Kebutuhan energi global terus meningkat seiring dengan perkembangan zaman, mendorong transisi menuju sumber energi terbarukan dan pemanfaatan energi yang lebih efisien. Salah satu potensi energi yang masih kurang dimanfaatkan adalah panas limbah dari berbagai aktivitas, khususnya di sektor bangunan. Pada dapur rumah tangga dan restoran, proses memasak menghasilkan udara panas yang biasanya dibuang melalui sistem ducting. Namun, ducting ini sering menjadi sangat panas, menunjukkan adanya potensi untuk memanfaatkan energi panas yang terbuang ini. Teknologi termoelektrik menawarkan solusi menjanjikan dengan kemampuannya mengkonversi perbedaan suhu menjadi energi listrik melalui efek Seebeck. Pengoptimalan desain sistem termoelektrik, terutama pada rasio aspek geometri komponennya, menjadi faktor kunci dalam meningkatkan efisiensi konversi energi dan memaksimalkan pemanfaatan panas limbah pada bangunan.
Penjelasan / Isi Tulisan
Penelitian terbaru menunjukkan bahwa rasio aspek geometri pada kaki termoelektrik sangat mempengaruhi kinerja konversi energinya. Pada studi yang dilakukan oleh Delfianti dkk. (2025), investigasi dilakukan terhadap pengaruh rasio aspek pada kaki termoelektrik negatif yang terdiri dari dua material, yaitu kombinasi AgInSe-Bi鈧係e dan Bi鈧係e-AgInSe, sementara kaki positif menggunakan material BiTe dan Cu鈧係e. Metode numerik menggunakan perangkat lunak ANSYS Steady-State Thermal-Electric dengan teknik meshing heksahedral (170.869 elemen) menghasilkan temuan signifikan tentang distribusi suhu dan potensi listrik yang dihasilkan.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa material S.Bi90-10BA (90% Bi鈧係e dan 10% AgInSe) mampu menghasilkan daya tertinggi sebesar 11,189 Watt per unit termoelektrik pada perbedaan suhu 90掳C. Secara keseluruhan, sistem ini mampu menghasilkan total daya sebesar 6713,4 Watt, menunjukkan efisiensi konversi energi yang signifikan. Pengujian pada variasi suhu (50-90掳C) mengkonfirmasi bahwa performa sistem meningkat seiring dengan peningkatan perbedaan suhu antara sisi panas dan dingin.
Faktor material juga memainkan peran penting, di mana kaki positif berbasis BiTe menunjukkan hasil daya yang lebih tinggi dibandingkan Cu鈧係e pada semua variabel pengujian. Hal ini berkaitan dengan nilai konduktivitas listrik BiTe yang lebih tinggi. Analisis distribusi suhu menunjukkan pola yang relatif seragam pada kedua jenis material, mengkonfirmasi efektivitas desain dalam optimalisasi pemanfaatan panas. Namun, perbedaan signifikan terlihat pada distribusi tegangan, di mana gradien tegangan Cu鈧係e yang lebih tinggi pada material positif menyebabkan penurunan daya yang dihasilkan akibat ketidakseimbangan antara kaki positif dan negatif.
Implementasi sistem termoelektrik pada hood dapur menunjukkan potensi besar untuk aplikasi praktis. Dengan menempatkan modul termoelektrik pada saluran pembuangan udara panas, sistem mampu memanfaatkan perbedaan suhu antara udara panas dari proses memasak dan udara luar yang lebih dingin untuk menghasilkan energi listrik, sekaligus membantu mendinginkan udara yang dikeluarkan.
Penutupan / Simpulan
Penelitian ini berhasil mendemonstrasikan bahwa rasio aspek geometri pada kaki termoelektrik memberikan pengaruh signifikan terhadap kinerja sistem pemulihan panas limbah. Material berbasis BiTe menunjukkan performa terbaik dengan daya tertinggi mencapai 11,189 Watt pada perbedaan suhu maksimum, dengan total energi yang dimanfaatkan mencapai 6713,4 Watt. Distribusi tegangan dalam material juga terbukti mempengaruhi daya listrik yang dihasilkan. Implementasi teknologi ini pada sistem hood dapur menawarkan solusi praktis untuk memanfaatkan panas limbah yang biasanya terbuang, sehingga meningkatkan efisiensi energi bangunan secara keseluruhan.
Ke depan, studi lanjutan dapat difokuskan pada peningkatan efisiensi atau daya keluaran, serta analisis pengaruh tegangan yang dihasilkan oleh panas internal material terhadap resistansi material saat beroperasi. Optimalisasi lebih lanjut pada rasio aspek dan kombinasi material dapat membuka jalan bagi aplikasi yang lebih luas dari teknologi termoelektrik dalam pemulihan panas limbah, tidak hanya pada sektor bangunan tetapi juga pada berbagai aplikasi industri dan komersial lainnya.
