LAPORAN PRAKTIKUM 1
TEKNIK KONVERSI ENERGI SURYA PENGENALAN DAN PENGAMATAN KOLEKTOR SURYA TIPE EVACUATED TUBE SERTA TIPE FLAT PLATE COLLECTOR
Dosen Pembimbing Nama Anggota
:
: 1. Suandi Akbar
(B42110993)
2. Zulhaidi
(B42110998)
3. Rayyan Zaki Al-Katiri
(B4211101)
4. Putri Sundari
(B4211163)
5. Catur Wibowo
(B4211223)
TEKNIK ENERGI TERBARUKAN TEKNOLOGI PERTANIAN POLITEKNIK NEGERI JEMBER MARET, 2014
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1.
Tujuan a. Mengetahui definisi alat kolektor surya b. Mengetahui klasifikasi kolektor surya beserta fungsi dan prinsip kerjanya
1.2.
Dasar Teori Energi surya adalah energy yang berupa sinar dan panas dari matahari. Energi ini
dapat dimanfaatkan dengan menggunakan serangkaian teknologi seperti pemanas surya, fotovoltaik surya, listrik termal surya, arsitektur surya, dan fotosintesis buatan. Teknologi energi surya secara umum dikategorikan menjadi dua kelompok, yakni teknologi pemanfaatan pasif dan teknologi pemanfaatan aktif. Pengelompokan ini tergantung pada proses penyerapan, pengubahan, dan penyaluran energi surya. Contoh pemanfaatan energi surya secara aktif adalah penggunaan panel fotovoltaik dan panel penyerap panas. Contoh pemanfaatan energi surya secara pasif meliputi mengarahkan bangunan ke arah matahari, memilih bangunan dengan massa termal atau kemampuan dipersi cahaya yang baik, dan merancang ruangan dengan sirkulasi udara alami. Peralatan pemanas surya telah sejak lama ditemukan dan telah banyak dibuat dengan bermacam-macam bentuk. Penerapan secara luas belum berkembang dengan baik, malahan
cenderung terjadi kelambatan dikarenakan masih relatif mahal
dibandingkan dengan peralatan konvensional dan juga energi surya atau matahari yang tiba dipermukaan bumi selalu berubah-ubah intensitasnya, tergantung waktu dan cuaca. Konstruksi umum pemanas udara surya terdiri dari pelat absorber, penutup transparan dan saluran udara yang salah satu dindingnya adalah dinding kolektor. Penutup transparan yang biasa digunakan terbuat dari plastik atau kaca. Kaca penutup berfungsi untuk memberikan efek rumah hijau ( green house), tetapi untuk pemakaian dalam luas yang besar menyebabkan harga pemanas udara surya menjadi sangat mahal. Untuk pemakaian pada temperatur rendah berkisar 40 oC, penghilangan kaca penutup dapat dilakukan dan untuk mengurangi kerugian panas ke udara luar, pelat absorber
dilubangi dan udara yang akan dipanaskan dihisap melalui lubang-lubang tadi. Dengan demikian kehilangan panas konveksi ke bagian atas kolektor dapat dihindari.
Keuntungan dan Kerugian Energi Surya / Panas Matahari
Keuntungan : 1. Energy surya merupakan energy yang tersedia hamper di seluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy) 2. Penggunaan energy surya tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun bagi lingkungan 3. Penggunaan energy panas matahari untuk pemanas air, pengeringan hasil panen akan mengurangi kebutuhan akan energy fosil 4. Pembangunan pemanas air tenaga surya cukup sedrhana dan memiliki nilai ekonomis Kelemahan : 1. Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga surya tidak efektif digunakan pada daerah yang memiliki cuaca berawaan untuk waktu yang lama 2. Pada musim dingin pipa – pipa pada system pemanas ini akan pecah karena air didalamnya akan membeku 3. Pembangunan pembangkit listrik tenaga surya membutuhkan lahan yang sangat luasyang seharusna digunakan untuk pertanian, perumahan, dan untuk kegiatan perekonomian lainnya. Hal ini karena energy matahari sangat rendah 4. Lapiran
kolektor
yang
menyilaukan
bias
mengganggu
dan
membahayakan
penglihatan. 5. Sistem hanya bias digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak dapat digunakan pada malam hari atau saat cuaca berawan
BAB 2 PEMBAHASAN
2.1. Definisi Kolektor Surya Kolektor surya dapat didefinisikan sebagai sistem perpindahan panas yang menghasilkan energi panas dengan memanfaatkan radiasi sinar matahari sebagai sumber energi utama. Ketika cahaya matahari menimpa absorber pada kolektor surya, sebagian cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan sebagian besarnya akan diserap dan dikonversi menjadi energi panas, lalu panas tersebut dipindahkan kepada fluida yang bersirkulasi di dalam kolektor surya untuk kemudian dimanfaatkan guna berbagai aplikasi. Kolektor surya dapat digunakan untuk memanaskan air. Sama seperti sel surya, sumber energi utama kolektor surya adalah sinar matahari. Kolektor surya terdiri dari kotak kolektor yang permukaannya dilapisi kaca sedangkan dasarnya di cat hitam. Di dalam kotak kolektor tersebut dipasang pipa pipa yang dialiri air. Dasar kotak kolektor yang berwarna hitam akan menyerap panas sinar matahari sehingga terdapat panas dalam kotak tersebut. Karena itu air di dalam pipa menjadi Hangat dan dapat digunakan untuk berbagai keperluan rumah tangga seperti air masak, mandi dan sebagainya. Kolektor surya mempunyai tiga komponen penting yakni, penutup transparan dimana panas maahari dapat masuk. Gelombang pendek dari sinar matahari ditangkapp dan diubah menjadi gelombang panjang. Komponen yang kedua ialah absorber yang digunakan untuk menyerap dan meyimpan panas matahari lebih lama. Absorber biasanya berwarna hitam. Komponen yang ketiga adalah isolator atau penyekat panas yang digunakan untuk menyekat panas agar panas tidak menyebar keluar kolektor. Tiga komponen tersebut jika salah satunya tidak bekerja dengan baik maka akan meyebabkan kolektor tidak berfungsi dengan efektif, Pada komponen Pengumpul panas, atau yang biasanya disebut Keping Penyerap (absorber) harus memiliki sifat transmisivity yang rendah dan harus memiliki sifat absorbtivity yang tinggi. Penyekat panas (isolator) harus terbuat dari bahan yang dengan nilai konduktivitas termal yang rendah.
Pada bahan penyekat panas atau yang biasanya disebut isolator, agar heat Loss dapat 2
diperkecil, maka diperlukan bahan dengan nilai K yang rendah pula – W/mk = W/m k. sedangkan yang terakhir ialah Penutup Transparan harus memiliki sifat transmisivity yang tinggi agar gelombang pendek dari matahari dapat ditangkap dan harus memiliki sifat absortivity yang rendah.
2.2. Jenis-Jenis Kolektor Surya A. Flat Plate Collector (Kolektor Plat Datar)
Kolektor surya type plat datar adalah type kolektor surya yang dapat menyerap energi matahari dari sudut kemiringan tertentu sehingga pada proses penggunaannya dapat lebih mudah dan lebih sederhana. Dengan bentuk persegi panjang seperti pada Gambar dibawah ini: GAMBAR
Kolektor surya merupakan sebuah alat yang digunakan untuk memanaskan fluida kerja yang mengalir kedalamnya dengan mengkonversikan energi radiasi matahari menjadi panas. Fluida yang dipanaskan berupa cairan minyak , oli, dan udara kolektor surya plat datar mempunyai temperatur keluaran dibawah 95°C. dalam aplikasinya kolektor plat datar digunakan untuk memanaskan udara dan air. Keuntungan utama dari sebuah kolektor surya plat datar adalah bahwa memanfaatkan kedua komponen radiasi matahari yaitu melalui sorotan langsung dan sebaran, tidak memerlukan tracking matahari dan juga karena desainnya yang sederhana, hanya sedikit memerlukan perawatan dan biaya pembuatan yang murah. Tipe ini dirancang untuk aplikasi yang membutuhkan energi panas pada temperatur di bawah 100°C. Spesifikasi tipe ini dapat dilihat dari absorber-nya yang berupa plat datar yang terbuat dari material dengan konduktivitas termal tinggi, dan dilapisi dengan cat berwarna hitam. Kolektor pelat datar memanfaatkan radiasi matahari langsung dan
terpencar ( beam dan diffuse ), tidak membutuhkan pelacak matahari, dan hanya membutuhkan sedikit perawatan. Prinsip Kerja Kolektor Surya Plat Datar
Mula-mula radiasi matahari menembus kaca transparan kemudian seluruh luasan dari kaca transparan akan terkena radiasi matahari dan diteruskan melalui kolektor. Intensitas matahari ini diserap oleh kolektor kemudian disimpan dan diubah menjadi energi panas. Pada kolektor surya ini, menggunakan rangkaian tipe seri,dimana panel kolektor dihubungkan secara berderet. Pada rangkain ini jalur masukan dan keluaran fluida terhubung langsung dari satu kolektor ke kolektor lainnya. Skema rangkain seri ditunjukkan gambar dibawah ini.
Jadi setiap deret atau seri kolektor hanya mempunyai satu jalur air masuk asli yang berada di kolektor awal dan satu jalur air keluar asli yang berada di kolektor terakhir. Pada rangkaian ini jalur masuk panel kedua ialah jalur keluar air panel pertamas ehingga air pada panel kedua sudah terlebih dahulu dipanaskan oleh panel utama. Kontruksi Kolektor Surya Pelat Datar
Bagian – bagian kolektor surya plat datar adalah sebagai berikut : 1. Kaca Penutup. Berfungsi untuk menutupi atau melindungi pelat agar tidak terkena air ketika hujan. 2. Glass Woll Sebagai alas plat tembaga dan pipa. 3. Bingkai Berfungsi sebagai kerangka konstruksi kolektor surya 4. Pelat Tembaga (pelat absosber ) dan Pipa – pipa Tembaga Sebagai penerima panas dari matahari yang kemudian akan disalurkan ke fluida yang akan dipanaskan. Kekurangan dan Kelebihan
Kekurangan : tipe kolektor jenis ini kurang efisien, karena kehilangan panas berupa konveksi dan radiasi yang masih besar. Sehingga suhu pemanasan yang dicapai o
tidak dapat lebih dari 100 C. Kelebihan : konstruksi sederhana, mudah diaplikasikan, perawatan yang mudah, dan biaya investasi awal murah.
B. Evacuated Tube Collector (Kolektor Tipe Tabung)
Jenis ini dirancang untuk menghasilkan energi panas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dua jenis kolektor surya sebelumnya. Keistimewaannya terletak pada efisiensi transfer panasnya yang tinggi tetapi faktor kehilangan panasnya yang relatif rendah. Hal ini dikarenakan fluida yang terjebak diantara absorber dan cover-nya dikondisikan dalam keadaan vakum, sehingga mampu meminimalisasi kehilangan panas yang terjadi secara konveksi dari permukaan luar absorber menuju lingkungan.
Prinsip Kerja Kolektor Surya Tipe Tabung
Cara kerja kolektor pemanas surya tipe tabung yaitu sebuah aliran air dari sumber air dialirkan melalui selang yang mana terdapat pompa yang berfungsi untuk memompa air agar aliran air menuju ke kolektor surya. Di dalam kolektor surya terdapat tube atau tabung dan didalama tube ada 2 pipa yang berfungsi untuk aliran air yang masuk dan aliran air yang keluar. Terdapat bagian componen yang berfungsi untuk menaikkan tekanan pompanya. Befungsi untuk menaikkan flow pada kolerktor surya yang mana jika aliran flow masih kurang tinggi bisa di naikkan dan apabila aliran flow kurang rendah bisa juga diturunkan, dan agar memudahkan untuk mendapat data maka flow harus diatur sesuai kebutuhan yang di inginkan. dengan cara melihat pengukur debit. Tipe aliran pada kolektor surya ini sama dengan tipe plat datar yaitu aliran seri dimana panel kolektor dihubungkan secara berderet. Pada rangkain ini jalur masukan dan keluaran fluida terhubung langsung dari satu kolektor ke kolektor lainnya.
Kontruksi Kolektor Surya tipe tabung
Kekurangan dan Kelebihan
2.3. Sel Photovoltaic Dan Alat Smart Grid PV Power Training System Sel surya atau sel photovoltaic, adalah sebuah alat semikonduktor yang terdiri dari sebuah wilayah-besar dioda p-n junction, di mana, dalam hadirnya cahaya matahari mampu menciptakan energi listrik yang berguna. Pengubahan ini disebut efek photovoltaic. Bidang riset berhubungan dengan sel surya dikenal sebagai photovoltaics. Ketika sinar matahari menyinari sel maka electron-elektron akan terlepaskan dan mengalir ke seluruh lapisan lapisan kimia yang ada di permukaan sel sehingga menghasilkan arus listrik yang kecil yang dihimpun dalam konduktor logam. Apabila banyak sel surya maka akan menghasilakan arus listrik yang besar. Semakin banyak sel surya maka semakin besar energi yang dihasilkan. Begitu juga ketika cahaya yang dipancarkan lebih terang, maka energi listrik yang dihasilkan pun semakin besar. Untuk mengetahui pengaruh dari intensitas cahaya tersebut, digunakan alat smart grid PV power training system yang dilengkapi dengan berbagai macam alat penunjang diantarannya :
BAGIAN2 SMART GRID
Fungsi dari alat sollar tracker yaitu untuk mengatur atau mengetahui jarak yang paling tepat dengan arah sinar matahari dan dengan jarak berapa akan diketahui sudut yang tepat untuk titik sinar matahari yang tepat, dalam sollar tracker alat dapat di maju dan mundurkan sesuai jarak yang dibutuhkan untuk menangkap panas dari sinar matahari yang diharapkan, dan juga di alat sollar tracker juga dapat diatur sudutnya untuk mengetahui sudut berapa yang paling tepat untuk menangkap panas sinar matahari tersebut. Sistem dari alat ini adalah manual yang mana dapat diatur jarak dengan cara dimajukan dan dimundurkan, diputar kearah kanan dan kiri , dan sudutnya. Untuk mengetahui jaraknya, disisi meja terdapat meteran yang dipasang untuk memudahkan pengukuran.
Pada gambar dibawah ini (photovoltaic cell module) merupakan fotofoltaik yang sama dengan yang berada di solar tracker namun dengan skala yang lebih besar.
pada alat peraga tersebut
didapatkan sudut datang sinar yang paling efektif dengan intensitas cahaya matahari yang efektif pula. Saat mendapat cahaya, fotofoltaik akan menghasilkan tegangan yang bisa dilihat di modul monitor yang terdapat pada alat peraga tersebut . sehingga dapat diketahui pula daya output yang mampu dihasilkan.
Modul Monitor Fotovoltech
http://rubrikkita.blogspot.com/2011/06/kolektor-surya.html http://anditriplea.blogspot.com/2011/06/prinsip-dan-klasifikasi-kolektor-surya.html http://ismantoalpha.blogspot.com/2009/12/macam-macam-kolektor-surya.html http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_surya
