BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Teori Dasar Desalinasi
2.4.2 Desalinasi Tenaga Surya Sistem Pasif
Energi surya ditemukan paling cocok untuk memasok energi yang dibutuhkan untuk proses desalinasi baik dalam bentuk energi panas, energi mekanik atau energi listrik. Sistem distilasi tenaga surya telah dipelajari,
dirancang dan digunakan di seluruh dunia. Sistem distilasi tenaga surya dikategorikan menjadi sistem pasif dan aktif [14].
Penyuling tenaga surya adalah prosedur yang menggunakan radiasi matahari secara langsung. Sinar matahari ditangkap di perangkat yang diseb ut penyuling tenaga surya di mana radiasi matahari diserap oleh air di baskom yang masih dan diubah menjadi energi panas yang menguapkan air di penyulingan. Uap yang tercipta mengembun di bagian dalam permukaan penutup yang lebih dalam dan masih tertutup oleh selokan. Ini adalah prosedur yang berlangsung bersamaan di perangkat yang sama, penyuling tenaga surya [12].
Proses distilasi membutuhkan energi yang bisa dijalankan, yang bisa didapat dengan menggunakan sumber energi terbarukan seperti tenaga surya.
Penyemprotan air bertenaga surya dapat didefinisikan sebagai ukuran untuk memisahkan dan mengekstrak air bersih dengan penguapan. Ini bisa sangat berguna untuk mengubah air laut, payau atau bahkan air yang terkontaminasi menjadi air bersih yang aman untuk diminum [13].
Proses desalinasi mengkonsumsi sejumlah besar energi, dan banyak negara di dunia, terutama mereka yang menderita kekurangan air yang parah, tidak dapat memenuhi energi yang dibutuhkan untuk desalinasi. Untungnya, banyak dari negara-negara tersebut berada di daerah dengan tingkat insolation tinggi. Oleh karena itu, desalinasi tenaga surya bisa menjadi alternatif yang sesuai, disediakan nuansa teknologi yang efisien untuk memanfaatkan energi matahari dengan biaya yang efektif. Energi surya dapat digunakan untuk menghasilkan air tawar secara langsung di dalam matahari secara langsung atau tidak langsung dimana energi termal dari sistem energi matahari dipasok ke unit desalinasi [15].
Penyuling tenaga surya sangat sederhana, murah dan menggunakan energi matahari dan mereka tidak memerlukan energi kelas tinggi sehingga tidak menghasilkan gas berbahaya yang akan mempengaruhi bumi. Apalagi tenaga surya masih mudah dibangun dan dioperasikan. Akhirnya penyuling tenaga surya bisa lebih ekonomis daripada teknologi desalinasi lainnya untuk menyediakan air bagi rumah tangga dan komunitas kecil [16]. Desain dan fabrikasi penyuling tenaga surya sederhana yang menghasilkan hasil sekitar 4 – 6 l/(m2 hari), yang cukup untuk keluarga [17]. Prinsipnya adalah melakukan desalinasi dengan sinar
matahari yang panas. Untuk meningkatkan efisiensi penyerapan panas, watolith air laut perlu dicat hitam, sehingga uapnya bisa dikondensasi menjadi air tawar pada panel kaca atau film plastik dengan transmitansi matahari yang tinggi.
Sebagai metode desalinasi tertua, penyuling tenaga surya memiliki kelebihan dari biaya operasi rendah dan perangkat sederhana, namun kerugiannya adalah bahwa ruang perangkat berukuran besar, hasil per unit rendah, dan properti termal dapat dipengaruhi oleh area dan kondisi iklim yang berbeda. Saat ini, produksi air tawar per hari dengan perangkat sederhana hanya 3 – 4 kg / (m2 d) [34]. Dengan tidak adanya batasan konsentrasi awal dan kemurnian air tawar yang tinggi, penyuling tenaga surya sangat sesuai untuk daerah kekurangan air dengan suhu tinggi dan waktu sinar matahari yang lama. Air tawar juga bisa diperoleh dengan alat serupa di daerah dimana sumber panas atau panas yang tersedia cukup panas [18].
Gambar 2.24. Diagram penyuling tenaga surya [18]
Penyuling tenaga surya terdiri dari bak yang dicat hitam yang diisi oleh air laut hingga pada kedalaman tertentu dan ditutup oleh kaca yang dimiringkan sebagai tempat masuknya radiasi surya sekaligus peristiwa kondensasi. Radiasi surya memasuki bak melalui kaca untuk memanaskan sisi bak yang dicat hitam yang mengakibatkan pemanasan air laut hingga terjadi evaporasi, karena perbedaan tekanan parsial dan perbedaan temperatur, uap air terkondensasi sepanjang kaca penutup yang dimiringkan dan ditampung oleh penampung yang berada tepat dibawah kemiringan kaca [19].
Kinerja penyulingan matahari terutama dipengaruhi oleh tiga faktor: (i) iklim seperti suhu sekitar, intensitas radiasi matahari dan kondisi cuaca; (ii) desain seperti geometri dan sudut kemiringan; dan (iii) operasional seperti orientasi kedalaman air laut dan air laut. Studi tentang suhu lingkungan sekitar
menunjukkan bahwa kenaikan suhu sekitar 10° dari 23° C dapat menyebabkan kenaikan 8% pada produktivitas tetap [20].
Kecepatan angin mungkin dua kali lipat; Di satu sisi, peningkatan kecepatan angin dapat mempercepat penghilangan panas dari penutup kaca sehingga mendinginkan tutup kaca dan meningkat, dengan demikian, laju kondensasi dan penguapan. Sementara di sisi lain, bagaimanapun, peningkatan kecepatan angin juga dapat menyebabkan meningkatnya laju kehilangan panas oleh konveksi dari sistem dan kemudian mengurangi tingkat penguapan [20].
Persamaan karakteristik telah digunakan untuk hasil eksperimen matahari pasif yang masih menghasilkan persamaan karakteristik linier dan non linier untuk kondisi musim dingin dan musim panas. Sudut kemiringan kondensasi yang berbeda (15°, 30°, 45°) telah dipilih untuk kondisi musim dingin dan musim panas keduanya. Telah diamati bahwa penyulingan matahari pasif dengan kemiringan 45° memberikan kinerja yang lebih baik baik di musim dingin maupun musim panas. Kedalaman air yang berbeda (0,04, 0,08, 0,12, dan 0,16 m) juga telah diambil untuk penyulingan matahari dengan sudut kemiringan 30° untuk kondisi cuaca musim panas. Perbandingan efisiensi gain dan loss sesaat pada kedalaman 0,01 dan 0,04 m untuk sudut kemiringan 15° juga telah dilakukan untuk menunjukkan pengaruh kedalaman air pada kinerja stills surya [21]. Ditemukan bahwa kedalaman air yang lebih rendah memberikan efisiensi yang lebih baik, yang sesuai dengan banyak penyidik. Kurva efisiensi keuntungan sesaat dan kerugian telah dianalisis secara bersamaan untuk memberikan pemahaman yang lebih baik mengenai kinerja stills surya. Metode yang diusulkan akan digunakan untuk membakukan parameter desain dan operasional solar pasif, yaitu sudut kemiringan dan kedalaman air untuk hasil tertinggi untuk kondisi iklim tertentu [21].
2.4.2.1 Desalinasi Tenaga Surya Sistem Pasif Dengan Kemiringan Ganda
Gambar 2.25 Desalinasi Tenaga Surya Kemiringan Ganda[36]
Proses destilasi akan lebih efektif dengan menggunakan kemiringan ganda maka karena sinar matahari yang di terpancar dapat diterima baik dari arah timur maupun dari arah barat. Daerah tempat terjadi pemuaianpun jelas lebih luas yang mengakibatkan air dapat lebih cepat mencapai titik jenuh dan memuai menjadi uap dikarenakan ketebalan air yang tipis yang memungkinkan cepatnya terjadinya konduksi antara partikel-partikel air. Dilihat dari gambar klasifikasi di atas maka kita dapat mengetahui berbagai cara dan metode dalam melakukan percobaan tentang proses desalinasi air laut. Salah satu dari klasifikasi dari gambar diatas yang kita gunakan ialah solar still dengan passive system, atau sering disebut dengan desalinasi sederhana.
Radiasi matahari memainkan peran penting untuk mempercepat proses penguapan di dalam penyuling tenaga surya system pasif dengan kemiringan ganda.
2.5 Persamaan- Persamaan Dasar aliran fluida