aplikasi energi surya
TRANSCRIPT
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 1/26
Aplikasi Energi SuryaHendri Syah
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 2/26
Kolektor Surya
Radiasi global tertinggi yang diterima permukaan bumi sekitar
1000 Watt/m2 dengan komponen sinar langsung sekitar 800
Watt/m2 apabila keadaan langit cerah.
Radiasi global bervariasi tergantung dari posisi surya, lokal
penerima energi surya, waktu dalam hari, keadaan cuaca dan
sudut kemiringan permukaan penerima.
Iradiasi surya yang diukur dalam laju energi persatuan luas
(Watt/m2) di suatu lokasi yang terletak pada jarak rata-rata
antara bumi dan surya di luar atmosfir bumi disebut konstanta
surya (Ic). Nilai dari konstanta surya ini adalah 1353 Watt/m2.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 3/26
Sistem pengumpulan energi surya
secara umum dapat dibagi ke dalamtiga kategori utama, yaitu
sistem yang menghasilkan energi
termal suhu rendah (<1500C) untuk
pemanasan air, pemanasan danpendinginan bangunan,
sistem konversi sel surya yang
menghasilkan listrik langsung dari
energi elektromagnetik surya dan
sistem yang menghasilkanenergi thermal bertemparatur tinggi
guna membangkitkan energi listrik
(Culp, 1979).
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 4/26
Prestasi sistem energi surya
bergantung banyak faktor, antaralain :
ketersediaan energi surya, sifat-
sifat optik (transmisivitas,
reflektivitas), sifat absorbsivitas,
emisivitas absorber, suhu udara
lingkungan sekitar, kebutuhan
energi, rancangan sistem energi,
waktu pengumpulan dalam sehari,
arah dan suhu fluida kerja, sertakehilangan panas akibat konduksi,
konveksi ataupun radias
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 5/26
Pengumpul energi surya digolongkan
menjadi dua, yaitu tipe tetap dan tipepenjejak. Jenis penjejak dikendalikan
alat pengatur sehingga dapat
mengikuti surya sepanjang hari dan
umumnya dipakai untuk penggunaan
suhu tinggi.
Pengumpul energi surya dapat juga
dibagi menjadi pelat datar dan
memfokus. Jenis pelat datar untuk pemanasan air dan pemanas ruangan.
Jenis memfokus dengan prestasi tinggi
untuk pendinginan.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 6/26
Kolektor surya berfungsi untuk mengumpulkan radiasi surya
dan mengubahnya menjadi energi panas yang kemudianditeruskan ke fluida yang berada di dalam pipa-pipa kolektor.
Tipe-tipe Kolektor Surya ini dibedakan pada 3 jenis,
yaitu :1. Kolektor Surya Plat Datar
2. Kosentrator Surya
3. Kolektor Surya Tabung Hampa
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 7/26
Kolektor Surya Plat Datar
Kolektor Surya Pelat Datar: Sistem ini berupa kotak
terinsulasi dan tahan air, terdiri dari pelat absorberberwarna hitam pekat yang terletak di bawah penutup
transparan (bisa 1 atau 2 lapis penutup transparan dan
juga dapat 1 atau dua buah penutup transparan ). Air atau
fliuda pengkonduksi dialirkan di dalam pipa yang berada
di bawah pelat absorber, untuk dipanaskan dan akan
dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 8/26
Kosentrator SuryaKonsentrator Surya: Biasanya berupa logam parabola(cermin parabola) untuk mengkonsentrasikan radiasi
surya ke dalam absorber (receiver) yang berada di
pusatnya. Absorber berupa pipa yang didalamnya
terdapat air yang dipanaskan. Kekuatan panas terletak pada posisi absorber harus selalu berada di fokus
parabola.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 9/26
Kolektor Surya Tabung HampaKolektor Surya Tabung Hampa : Untuk pemanas air terdiri
dari jajaran tabung kaca (seperti tabung lampu neon). Ada
3 tipe, yaitu:
Tipe 1 (Glass-Glass) tubes : Terdiri dari dua tabung
kaca yang disatukan pada bagian ujung-ujungnya. Di
dalam tabung dilapisi dengan lapisan tertentu
berwarna hitam berfungsi sebagai absorber sekaligus
dapat menahan kehilangan energi radiasi. Tabung
dibuat vakum untuk mengurangi kehilangan panas
akibat konduksi dan konveksi. Tidak sefisien tipe 2,
tetapi sangat kuat terhadap kebocoran.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 10/26
Tipe 2 (Glass-Metal) tubes : Terdiri dari tabung tunggal. Di dalam tabung
terdapat aluminium berbentuk pelat atau lengkung yang berhubungan
dengan pipa berisi air untuk dipanaskan. Pelat aluminium biasanya dilapis
dengan lapisan tertentu. Tipe ini sangat efisien tetapi rawan dengan
kebocoran, akibat sambungan antara kaca dan logam, karena tingkat
pemuaian kaca dan logam tidak sama, sehingga setelah beberapa lama
terkena panas dan dingin akan terjadi penyusutan dan pengembangan
material yang menyebabkan kebocoran.
Tipe 3 (Glass-Glass-Water Flow Path)
tubes : Air berada di dalam tabung.
Permasalahan muncul jika tabung pecah,maka air panas tumpah kemana-mana
(atap rumah).
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 11/26
Kolektor surya jenis pelat datar terdiri dari:
penutup transparan,
penyerap panas (absorber),
insulator dan
badan (kotak kolektor).
Suhu fluida kerja bisa berkisar antara 300-900C,
tergantung jenis pengumpulnya dan jenis
pemakaiannya (Stoecker dan Jones, 1982). Fluida
kerja didaurkan dalam suatu pipa berliku melaluiplat penyerap untuk membawa energi panas surya
ke tempat pemakaian.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 12/26
Komponen-komponen sistem yang terdapat pada pemanasan
energi surya adalah: kolektor, tangki penyimpan kalor,
pemanas tambahan, pipa saluran fluida, pompa. Unit
pemanas tambahan diperlukan jika kalor yang tersedia dari
kolektor tidak memenuhi permintaan.
Sistem pemanas dengan
fluida udara dan sistem
pemanas dengan fluida
air pada prisipnya sama,
perbedaanya hanya padarancangan dan
pengoperasiannya
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 13/26
Bagian-Bagian Kolektor Surya
Secara umum digunakan kaca yang berfungsi
untuk mengurangi rugi panas konveksi dari udara bergerak yang
dibatasi.
melindungi dari pengaruh udara luar dan sebagai media yang
baik untuk meneruskan radiasi surya ke plat penyerap, sehingga
energi maksimum dapat diterima plat penyerap.
mengurangi rugi panas radiasi dari refleksi (pemantulan kembali)
radiasi gelombang yang dipancarkan oleh plat pneyerap (absorber) .
Efek Rumah Kaca
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 14/26
Penyerap (absorber) merupakan komponen utama dari
sistem pengumpulan energi surya. Salah satu fungsinya
menyerap radiasi surya dan memindahkan panas ke
fluida yang disirkulasikan. plat penyerap harus memiliki
kemampuan pindah panas yang baik, konduktifitas panas
tinggi, daya serap energi tinggi, pancaran suhu rendah,
tak mudah korosi dan stabil pada suhu tinggi.
Insulasi
Plat Absorber
Penutup Transparan Rangka
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 15/26
Insulasi panas dalam aplikasi pemanfaatan sinar
surya secara umum adalah: pada kolektor untuk meminumkan rugi panas sisi bawah dan samping
penyerap, pada tangki meminumkan rugi panas
terhadap lingkungan, pada pipa pembawa air panas
untuk meminumkan rugi panas terhadap lingkungan.
Beberapa persyaratan sebagai bahn insulator, antara
lain : konduktifitas panas rendah, keseragaman,
higroskopis rendah, tahan terhadap mikroba dan
hama serta awet dan tahan lama
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 16/26
Jenis insulator yang dapat digunakan, antara lain : bahan
serat-seratan (mineral-wool, glass-wool, wood-wool,
ceramic-fibres), bahan busa organik (poly-isocyanurate-
foam, polyurethane-foam), bahan seluler (foam-concerte),
bubuk (gabah, serbuk gergaji), bahan biji-bijian.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 17/26
Pemasak Surya (Kompor Surya)
Kundapur (1999) mengklasifikasikan pemasak surya dalambeberapa tipe: (1) tipe kimia, (2) tipe konsentator, (3) tipetidak langsung (indirect), (4) tipe lipat, dan (5) tipe box
Tipe-tipe tersebut memiliki ciri khasnya sendiri
Tipe kimia memiliki biaya pembuatan yang cukup mahaldan diperlukan kondisi tertentu untuk keamananmakanan. Karena kerumitan dan pertimbangan biaya, tipeini jarang digunakan
Tipe konsentrator memberikan suhu paling tinggi darisemua jenis pemasak surya
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 18/26
Kelemahan letak pemasak di atas konsentrator, sehingga
menyulitkan proses pemasakan Tipe box memiliki prinsip kerja sebagai berikut, energi
surya dikonsentrasikan ke dalam sebuah kotak (box) yangdiletakkan di bawah reflektor yang memungkinkan semuasinar matahari yang mengenai reflektor dipantulkan kedalam box
Pemasak surya tipe box dibagi dalam dua bagian, yaitu:tanpa reflektor dan dengan reflektor (berjumlah satu ataudelapan; mengelilingi box pada bagian atas) yang berfungi
untuk meningkatkan fluks panas
Seringkali reflektor berfungsi sebagai penutup luar.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 19/26
Pemasak surya tipe box tanpa reflektor pertama kali
diperkenalkan oleh Saussure (1740-1799). Ruang masakdiinsulasi dengan kaca pada bagian atas sehingga radiasisurya dapat tembus dan memanaskan ruang pemasak.
Meinel dan Meinel (1977) melaporkan bahwa pemasaksurya tipe box yang dikubur pada pasir dan diberi penutupganda berupa kaca dapat mencapai suhu yang cukup sta.bilsekitar 116oC
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 20/26
Prinsip kerja oven surya sebagai berikut: Iradiasi surya akan masuk ke dalam ruang oven dengan dua
cara, yaitu secara langsung atau dipantulkan melaluireflektor yang mengelilingi bagian atas ruang oven.
Iradiasi surya akan masuk ke dalam ruang oven setelahmelewati penutup transparan ruang oven. Iradiasi akandiserap oleh makanan yang dimasak, dinding, dan lantai
oven. Energi yang diserap oleh dinding dan lantai oven
selanjutnya dipindahkan ke ruang oven atau ke bahanpangan dengan cara konveksi ataupun radiasi.
Beberapa energi termal akan keluar melalui dinding, lantai
dan penutup transparan. Energi yang hilang terbesar pada penutup transparan,
selain terdapat lubang untuk pengeluaran uap jugaketebalannya penutup transparan sangat tipis.
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 21/26
Gambar . Pemantulan sinar surya pada reflektor oven surya
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 22/26
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 23/26
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 24/26
Kelemahan dan Kelebihan
kelemahan: (1) kesediaan iradiasi surya yang tidak teratur,(2) energi yang digunakan tidak dapat diangkut dandisimpan, (3) pada latitude yang tinggi tidak nyaman, (4)
kebiasaan dalam memasak/makan, (5) waktu pemasakanlama.
Kelebihan: (1) energi yang tersedia berlimpah, (2)
mencegah kerusakan hutan, polusi udara, dan menghematpenggunaan energi konvensional
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 25/26
Perhitungan energi surya
pm I I 7
1000
gpgl f i It It t
Ih
243
Total Iradiasi Harian
Ih = Total Iradiasi Surya Harian (Watt.h/m2 atau Watt.jam/m2)
dt = Selang Waktu Pengukuran (h, hour atau jam)
Ii = Iradiasi Awal (Watt/m2)
If = Iradiasi Akhir (Watt/m2)
Itgl = Iradiasi Jam Ganjil (Watt/m2)
Itgp = Iradiasi Jam Genap (Watt/m2)
5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 26/26
T C AQrad
t = Koefisien Transmisivitas Cover
a = Koefisien Absorbsivitas Pelat Penyerap
It = Radiasi Total Surya (Watt/m2)
Ac = luas kolektor