Aplikasi Energi Surya

5/17/2018 Aplikasi Energi Surya - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/aplikasi-energi-surya-55b088711f16a 1/26

Aplikasi Energi SuryaHendri Syah



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.



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).



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



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.



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



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.



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.



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.



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).



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.



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



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



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



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



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.



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



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.



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



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.



Gambar . Pemantulan sinar surya pada reflektor oven surya



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



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)



T C AQrad

t = Koefisien Transmisivitas Cover

a = Koefisien Absorbsivitas Pelat Penyerap

It = Radiasi Total Surya (Watt/m2)

Ac = luas kolektor

Aplikasi Energi Surya

Documents

Transcript of Aplikasi Energi Surya