R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal | Vol.9 No.2/2024
ISSN online (2528-3723)
http://doi.org/10.21070/rem.v9i2.1710
Copyright © 2024 Author [s]. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or
reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited,
in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms
Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin
Bertenaga Surya Menggunakan PCM Larutan Eutektik NaCl-H2O
Acep Saputra1, Rifky2*, Ade Irza Fahrezi3, Muhammad Imam Sobirin4, Dimas Priyuko Tri
Asmoro5
Email corresponding author: rifky@uhamka.ac.id
1,2,3,4,5 Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA, Indonesia
Article history: Received: 1 Agustus 2024 | Revised: 24 November 2024 | Accepted: 25 November 2024
Abstract. Solar energy is an energy source that is always available, does not cause pollution and does not damage
the environment. The current use of cooling system devices still uses refrigerants. The disadvantage of refrigerants is
that they use materials that have negative effects on the environment. This research provides an alternative solution
to environmental problems caused by the use of a refrigerant cooling system, namely a solar-powered thermoelectric
cooling system with PCM eutectic NaCl-H2O solution. This research aims to determine the effect of the NaCl-H2O
eutectic solution to improve the performance of the cooling system in the cooling box. This system uses two TEC
modules, a heatsink, and a fan to optimize heat dissipation and even temperature distribution in the cooling box. The
test results show that the use of PCM with 5% NaCl in the cooling system produces the lowest room temperature of
17,2℃, and the highest performance coefficient of 0.092. The higher concentration of NaCl in the H2O solution
increases the thermal conductivity value and lowers the freezing point, thus affecting the minimum temperature and
increasing the cooling system performance coefficient.
Keywords -Eenergy; Cooler; Phase change material
Abstrak. Energi matahari adalah sumber energi yang selalu tersedia, tidak menimbulkan polusi dan tidak merusak
lingkungan. Penggunaan perangkat sistem pendingin saat ini masih menggunakan refrigeran. Kekurangan yang
dimiliki refrigeran yaitu menggunkan bahan yang sifatnya menimbulkan efek buruk terhadap lingkungan. Penelitian
ini memberikan solusi alternatif untuk permasalahan lingkungan yang disebabkan penggunan sistem pendingin
refrigeran, yaitu sistem pendingin termoelektrik bertenaga surya dengan PCM larutan eutektik NaCl-H2O. penelitian
ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh larutan eutektik NaCl-H2O untuk meningkatkan kinerja sistem pendingin
pada kotak pendingin. Sistem ini menggunakan dua modul TEC, heatsink, dan kipas untuk mengoptimalkan
pembuangan panas dan pemerataan suhu pada kotak pendingin. Hasil pengujian menunjukan bahwa penggunaan
PCM dengan 5% NaCl dalam sistem pendingin menghasilkan temperature ruang terendah sebesar 17,2℃, dan
koefisien kinerja tertinggi sebesar 0,031. Semakin tinggi konsentrasi NaCl dalam larutan H2O meningkatkan nilai
konduktivitas termal dan menurunkan titik beku, sehingga mempengaruhi temperatur minimum dan meningkatkan
koefisien kinerja sistem pendingin.
Kata Kunci - Energi; Pendingin;Pphase change material
PENDAHULUAN
Energi terbarukan merupakan sumber energi alternatif yang banyak terdapat di alam dan tidak terbatas meskipun
digunakan secara berkelanjutan [1]. Energi terbarukan saat ini dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan
manusia seperti pemanfaatan air, angin, dan matahari untuk diubah menjadi bentuk lain [2]. Salah satu jenis energi
terbarukan adalah energi matahari. Energi matahari adalah sumber energi yang selalu tersedia dan selain itu juga
energi ini tidak menimbulkan polusi dan tidak merusak lingkungan [3]. Energi matahari juga dapat dimanfaatkan
masyarakat sebagai energi alternatif seperti pembangkit listrik tenaga surya dimana radiasi sinar matahari diubah
menjadi energi listrik [4]. Panel surya dapat diintegrasikan dengan pendingin termoelektrik, sehingga kedua konverter
energi tersebut mengubah energi ma tahari menjadi listrik dan listriknya dimanfaatkan untuk menghasilkan kondisi
pendinginan. Berdasarkan penggunaannya modul termoelektrik dapat digunakan sebagai Thermoelectric Generator
(TEG) dan Thermoelectric Cooler (TEC) [5].
Perbedaan diantara keduanya adalah TEG yang menghasilkan listrik dari perbedaan suhu, sementara efek Peltier
adalah prinsip dari TEC yang dapat mendinginkan atau memanaskan dengan memberikan arus listrik pada
termoelektrik [6].
Thermoelectric Cooler (TEC) merupakan komponen yang memanfaatkan bahan padat dan efek termoelektrik
dapat menghasilkan suatu sisi menjadi dingin dan sisi lainnya menjadi panas jika dialiri oleh arus listrik. Termperatur
pada titik pertemuan dua material berbeda dipengaruhi oleh arah dari arus listrik yang masuk ke perangkat TEC [7].
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
112
Penggunaan sistem pendingin termoelektrik merupakan alternatif untuk mengatasi masalah refrigeran [8].
Pemanfaatan sistem pendingin termoelektrik mempunyai kelebihan yaitu tidak menggunakan refrigeran, sehingga
tidak mempunyai potensi merusak lapisan ozon [9]. Oleh karena itu diperlukan sistem pendingin termoelektrik
bertenaga surya dengan phase change material (PCM) untuk mempercepat pendinginan pada ruang kotak pendingin.
Phase change material memiliki potensi besar untuk aplikasi penyimpanan termal dengan kemampuan untuk
menyerap dan melepaskan termal selama proses perubahan fase. Pada Saat suhu PCM mengalami penurunan PCM
melepaskan termal yang disimpan untuk membantu dalam menjaga suhu ruang tetap stabil. Dengan demikian
penggunan PCM dapat meningkatkan efisiensi sistem pendingin dengan memanfaatkan kemampuannya untuk
menyimpan dan melepaskan termal sesuai dengan perubahan suhu lingkungan [10]. PCM secara garis besar terbagi
atas tiga kategori, yaitu organik, inorganik, eutekktik [11]. Pada penelitian ini menggunakan PCM berbahan larutan
NaCl-H2O karena dapat menstabilkan suhu ruang dengan menyerap atau melepaskan kalor secara efisien. Selain itu,
phase change material NaCl-H2O dapat meningkatkan efisiensi dan kinerja sistem pendingin dengan memanfaatkan
sifat termofisiknya, perubah fasa NaCl-H2O juga memiliki konduktivitas termal dan densitas yang baik untuk
mempengaruhi laju perpindahan kalor [12], [13].
Beberapa penelitian tentang termoelektrik telah banyak digunakan seperti kotak pendingin medis [14], sistem
pendingin kabin mobil [15], kotak pendingin minuman [16], pendingin portabel untuk air susu ibu [17], dan kotak
pendingin buah-sayur [18]. Pendingin termoelektrik pada peneltian ini ditambahkan dengan phase change material
larutan eutektik NaCl-H2O di dalamnya, sehingga diharapkan dapat mempercepat laju pendinginan ruang sistem
pendingin dan menahan kondisi dingin waktu yang lebih lama. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk
mengetahui pengaruh PCM larutan eutektik NaCl-H2O terhadap koefisien kinerja sistem pendingin dan pencapaian
temperatur minimum ruang pendingin.
METODE
Pengujian dilakukakan pada kotak styrofoam yang berukuran 34cm x 25cm x 30cm, menggunakan modul surya
polycrystalline 50 Wp, dua modul termoelektrik yang disusun seri diapit dengan dua buah heatsink yang ditambahkan
kipas pada sisi panas agar kalor terbuang dan kipas pada sisi dingin agar pendinginan dapat merata di dalam ruang
pendingin. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental untuk mengetahui pengaruh phase change material larutan
eutektik NaCl-H2O terhadap koefisien kinerja sistem pendingin dan pencapaian temperatur minimum ruang
pendingin. Pada penelitian ini memvariasikan empat kotak pendingin yaitu kotak pendingin yang tidak menggunakan
PCM, kotak pendingin yang menggunakan PCM NaCl-H2O dengan komposisi 1%, kotak pendingin yang
menggunakan PCM NaCl-H2O dengan komposisi 3%, kotak pendingin yang menggunakan PCM NaCl-H2O dengan
komposisi 5%. Desain kotak pendingin dapat dilihat pada gambar 2 di bawah ini.
(a)
(b)
Gambar 2. (a) Rangkaian pendingin termoelektrik, (b) Desain kotak pendingin termoelektrik
Pada dinding kanan dan kiri memiliki luas yang berbeda dengan dinding lainnya. Hal ini dikarenakan terpotong
luas heatsink yang dipakai pada kotak pendingin, sehingga luasnya berbeda dengan dinding lainnya. Material pelapis
kotak pendingin terdapat pada gambar 3 yang terdiri alumunium foil bagian dalam, styrofoam, dan alumunium foil
bagian luar.
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
113
Gambar 3. Lapisan dinding kotak pendingin
Material yang digunakan sebagai pelapis pada kotak pendingin yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nilai
konduktivitas termal (k) alumunium foil sebesar 0,038 W/m.k, dan styrofoam sebesar 0,33 W/m.k [19], [20]. Alat
yang digunakan pada penelitian ini digambarkan pada skema gambar 4 di bawah ini.
Gambar 4. Rangkaian sistem pendingin termoelektrik
Pada Gambar 4, modul surya disambungkan ke watt meter sebagai pemantau daya listrik yang diberikan, lalu
dihubungkan ke SCC. SCC digunakan untuk mengatur arus beban dan mengatur pengisian aki/baterai. Setelah itu,
arus yang diatur SCC diberikan ke beban TEC melalui watt meter.
PCM NaCl-H2O untuk menyerap kalor agar mempercepat pendinginan. Berikut tabel 1 dari komposisi larutan
PCM NaCl dan H2O dengan kapasitas 500 gram.
Tabel 1. Komposisi larutan PCM NaCl dan H2O
Larutan eutektik NaCl-H2O [gram]
Komposisi
NaCl
H2O
1% NaCl-H2O
5
495
3% NaCl-H2O
15
485
5% NaCl-H2O
25
475
Perpindahan kalor pada kotak pendingin termolektrik terjadi melalui proses konduksi dan konveksi. Perpindahan
panas konduksi merupakan proses dimana panas berpindah dari satu bagian benda ke bagian lain, atau antara dua
benda yang bersentuhan, tanpa perpindahan massa [21]. Perpindahan panas konveksi merupakan perpindahan panas
yang terjadi karena adanya gerakan atau aliran fluida yang membawa panas dari daerah yang bertemperatur tinggi ke
daerah yang bertemperatur rendah [22].
Konveksi paksa merupakan proses perpindahan panas di mana fluida dipaksa bergerak melalui penggunaan sumber
eksternal seperti kipas, pompa, atau perangkat hisap. Sementara konveksi bebas merupakan proses perpindahan panas
yang terjadi ketika perbedaan densitas dalam fluida disebabkan oleh gradien suhu, tanpa bantuan sumber eksternal
[23]. Ada empat bilangan tak berdimensi yang berkaitan dengan perpindahan panas secara konveksi, yaitu bilangan
Prandtl (Pr), bilangan Nusselt (Nu), bilangan Grashof (Gr), dan bilangan Rayleigh (Ra). Bilangan Nusselt dapat
dihitung menggunakan persamaan berikut ini [15].
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
114
(1)
Pada konveksi bebas berlaku persamaan di bawah ini [15].
(2)
(3)
(4)
Sementara itu, dua persamaan yang memakai nilai Ra sebagai rentangnya dapat digunakan untuk menghitung
konveksi bebas dari plat vertikal. Persamaan tersebut antara lain [15].
(5)
(6)
Adapun konveksi paksa dimana aliran pada konveksi paksa diatur oleh bilangan Reynolds tak berdimensi.
Bilangan ini menggambarkan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskositas yang mempengaruhi fluida.
Bilangan Reynolds pada konveksi paksa dapat ditentukan menggunakan persamaan di bawah ini [24].
(7)
Untuk menghitung nilai bilangan Nusselt (Nu) pada konveksi paksa yang terjadi pada sebuah plat vertikal dapat
menggunakan persamaan di bawah ini [24].
Laminar
(8)
Turbulent
(9)
Pada perhitungan konveksi perlu diketahui karakteristik udara agar perhitungan sesuai dengan aliran yang diterima
[25].
Beban kalor yang hilang yaitu jumlah kalor yang keluar dari suatu ruang pendingin akibat perbedaan temperatur.
Kalor yang hilang dapat dihitung menggunakan persamaan berikut [15].
(10)
Beban kalor transmisi disebebkan oleh perpindahan panas konduksi dan konveksi pada dinding-dinding ruang
pendingin. Beban transmisi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini [26].
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
115
(11)
Untuk menghitung koefisien perpindahan panas total yang terjadi pada ruang pendingin, digunakan persamaan
berikut [26].
(12)
Total beban kalor pendingin didapatkan dengan menjumlahkan kalor yang hilang dan beban kalor transmisi yang
terjadi di kotak pendingin. Untuk menghitung beban kalor pendingin dapat menggunakan persamaan berikut [27].
(13)
Koefisien kinerja (COP) adalah ukuran yang digunakan untuk mengevaluasi efisiensi suatu sistem pendingin. COP
dapat dihitung menggunakan persamaan berikut [15].
(14)
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data pengujian dan perhitungan dilakukan pada kotak pendingin yang tidak menggunakan PCM, kotak pendingin
yang menggunakan PCM NaCl-H2O dengan komposisi 1%, kotak pendingin yang menggunakan PCM NaCl-H2O
dengan komposisi 3%, kotak pendingin yang menggunakan PCM NaCl-H2O dengan komposisi 5%. Rata-rata
temperatur ruang pendingin pada kotak pendingin tanpa PCM dan dengan variasi PCM NaCl (1%, 3%, dan 5%) selama
tiga hari disajikan dalam Tabel 2 dan Gambar 5. Data rata-rata temperatur ruang kotak pendingin yang tanpa PCM,
NaCl 1% sebagai PCM, NaCl 3% sebagai PCM, NaCl 5% sebagai PCM dapat di lihat pada Tabel 4-8 di bawah ini.
Tabel 2. Rata-rata temperatur pada kotak pendingin selama tiga hari
Rata-rata Temperatur Minimum Ruang Kotak Pendingin
No
Posisi
Temperatur minimum dalam pada kotak pendingin
Tanpa PCM
1% NaCl
3% NaCl
5% NaCl
1
TD-1
19,3
21,4
21
20,4
2
TD-2
19,3
21,1
20,7
19,9
3
TD-3
19,2
21,2
20,7
20,1
4
TD-4
19,7
22,1
21,9
21
5
TD-5
19,5
21,2
20,8
20,1
6
TD-6
19,6
21,1
20,8
19,4
7
TD-7
18,6
20,4
20,5
17,2
Adapun grafik hasil pengukuran rata-rata temperatur minimum ruang kotak pendingin dapat di lihat pada gambar
5 di bawah ini.
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
116
Gambar 5. Temperatur minimum kotak pendingin selama tiga hari
Berdasarkan Gambar 5 di atas menunjukan perubahan temperatur dalam minimum pada kotak pendingin yang
tanpa menggunakan PCM, kotak pendingin yang menggunakan PCM dengan komposisi NaCl 1%, kotak pendingin
yang menggunakan PCM dengan komposisi NaCl 3%, kotak pendingin yang menggunakan PCM dengan komposisi
NaCl 5%. Pola grafik temperatur minimum setiap dinding dalam kotak pendingin mengalami kecenderungan
menurun, tetapi terdapat perbedaan pada setiap kotak pendingin. Penurunan temperatur yang paling signifikan terdapat
pada kotak pendingin dengan menggunakan PCM dengan komposisi NaCl 5% yang mendapatkan temperatur
minimum sebesar 17,2℃. Hal ini dikarena PCM dengan komposisi NaCl 5% memiliki nilai konduktivitas termal dan
panas laten yang lebih tinggi, sehingga saat kotak pendingin mengalami penurunan temperatur, PCM akan melepaskan
kalor yang diserap sehingga dapat menjaga temperatur tetap stabil dan tidak mengalami penurunan secara drastis [13].
Sementara itu kotak pendingin yang menggunakan PCM dengan komposisi NaCl 1%, dan kotak pendingin yang
menggunakan PCM dengan komposisi NaCl 3% mendapatkan temperatur dalam lebih tinggi dibandingkan dengan
kotak pendingin yang tanpa menggunakan PCM, hal ini dikarenakan temperatur luar yang lebih tinggi sehingga
mempengaruhi temperatur ruang pendingin [7].
Perhitungan daya masukan panel surya pada sistem pendingin selama tiga hari di lihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Daya masukan panel surya pada sistem pendingin selama tiga hari
Variabel
Notasi
Rata-rata daya masukan ke sistem pendingin
Hari 1
Hari 2
Hari 3
Rata-rata
Tanpa PCM
Pin [W]
2.845
3.131
3.365
3.114
1% NaCl
Pin [W]
2.845
3.131
3.365
3.114
3% NaCl
Pin [W]
2.845
3.131
3.365
3.114
5% NaCl
Pin [W]
2.845
3.131
3.365
3.114
Pada tabel rata-rata masukan panel surya selama tiga hari memiliki kecenderungan data yang meningkat. Akibat
intensitas cahaya matahari selama penelitian menyebabkan perubahan daya masukan menjadi meningkat. Intensitas
cahaya matahari yang tinggi dapat meningkatkan kinerja sel surya dalam menghasilkan energi listrik [28].
Perhitungan kalor yang hilang pada sistem pendingin selama tiga hari di lihat pada Tabel 4.
0
5
10
15
20
25
TD-1 TD-2 TD-3 TD-4 TD-5 TD-6 TD-7
TEMPERATUR (˚C)
POSISI DINDING
RATA-RATA TEMPERATUR RUANG PENDINGIN
Tanpa PCM 1% NaCl- H2O 3% NaCl- H2O 5% NaCl- H2O
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
117
Tabel 4. Kalor yang hilang pada sistem pendingin selama tiga hari
Variabel
Notasi
Kalor yang hilang pada sistem pendingin
Hari 1
Hari 2
Hari 3
RATA-RATA
Tanpa PCM
q1 [W]
72,20
60,24
65,22
65,89
1% NaCl
q1 [W]
64,21
53,41
48,38
55,33
3% NaCl
q1 [W]
59,29
50,77
54,26
54,77
5% NaCl
q1 [W]
78,40
65,75
73,42
72,52
Dari tabel tersebut rata-rata terbesar pada kotak pendingin dengan PCM NaCl-H2O 5% didapatkan dengan kalor
yang hilang sebesar 72,52 W, bahwa penambahan NaCl sebagai PCM dalam sistem pendingin mempengaruhi jumlah
kalor yang hilang. Konsentrasi NaCl yang lebih tinggi cenderung mengurangi kehilangan kalor, menunjukkan bahwa
NaCl dapat meningkatkan kapasitas retensi termal PCM dalam sistem pendingin [23].
Perhitungan kalor transmisi pada sistem pendingin selama tiga hari di lihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Kalor transmisi pada sistem pendingin selama tiga hari
PERHITUNGAN KALOR TRANSMISI [W]
Variabel
Hari
Hasil q2
Rata-rata
Tanpa PCM
Hari 1
26,793
24,023
Hari 2
21,451
Hari 3
23,824
1% NaCl
Hari 1
24,718
21,280
Hari 2
21,095
Hari 3
18,026
3% NaCl
Hari 1
24,631
20,928
Hari 2
20,201
Hari 3
17,952
5% NaCl
Hari 1
27,393
23,085
Hari 2
21,367
Hari 3
20,496
Pada tabel tersebut terlihat bahwa penggunaan PCM NaCl-H2O dapat mengurangi kalor transmisi pada kotak
pendingin. Konsentrasi 3% dari PCM NaCl-H2O efektif dalam menurunkan kalor transmisi. Penggunaan konsentrasi
3% memberikan hasil yang baik dalam hal pengurangan kalor transmisi, menunjukkan efektivitas yang lebih tinggi
dalam menyimpan energi dan mengurangi kehilangan kalor. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi
NaCl dapat meningkatkan kemampuan material dalam menyerap dan menyimpan energi termal, sehingga mengurangi
kehilangan panas yang terjadi selama proses pendinginan [26].
Perhitungan beban kalor keseluruhan pada sistem pendingin selama tiga hari dapat di lihat pada Tabel 6.
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
118
Tabel 6. Beban kalor keseluruhan pada kotak pendingin selama tiga hari
PERHITUNGAN BEBAN PENDINGIN [W]
Variabel
Hari
Hasil qc
Rata-rata
Tanpa PCM
Hari 1
99,00
89,91
Hari 2
81,69
Hari 3
89,04
1% NaCl
Hari 1
88,93
76,62
Hari 2
74,51
Hari 3
66,41
3% NaCl
Hari 1
83,92
75,70
Hari 2
70,97
Hari 3
72,21
5% NaCl
Hari 1
105,79
95,61
Hari 2
87,11
Hari 3
93,92
Pada tabel tersebut menunjukan bahwa penggunaan NaCl-H2O dapat mengurangi beban pendingin pada kotak
pendingin. Konsentrasi 3% daari PCM NaCl-H2O efektif dalam menurunkan beban pendingin. Hal ini dikarenakan
penggunaan larutan NaCl sebagai PCM dapat meningkatkan efisiensi penyimpanan energi dan mengurangi kebutuhan
energi untuk menjaga suhu dingin [27].
Perhitungan koefisien kinerja system pendingin termoelektrik dapat di lihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Koefisien kinerja (COP) sistem pada keseluruhan kotak pendingin selama tiga hari
PERHITUNGAN COP
Variabel
Hari
Hasil COP
Rata-rata
Tanpa PCM
Hari 1
0.035
0.029
Hari 2
0.026
Hari 3
0.027
1% NaCl
Hari 1
0.031
0.025
Hari 2
0.024
Hari 3
0.020
3% NaCl
Hari 1
0.030
0.025
Hari 2
0.023
Hari 3
0.022
5% NaCl
Hari 1
0.037
0.031
Hari 2
0.028
Hari 3
0.028
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
119
Pada tabel tersebut terlihat bahwa nilai rata-rata koefisien kinerja tertinggi terdapat pada kotak pendingin dengan
menggunakan PCM NaCl 5%. Hal ini dikarenakan semakin tinggi konsentrasi NaCl dalam larutan H2O meningkatkan
nilai konduktivitas termal dan menurunkan titik beku. Dampaknya, koefisien kinerja sistem pendingin dapat
meningkat karena kemampuannya dalam menyerap dan melepaskan termal yang pada akhirnya menurunkan
temperatur [29].
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan bahwa dengan menambahan PCM berpengaruh terhadap pencapaian
temperatur ruang kotak pendingin, karena PCM mempercepat penurunan suhu ruang pada kotak pendingin dan
menjaga suhu ruang pada kotak pendingin tetap stabil. Temperatur ruang pendingin minimum yang didapatkan pada
kotak pendingin dengan PCM NaCl 5% sebesar 17,2℃. Sedangkan koefisien kinerja sistem pendingin paling tinggi
didapatkan pada kotak pendingin dengan PCM NaCl 5% sebesar 0,031. Pada penelitian ini PCM NaCl 5% paling
tepat digunakan sebagai PCM. Hal ini disebabkan oleh peningkatan konsentrasi NaCl dalam larutan H2O yang
meningkatkan nilai konduktivitas termal dan menurunkan titik beku. Dampaknya, koefisien kinerja sistem pendingin
dapat ditingkatkan karena kemampuannya dalam menyerap dan melepaskan panas, sehingga dapat mempengaruhi
temperatur minimum dan meningkatkan koefisien kinerja sistem pendingin. Oleh karena itu, PCM berperan dalam
menjaga temperatur tetap stabil dan menurunkan temperatur.
REFERENSI
[1] Mammadov, G. N.A., and Aliyeva G.A., “Role of Renewable Energy Sources in the World,” J. Renew.
Energy, Electr. Comput. Eng., vol. 2, no. 2, p. 63, 2022, doi: 10.29103/jreece.v2i2.8779.
[2] T. Ang, M. Salem, M. Kamarol, H. Shekhar, M. Alhuyi, and N. Prabaharan, “A Comprehensive Study Of
Renewable Energy Sources : Classifications , Challenges and Suggestions,” Energy Strateg. Rev., vol. 43, no.
November 2021, p. 100939, 2022, doi: 10.1016/j.esr.2022.100939.
[3] M. Kamal et al., “Science of the Total Environment Environmental Impacts Of Solar Energy Systems : A
Review,” Sci. Total Environ., vol. 754, p. 141989, 2021, doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141989.
[4] K. N. Nwaigwe, P. Mutabilwa, and E. Dintwa, “An Overview Of Solar Power ( PV systems ) Integration Into
Electricity Grids,” Mater. Sci. Energy Technol., vol. 2, no. 3, pp. 629–633, 2019, doi:
10.1016/j.mset.2019.07.002.
[5] S. S. Khode, P. Kale, and C. Gandhile, “Review on Application of Thermoelectric Peltier Module in cooling
and power generating Technology,” no. 1, pp. 71–74, 2015.
[6] M. Hamid Elsheikh et al., “A Review On Thermoelectric Renewable Energy: Principle Parameters That
Affect Their Performance,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 30, pp. 337–355, 2014, doi:
10.1016/j.rser.2013.10.027.
[7] M. Mirmanto, S. Syahrul, and Y. Wirdan, “Experimental Performances Of A Thermoelectric Cooler Box With
Thermoelectric Position Variations,” Eng. Sci. Technol. an Int. J., vol. 22, no. 1, pp. 177–184, 2019, doi:
10.1016/j.jestch.2018.09.006.
[8] Sedayu and B. P. A. I. M. Arsana, “Aplikasi Pendingin Elektrik Tec1-12706 Dengan Water Cooling Pada
Cooler Box Berbasis Semikonduktor,” JRM J. Mhs., vol. 4, no. 2, pp. 61–66, 2017.
[9] G. A. Dubey, V. R. Chaurasia, A. Kumar, S. Chaurasiya, V. T. Churi, and M. A. Gulbarga, “Design and
Fabrication of Solar Powered Portable Medical Refrigerator for Remote and Rural areas based on Peltier
Effect,” Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol., vol. 10, no. 4, pp. 903–909, 2022, doi:
10.22214/ijraset.2022.41380.
[10] S. Raoux and M. Wuttig, Phase Change Materials. [electronic resource]. 2009. [Online]. Available:
https://www.researchgate.net/publication/232003020_Phase_change_materials
[11] A. Sharma, V. V. Tyagi, C. R. Chen, and D. Buddhi, “Review On Thermal Energy Storage With Phase Change
Materials and Applications,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 13, no. 2, pp. 318–345, 2009, doi:
10.1016/j.rser.2007.10.005.
[12] Gunawati, N. Noor, K. Sebayang, and A. Setiawan, “Experimental Investigation Of A Cold Storage Box With
Aceh Locally Produced Hydrated Salt As Phase Change Materials: Effect Of Salt Treatment,” IOP Conf. Ser.
Earth Environ. Sci., vol. 364, no. 1, 2019, doi: 10.1088/1755-1315/364/1/012019.
[13] Eriyadi, “Analisi Phase Change Material Larutan Eutetik Air-Garam Natrium Klorida sebagai Pendingin
Storage Ikan Besar,” Digit. Repos. UNILA, no. Mei, p. 6, 2021, [Online]. Available:
http://digilib.unila.ac.id/id/eprint/61968
[14] A. Setiawan and A. Setiawan, “Dalam kehidupan sekarang ini manusia semakin membutuhkan tempat
penyimpanan yang bisa menyimpan berbagai benda dan membuatnya agar tetap refrigeran yang merusak
Saputra, A., dkk., Peningkatan Kinerja Sistem Pendingin TEC pada Kotak Pendingin Bertenaga Surya Menggunakan PCM
Larutan Eutektik NaCl-H2O, R.E.M. (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal, vol. 9, no. 2, pp. 111-120, 2024.
120
lapisan ozon . lingkungan . Tujuan dari penelitian ini adalah menyimpan obat yang ramah lingku,” vol. 3, no.
2, pp. 130–139, 2020, doi: 10.32493/epic.v3i2.7419.
[15] Y. Rifky, R Sirodz, “Pengembangan Model Pendingin Kabin City Car Bertenaga Surya Menggunakan
Photovoltaics (PV) dan Thermoelectric (TEC),” Teknobiz J. Ilm. Progr. Stud. Magister …, vol. 10, no. 1, pp.
34–40, 2020, [Online]. Available: http://103.75.102.195/index.php/teknobiz/article/view/1359
[16] A. Aziz, J. Subroto, and V. Silpana, “Aplikasi modul pendingin termoelektrik sebagai media pendingin kotak
minuman”.
[17] M. G. Suryanata, K. Ibnutama, and S. Informasi, “Lemari pendingin portable untuk penyimpanan air susu ibu
(asi) menggunakan termoelektrik,” vol. VII, no. 1, pp. 53–60, 2020.
[18] R. Aziz, P. N. Indramayu, and S. Pendingin, “SISTEM KONTROL SUHU PENYIMPAN BUAH-SAYUR
PADA MESIN PENDINGIN Abstrak,” vol. 3, no. September, pp. 32–36, 2017.
[19] F. Salsabila, B. P. Manunggal, and I. Yuliani, “Pembuatan Cooling Box untuk Penyimpanan Vaksin Sinovac
Berbasis Thermoelectric,” Ind. Res. Work. Natl. Semin., no. 2020, pp. 4–5, 2021, [Online]. Available:
https://jurnal.polban.ac.id/ojs-3.1.2/proceeding/article/view/2817/2208
[20] W. Wang, Z. Chen, X. Zhang, L. Chen, and S. Guan, “Study on fabrication and properties of the aluminum
foil/bubble composite,” ICCM Int. Conf. Compos. Mater., vol. 2017-Augus, no. August, pp. 20–25, 2017.
[21] J. D. Hasibuan and J. Jufrizal, “Pemodelan Numerik Perpindahan Panas pada Dinding Ruang Bakar Boiler
Menggunakan Software Engineering,” IRA J. Tek. Mesin dan Apl., vol. 2, no. 2, pp. 81–90, 2023, doi:
10.56862/irajtma.v2i2.47.
[22] M. Munthaha, G. Rudi Cahyono, and P. Razi Ansyah, “Pengaruh Variasi Kecepatan Udara Terhadap Laju
Perpindahan Panas Pada Pendinginan Panel Surya,” J. POROS Tek., vol. 12, no. 1, pp. 29–34, 2020.
[23] Ibny, “Analisa Aliran Kalor pada Sistem Pendingin Menggunakan Modul Termoelektrik Cooler dengan Tipe
Silinder,” Repos. Univ. Islam Riau, vol. 53, no. February, p. 2021, 2021, [Online]. Available:
http://repository.uir.ac.id/id/eprint/9133
[24] Holman, “Heat Transfer Tenth Edition,” Angew. Chemie Int. Ed. 6(11), 951–952., pp. 5–24, 2010, [Online].
Available: http://repo.iain-tulungagung.ac.id/5510/5/BAB 2.pdf
[25] A. J. G. Yunus A. Cengel, Heat and Mass Transfer, vol. 6, no. 1. 2017. [Online]. Available:
https://www.sciencedirect.com/journal/international-journal-of-heat-and-mass-transfer
[26] Hengki, M. Rahmat, and S. P. Sutisna, “Analisa Efisiensi Energi Alat Pendingin Portable di Sepeda Motor,”
Anal. Efisiensi Energi Alat Pendingin Portable Di Sepeda Mot., vol. 1, no. 2, pp. 1–10, 2020, [Online].
Available: https://ejournal.unugha.ac.id/index.php/me/article/view/384
[27] S. Haryadi and I. Riswanto, “Perencanaan Evaporator Pada Freezer Dengan Kapasitas 8 Kg,” J. Keilmuan
dan Terap. Tek., vol. 01, no. 1, pp. 39–46, 2012, [Online]. Available:
http://journal.unigres.ac.id/index.php/WahanaTeknik/article/view/521
[28] H. Asyari, R. A. Firmansyah, and M. Kusban, “Analisa Tingkat Potensi Sinar Matahari Untuk Pembangkit
Listrik Tenaga Surya Di Daerah Pantai,” RAPI Simp. Nas. RAPI XIX, pp. 82–89, 2020, [Online]. Available:
https://publikasiilmiah.ums.ac.id/xmlui/handle/11617/12381
[29] I. Fauzan and A. D. Korawan, “Penggunaan PCM Sebagai Material Penyimpan Kalor Pada Lemari
Pendingin,” J. Simetris, vol. 13(1), no. 1, pp. 6–8, 2019.
