9
Gambar 2.4. ZT dari variasi bahan
thermoelectric
.
2. 3. Efisiensi, ZT, dan Perbedaan Temperatur
Penting untuk diketahui bahwa semua perangkat
thermoelectric
sangat tergantung pada temperatur, tidak hanya gradien temperatur kerja, tetapi juga nilai
– nilai temperatur absolut. Perangkat
thermoelectric
dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik arus searah DC ketika terjadi perbedaan temperatur.
Namun, saat ini bahan
thermoelectric
yang tersedia mempunyai ZT 1 dan efisiensi perangkat dalam menghasilkan energi listrik jarang melebihi 5 .
Kinerja ini membatasi
thermoelectric
generator untuk aplikasi dimana persyaratannya untuk operasi jarak jauh, tahan uji, tidak ada bagian yang
bergerak, dan tidak menimbulkan suara telah melebihi aspek yang lebih buruk dari biaya mahal dan efisiensi konversi yang rendah. Hal ini cenderung untuk
membatasi aplikasi teknologi
thermoelectric
untuk sistem pendingin kecil, daya rendah, atau pendingin khusus atau aplikasi daya. Sistem ini umumnya
membutuhkan daya atau aliran energi panas yang kecil. Efisiensi maksimal dari perangkat
thermoelectric
dalam pembangkit listrik ditentukan oleh hubungan berikut :
10
η
max
=
T
h
−T
c
T
h
1+Z
∗
T
2
−1 1+Z
∗
T
2
+1
2.2 dimana Z
: nilai optimal Z dari pasangan tipe – p atau tipe – n di perangkat
thermoelectric
T
h
dan T
c
: temperatur sisi panas dan sisi dingin T
: rata – rata T
h
dan T
c
Hubungan ini ditunjukkan pada Gambar 2.4 untuk memberikan gambaran tentang besarnya efisiensi dalam hubungan dengan variasi ZT dan perbedaan
temperatur. Bagian pertama dari Persamaan 2.2 menunjukkan bahwa efisiensi maksimal
thermoelectric
dihubungkan dengan T
h
dan T
c
, sama seperti efisiensi
carnot
[6].
Gambar 2.5. Efisiensi sebagai fungsi dari perbedaan temperatur.
2. 4. Efek
Thermoelectric
Ada tiga efek utama yang terjadi dalam rangkaian termokopel yaitu Seebeck, Peltier, dan Thomson. Efek Seebeck menggambarkan tegangan atau
kekuatan listrik
electromotive force
EMF yang disebabkan oleh perbedaan temperatur gradien sepanjang kawat. Perubahan dalam bahan EMF sehubungan
11
dengan perubahan temperatur disebut koefisien Seebeck atau sensitivitas
thermoelectric
. Koefisien ini biasanya merupakan fungsi nonliniar dari temperatur. Efek Peltier menjelaskan perbedaan temperatur yang dihasilkan oleh
EMF dan merupakan kebalikan dari efek Seebeck. Sedangkan, efek Thomson berkaitan dengan gradien panas yang
reversibel
dan EMF dalam suatu penghantar homogen [7].
2. 4. 1. Efek Seebeck
Kategori