, communications, computer engineering; electronics, lighting > 621.38 Electronics, communications engineering > 621.381 Electronics
Divisions:	Fakultas Teknik > Teknik Elektro
Depositing User:	Unnamed user with email gaby
Date Deposited:	21 Oct 2021 06:17
Last Modified:	23 Feb 2022 05:16
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/184632

Text (DALAM MASA EMBARGO) Muharrama Ahsani Taqwim.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2023. Download (2MB) | Request a copy

Actions (login required)

View Item