KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI KETINGGIAN KOMPOR SKRIPSI

(1)

i

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI KETINGGIAN KOMPOR

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

Program Studi Sains dan Teknologi

Oleh:

Titus Yoga Yanuartanto NIM : 065214030

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

ii

SOLAR COOKER USING THERMAL STORAGE WITH COOKER HEIGHT VARIATION

FINAL ASSIGNMENT

Presented as a meaning To Obtain the Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering study program

by

Titus Yoga Yanuartanto Student Number : 065214030

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA

(3)

iii

SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI KETINGGIAN KOMPOR

Oleh:

Titus Yoga Yanuartanto NIM : 065214030

Telah disetujui oleh:

(4)

iv

SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARIASI KETINGGIAN KOMPOR

Disiapkan dan ditulis oleh

Titus Yoga Yanuartanto NIM : 065214030

Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji Pada tanggal 21 Desember 2009 Dan dinyatakan memenuhi syarat

Susunan Panitia Penguji

Nama Lengkap Tanda tangan

Ketua Wibowo Kusbandono, S.T.

Sekretaris Ir. Rines, M.T

Pembimbing Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T.

(5)

v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini, tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 25 Januari 2010

Penulis

(6)

vi

ABSTRAK

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar dan minyak bumi untuk memasak telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif untuk memasak. Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m2 sehingga cukup memadai untuk membuat kompor dengan energi surya. Tujuan penelitian adalah mengetahui unjuk kerja kompor yang meliputi temperatur maksimal, efisiensi kompor, efisiensi sensibel dan efisiensi laten yang dapat dihasilkan.

Kompor surya kolektor parabola silinder terdiri dari 1 pipa absorber tembaga berdiameter 1 inchi dengan panjang 1 m, menggunakan variasi ketinggian kompor, selubung kaca dan reflektor berukuran 1,5 m x 1 m, kompor yang terbuat dari plat tembaga berukuran 16 cm x 16 cm x 4 cm, dan oli sebagai fluida kerja. Variabel yang divariasikan yaitu beda ketinggian reflektor dengan tangki penyimpan : 10 cm, 20 cm, dan 30 cm dengan luas reflektor 0,8 m2. Variabel yang diukur meliputi temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1), temperatur udara sekitar (Ta), radiasi surya yang datang pada permukaan miring reflektor (G), temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2), temperatur air dalam panci pemasak (T3), temperatur tangki penyimpan (T4), dan lama waktu pemanasan air dalam panci pemasak.

(7)

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :

Nama

: Titus Yoga Yanuartanto

Nomor Mahasiswa

: 065214030

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

VARI-ASI KETINGGIAN KOMPOR

beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan

kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan,

me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,

mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media

lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun

mem-berikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 2 Februari 2010

Yang menyatakan

(8)

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan karunia-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan lancar dan tepat pada waktunya. Tugas akhir ini adalah salah satu syarat untuk mencapai derajat sarjana S – 1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Sekarang telah memasuki era globalisasi sehingga banyak tenaga kerja yang terampil dan berkualitas dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan. Oleh sebab itu, program studi teknik mesin fakultas sains dan teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta telah mempersiapkan mahasiswa dengan melatih keterampilan melalui Tugas Akhir ini sebagai bekal masuk dalam dunia kerja. Penulis mengharapkan hasil yang maksimal dari Tugas Akhir yang dilaksanakan selama kurang lebih 1 semester di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta.

Penulis telah membuat laporan hasil dari Tugas Akhir yang telah diadakan dan dilaksanakan di kampus III Universitas Sanata Dharma Paingan, Maguwoharjo Yogyakarta. Dalam laporan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

2. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.

3. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas bimbingan dan fasilitas yang diberikan.

(9)

viii

harapan dan kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari para dosen dan pembaca agar laporan ini berguna bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Terima kasih.

Yogyakarta, 25 Januari 2010

Penulis

(10)

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v

ABSTRAK ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xiv

BAB I ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 4

1.5 Batasan Masalah ... 4

BAB II ... 5

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan ... 5

2.2 Dasar Teori ... 6

2.3 Rumus Perhitungan ... 8

BAB III ... 10

3.1 Skema Alat ... 10

3.2 Cara Kerja Alat ... 12

(11)

x

3.4 Peralatan Pendukung ... 13

3.5 Variabel yang diukur ... 14

3.6 Langkah penelitian ... 14

3.7 Pengolahan dan analisa data ... 15

BAB IV ... 16

4.1 Data Penelitian ... 16

4.2 Pengolahan Data ... 26

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ... 30

BAB V ... 39

5.1 Kesimpulan ... 39

5.2 Saran ... 39

DAFTAR PUSTAKA ... 41

(12)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kolektor plat parabola jenis tabung ... 6 Gambar 2.2. Kompor surya tampak samping ... 7 Gambar 3. 1. Skema Alat ... 10 Gambar 3. 2. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan

Penyimpan Panas ... 11 Gambar 3. 3. Peletakkan Termokopel ... 11 Gambar 3. 4. Variasi-variasi Penelitian ... 13 Gambar 4. 1. Grafik hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 12 Juni 2009 ... 18 Gambar 4. 2. Grafik hubungan Temperatur (T3), Radiasi Surya (G) dengan

(13)

xii

Gambar 4. 6. Grafik hubungan Temperatur (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 13 Juni 2009 ... ... 22

Gambar 4. 7. Grafik hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 19 Juni 2009 ... ... 24 Gambar 4. 8. Grafik hubungan Temperatur (T3), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 19 Juni 2009 ... 24

Gambar 4. 9. Grafik hubungan Temperatur (T4), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 19 Juni 2009 ... 25 Gambar 4. 10. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009 ... 31 Gambar 4. 11. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009 ... 32 Gambar 4. 12. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan

Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009 ... 33 Gambar 4. 13. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G)

dengan Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009 .... ... 34

(14)

xiii

(15)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1. Pengambilan Data I : Jumat / 12 Juni 2009 ... 17 Tabel 4. 2. Pengambilan Data II : Sabtu / 13 Juni 2009 ... 20 Tabel 4. 3. Pengambilan Data III : Jumat / 19 Juni 2009 ... 23 Tabel 4. 4. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR),

Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data I Tanggal 12

Juni 2009 ... 28 Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR),

Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data III Tanggal

(16)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam rangka mengurangi atau menggantikan pemakaian kayu bakar dan minyak bumi untuk memasak telah banyak penelitian dilakukan untuk meningkatkan efisiensi tungku kayu tradisional dan mencari sumber energi alternatif untuk memasak. Sebagai negara tropis, Indonesia mempunyai potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m2. Cara pemanfaatan energi surya untuk memasak adalah dengan menggunakan kompor energi surya yang mengkonversikan radiasi surya yang datang menjadi panas. Panas yang dihasilkan dapat digunakan untuk memasak baik secara langsung (dengan kompor surya jenis kotak atau parabola piringan) maupun tidak langsung (dengan kompor surya jenis parabola silinder atau jenis pelat datar). Penggunaan kompor ini juga sejalan dengan target pengurangan emisi karbondioksida di atmosfer (berdasarkan Protokol Kyoto).

(17)

2

memasak pagi, siang dan malam, (3) cara memasak dengan mengukus atau menggoreng.

Cara memasak dengan kompor surya jenis parabola piringan dilakukan di luar ruangan sehingga kurang nyaman karena orang yang memasak harus berjemur di bawah radiasi surya. Kompor surya jenis kotak hanya dapat memanggang dan mengukus tetapi tidak dapat digunakan untuk menggoreng. Kelemahan lain dari kedua jenis kompor surya tersebut adalah hanya dapat dipakai pada saat radiasi surya cukup banyak (pada siang hari dan cuaca tidak mendung). Selain itu umur pemakaian kedua jenis kompor surya umumnya ini tidak lama.

(18)

3

biaya yang lebih mahal dibandingkan kompor surya jenis kotak dan parabola piringan.

Pemanfaatan bahan dasar yang tersedia di pasar lokal merupakan cara untuk menekan biaya pembuatan kompor surya jenis kolektor datar. Penyederhanaan teknik pembuatan sampai tingkat teknologi yang dapat dikerjakan oleh industri lokal merupakan cara mengatasi kendala teknologi pembuatan kompor surya jenis parabola silinder. Pemanfaatan bahan dan teknologi yang terdapat di pasar dan industri lokal akan mempengaruhi unjuk kerja kompor surya jenis parabola silinder atau pelat datar ini.

1.2 Perumusan Masalah

Pada penelitian ini akan dibuat model kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan dan teknologi yang tersedia di pasar dan industri lokal untuk mengetahui kemungkinan penerapannya di Indonesia. Kemungkinan penerapan kompor surya jenis parabola silinder di Indonesia ditentukan oleh unjuk kerja yang dihasilkan. Unjuk kerja kompor surya ditunjukkan oleh temperatur maksimal, efisiensi kompor, efisiensi sensibel dan efisiensi laten yang dapat dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian

(19)

4

1. Membuat model kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

2. Mengetahui temperatur maksimal (temperatur air yang dipanaskan), efisiensi kompor, dan efisiensi sensibel yang dapat dihasilkan.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang dapat diperoleh dari penelitian ini :

1. Menambah kepustakaan teknologi kompor tenaga surya.

2. Hasil-hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototipe dan produk teknologi kompor surya yang dapat diterima masyarakat sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan.

3. Mengurangi ketergantungan penggunaan kayu bakar dan minyak bumi sehingga kelestarian hutan dan alam dapat terjaga.

1.5 Batasan Masalah

1. Unjuk kerja kompor surya ditunjukkan oleh temperatur maksimal, efisiensi kompor dan efisiensi sensibel yang dapat dihasilkan.

2. Fluida kerja yang digunakan oli sebagai penyimpan panas.

(20)

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

(21)

6

2.2 Dasar Teori

Kompor surya adalah alat yang dibuat untuk menggantikan kayu bakar yang berfungsi untuk mendidihkan air dan memasak. Kelemahan kompor surya jenis kotak dan parabola adalah pada saat radiasi surya yang ada berlebih, kompor surya jenis ini tidak dapat menyimpan energi surya yang berlebih. Penggunaan kompor surya hanya dapat dilakukan pada saat siang hari pada waktu terik matahari.

Kolektor plat parabola menggunakan cermin berbentuk parabolis untuk merefleksikan radiasi surya dan mengkonsentrasikan energinya pada area tertentu. Agar tetap dapat memfokuskan radiasi surya yang datang, kolektor ini harus dapat bergerak mengikuti gerak matahari dari terbit sampai tenggelam.

Ada 2 jenis kolektor plat parabola : 1. Tabung (Through)

2. Piringan (Dish)

(22)

7

Jenis trough berbentuk setengah tabung memanjang. Jenis ini dapat menghasilkan temperatur 90ºC sampai 290ºC dengan efisiensi η maks 60% (pada tengah hari) maksudnya 60% energi surya yang datang dapat dikonversi langsung menjadi panas termal dan diserap fluida kerja.

Pada aplikasi di industri, fluida panas dari kolektor umumnya dialirkan ke penukar panas untuk proses uap atau panas. Temperatur yang dihasilkan ini juga cukup untuk pembangkit listrik. Panas dari kolektor dapat menghasilkan energi input ke mesin siklus uap Rankine konvensional.

Mesin Rankine ini dapat menghasilkan daya listrik sampai 32 kW dan sisa panas sebanyak 790 MJ. Daya listrik dan panas ini dipakai untuk kebutuhan listrik, pemanasan dan pendinginan masyarakat sekitarnya.

Kompor surya jenis parabola silinder umumnya terdiri dari pipa absorber yang diselubungi kaca dan reflektor, panci pemasak dan dapat ditambahkan sebuah tangki penyimpan panas sehingga proses memasak dapat dilakukan pada malam hari. Reflektor berfungsi untuk memperbanyak jumlah radiasi surya yang masuk ke dalam pipa absorber.

(23)

8

2.3. Rumus Perhitungan

Efisiensi kolektor sangat menentukan unjuk kerja kompor secara keseluruhan. Efisiensi kolektor merupakan fungsi temperatur fluida kerja masuk kolektor, semakin rendah temperatur fluida kerja masuk kolektor efisiensi kolektor akan semakin tinggi, efisiensi sebuah kolektor dapat dinyatakan dengan persamaan :

(2.1) Dengan :

FR : Faktor pelepasan panas G : Radiasi yang datang (W/m2) Ta : Temperatur sekitar (K)

T1 : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K) UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K)

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

Faktor pelepasan panas kolektor (FR) dihitung dengan persamaan :

(2.2)

Koefisien kerugian UL tergantung dari beberapa parameter diantaranya kualitas pipa absorber dan isolasi selubung kaca. Untuk perancangan praktis harga UL sebesar 8 W/(m2.K).

Efisiensi sensibel didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang dipakai untuk menaikkan temperatur sejumlah massa air dalam panci pemasak dari temperatur awal sampai temperatur tertentu (95°C) dengan jumlah

( )

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛ −

−

=

G

T

U

F

a L R R 1

τα

η

(

)

(

)

[

L a

]

(24)

9

energi surya yang datang selama interval waktu tertentu. Pemilihan temperatur akhir 95°C dimaksudkan agar tidak terjadi pendidihan pada kondisi akhir air.

(2.3)

Daya sensibel adalah laju energi sensibel yang digunakan untuk memanaskan air dan dinyatakan dengan persamaan :

(2.4)

Daya pendidihan adalah laju aliran energi yang dipakai untuk mendidihkan sejumlah massa air selama waktu tertentu dan dapat dihitung dengan persamaan :

(2.5)

Efisiensi laten didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses pendidihan dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi laten dapat dihitung dengan persamaan:

(2.6)

Dengan :

AC : Luasan kolektor (m2) G : Radiasi yang datang (W/m2)

mF : Massa fluida kerja dalam pipa di kolektor (Kg) Ta : Temperatur sekitar (K)

T1 : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K) T2 : Temperatur fluida kerja keluar kolektor (K) UL : Koefisien kerugian (W/(m2.K))

(τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor

∫

∆ = _t C P W S dt G A T C m 0 . . . η

t

T

C

m

Q

_h W P

∆

=

.

t

h

m

Q

_b W fg

(25)

10

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

Kompor energi surya pada penelitian ini terdiri dari 4 komponen utama: 1. Reflektor.

2. Pipa absorber.

3. Panci pemasak berisi air. 4. Panci pemasak berisi oli.

Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

(26)

11

Gambar 3.2. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan Penyimpan Panas

(27)

12

Keterangan :

1. T1 berada pada ujung bawah saluran masuk (pipa penghubung) pada reflektor.

2. T2 berada pada saluran menuju panci pemasak. 3. T3 berada di bagian dalam tangki penyimpan air. 4. T4 berada pada tangki penyimpan oli.

3.2 Cara kerja alat

Radiasi energi surya yang datang, dipantulkan oleh reflektor menuju pipa absorber yang mengkonversikannya menjadi panas. Panas yang terjadi diambil oleh fluida kerja (oli) di dalam pipa absorber sehingga temperatur fluida kerja tersebut akan naik. Kenaikan temperatur fluida kerja ini menyebabkan rapat masanya turun sehingga fluida kerja dapat mengalir secara alami ke panci pemasak yang berada di sebelah atas reflektor. Hal ini terjadi secara berulang-ulang.

3.3 Variabel yang divariasikan

(28)

13

Gambar 3. 4. Variasi-variasi Penelitian

3.4 Peralatan Pendukung

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah : a. Piranometer Logger

Alat ini berfungsi untuk menerima radiasi surya yang datang per detik. b. Solar Meter

Alat ini digunakan untuk mengukur radiasi surya yang datang secara manual.

c. Stopwatch

(29)

14

d. Thermo Logger

Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur pada reflektor, dan temperatur air pada panci pemasak setiap menit.

e. Data Logger

Alat ini digunakan untuk mencatat data hasil radiasi surya yang datang dan tercatat pada laptop secara otomatis.

3.5 Variabel yang diukur

Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah : 1. Temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T1). 2. Temperatur udara sekitar (Ta).

3. Radiasi surya yang datang pada permukaan miring reflektor (G). 4. Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T2).

5. Temperatur air dalam panci pemasak (T3). 6. Temperatur oli dalam panci pemasak (T4). 7. Lama waktu pemanasan air dalam panci pemasak.

Untuk pengukuran temperatur menggunakan termokopel dan untuk pengukuran radiasi surya menggunakan solar meter dan piranometer.

3.6 Langkah penelitian

(30)

15

1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti gambar 3.1 sebanyak 3 alat yaitu kompor surya dengan luas reflektor 0,8 m2 dengan variasi ketinggian kompor 10 cm, 20 cm, dan 30 cm.

2. Mempersiapkan piranometer yang telah dirangkai dengan logger. 3. Mengisi panci pemasak dengan volume air 0,5 liter.

4. Mengarahkan reflektor menghadap ke utara atau selatan sehingga mendapatkan radiasi surya sepanjang hari.

5. Memasang thermo logger pada setiap alat yang akan diambil datanya. 6. Mengukur temperatur fluida mula-mula (T1,T2,T3,T4).

7. Pengambilan data selanjutnya dilakukan tiap 10 menit.

8. Data radiasi surya juga diambil secara manual menggunakan solar meter bersamaan dengan pencatatan data pada thermo logger.

9. Waktu pengambilan data dimulai dari pukul 10.00 hingga 14.00 WIB.

3.7 Pengolahan dan analisa data

(31)

16

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

(32)

17

Tabel4. 1.Pengambilan Data I : Jumat / 12 Juni 2009

No. Jam G Surya (W/m²)

(33)

18

Gambar 4. 1. Grafik hubungan Temperatur (T2), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (30 cm), kompor 2 (20 cm), dan kompor 3 (10 cm), Tanggal 12 Juni 2009

(34)

19

(35)

20

Tabel4. 2.Pengambilan Data II : Sabtu / 13 Juni 2009

(36)

21

(37)

22

(38)

23

Tabel4. 3.Pengambilan Data III : Jumat / 19 Juni 2009

No. Jam

(39)

24

(40)

25

(41)

26

4.2 Pengolahan Data

Dalam menentukan efisiensi kompor (η) dan faktor pelepasan panas kolektor (FR) digunakan koefisien kerugian total (UL) perancangan praktis dengan harga UL dapat diambil sebesar 8 W/(m2oC), nilai transmisi-absorptansi (τα) sebesar 0,8. Untuk mengetahui efisiensi terlebih dahulu melakukan pencarian terhadap faktor pelepasan panas kolektor (FR) persamaan 2, sebagai contoh perhitungan diambil data Tabel Data Pertama kompor 1 (30 cm) pada pukul 12.35 WIB yakni radiasi matahari (G) = 155 W/m2, suhu masuk kolektor (T1) = 44 oC, suhu keluar kolektor (T2) = 57 oC, dan suhu udara sekitar saat itu (Ta) = 32 oC.

= 8,00 %

Sedangkan sebagai contoh perhitungan dalam menentukan efisiensi sensibel (ηs) dapat diambil dari data tabel data pertama kompor 1 (30 cm) pada pukul 11.15 WIB :

= 0.5*4200*(62-52)/((1.5*(822+682)/2))*600) = 3,103 %

Untuk mempermudah perhitungan lainnya maka hasil FR , η dan ηs kompor disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

( )

⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − − = G T T U F

F i a

(42)

27

Tabel 4. 4. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data I Tanggal 12 Juni 2009

Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm) kompor 1 kompor2 kompor3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 daya

sensibel fr η ηs

daya

sensibel fr η ηs

daya

(43)

28

Tabel 4. 5. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data II Tanggal 13 Juni 2009 No. Jam G Surya

(W/m²)

Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm) kompor 1 kompor2 kompor3 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 daya

sensibel fr η ηs

daya

sensibel fr η ηs

daya

(44)

29

Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepasan Panas (FR), Efisiensi (η), dan Efisiensi Sensibel (ηs) pada Data III Tanggal 19 Juni 2009

No. Jam

G Surya Kompor 1 (30 cm) Kompor 2 (20 cm) Kompor 3 (10 cm) kompor 1 kompor2 kompor3 (W/m²) T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 T1 T2 T3 T4 daya

sensibel fr η ηs

daya

sensibel fr η ηs

daya

(45)

30

4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan

Dalam perhitungan terdapat hasil-hasil yang tidak valid, baik pada faktor pelepas panas dan efisiensinya di mana untuk hasil dari nilai FR harus berkisar mulai dari 0 hingga 1. Bagian tabel perhitungan efisiensi dan faktor pelepasan panas yang diberi warna tidak dimasukkan ke dalam grafik hubungan efisiensi dengan suhu. Ketidakvalidan data ini disebabkan oleh beberapa faktor yaitu :

1. Alat pengukur yaitu termokopel kurang akurat, di mana data yang dikeluarkan oleh termokopel pada T1 lebih besar dari T2 sehingga nilai dari FR dan η menjadi minus.

(46)

31

Gambar 4. 10. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009

Dari gambar 4.10, diketahui :

Efisiensi tertinggi pada Kompor 1 (30 cm) = 0,0871 x 100% = 8,71 % Efisiensi tertinggi pada Kompor 2 (20 cm) = 0,1772 x 100% = 17,72 % Efisiensi tertinggi pada Kompor 3 (10 cm) = 0,2862 x 100% = 28,62 %

Radiasi surya rata-rata = 606,29 W/m2

(47)

32

Gambar 4. 11. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009

(48)

33

Gambar 4. 12. Grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009

(49)

34

Gambar 4. 13 Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data I Tanggal 12 Juni 2009

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 1 (30 cm) = 0,0310 x 100% = 3,10 % Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 2 (20 cm) = 0,0341 x 100% = 3,41 % Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 3 (10 cm) = 0,0310 x 100% = 3,10 % Radiasi surya rata-rata = 606,29 W/m2

(50)

35

Gambar 4. 14. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data II Tanggal 13 Juni 2009

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 1 (30 cm) = 0,0296 x 100% = 2,96 % Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 2 (20 cm) = 0,0492 x 100% = 4,92 % Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 3 (10 cm) = 0,0879 x 100% = 3,97 % Radiasi surya rata-rata = 484,12 W/m2

(51)

36

Gambar 4. 15. Grafik hubungan Efisiensi Sensibel (ηs), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Data III Tanggal 19 Juni 2009

Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 1 (30 cm) = 0,0229 x 100% = 2,29 % Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 2 (20 cm) = 0,0207 x 100% = 2,07 % Efisiensi sensibel tertinggi pada Kompor 3 (10 cm) = 0,0257x 100% = 2,57 %

(52)

37

Banyak hal yang mempengaruhi nilai efisiensi sebuah kolektor. Beberapa di antaranya adalah kualitas penyerapan panas kolektor yang ditunjukan dengan nilai FR (faktor pelepasan panas) dan nilai G (radiasi surya). Nilai efisiensi dapat menggambarkan bagaimana kualitas sebuah kolektor dalam menyerap energi surya.

Dari grafik hubungan Efisiensi (η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu menunjukkan adanya perbedaan Efisiensi (η) yaitu pada perbedaan ketinggian kompor yang digunakan. Hal ini dapat dijelaskan karena nilai G (radiasi surya) yang selalu berubah-ubah dan tak menentu yang menyebabkan besarnya perbedaan efisiensi dari waktu ke waktu pada tiap-tiap variasi ketinggian kompor. Dalam hal ini nilai G (radiasi surya) mempunyai pengaruh yang besar dari nilai efisiensi sebuah kolektor.

Faktor pelepasan panas adalah perbandingan antara energi berguna yang dikumpulkan terhadap energi yang mungkin dikumpulkan. Hal yang mempengaruhi nilai faktor pelepasan panas adalah G (radiasi surya) dan selisih dari temperatur masuk dan keluar kolektor. Jika selisih dari temperatur masuk dan keluar kolektor memiliki nilai yang besar dan nilai G (radiasi surya) juga besar maka nilai FR (faktor pelepasan panas) akan tinggi pula.

(53)

38

(54)

39

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Telah berhasil dibuat kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang dapat didukung kemampuan industri lokal.

2. Dari data yang diperoleh, temperatur air maksimal (T3) terdapat pada kompor 3 (10 cm)dengan suhu 74°C pada pengambilan data pertama sedangkan pada kompor 2 (20 cm) dan kompor 1 (30 cm) hanya mencapai 72°C dan 70°C.

3. Efisiensi kompor tertinggi terdapat pada kompor 3 (10 cm)yang mencapai 41,48% pada pengambilan data kedua.

4. Efisiensi sensibel tertinggi terdapat pada kompor 3 (10 cm)yang mencapai 3,97% pada pengambilan data kedua.

5.2 Saran

1. Diharapkan untuk membuat konstruksi alat benar-benar terisolasi dengan baik agar tidak ada kebocoran.

(55)

40

(56)

41

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, W, (1995). Teknologi Rekayasa Surya. Jakarta, Pradnya Paramita.

Doraswami, A., (1994). A significant advance in solar cooking, Energy for Sustainable Development, Vol. I, No. 2.

Jagadeesh, A.,(2000). Solar cooking in India, Solar Cooker Review, Vol.6, No.1.

Silva, M.E.V.; Santana, L.L.P.; Alves, R.D.B.; Schwarzer, K., (2005). Comperative Study of two Solar Cookers: Parabolic Reflector and Flate Plate Collector Indirect Heating. Proceedings of Rio 05 World Climate and Energy Event, 15-17 February 2005, Rio de Janeiro, Brazil.

Silva, M.E.V.; Schwarzer, K.; Medeiros, M.R.Q., (2002). Experimental Results of a Solar Cooker with Heat Storage, Proceedings of Rio 02 World Climate and Energy Event, Rio de Janeiro, Brazil, pp. 89–93.

(57)

42

LAMPIRAN

Gambar Kompor Surya

(58)

43

Gambar Panci Pemasak Tabung Ekspansi Pada Kompor Surya

(59)

44

Thermo Logger Solar Meter

(60)

45