13
sebagai bahan bakar mungkin untuk masa yang akan datang dapat menyelesaikan permasalahn ini.
Dibidang teknologi tenaga listrik dapat dihasilkan dari kolektor surya listrik merupakan kebutuhan masyarakat, penggunaan tenaga matahari sebagai
bahan yang menggubah sinar menjadi energi listrik patut dikembangkan, seperti yang pernah diterapkan oleh pemerintah pada tahun 2002 di daerah Bireun, Aceh
Utara, pemerintah mencoba memberikan listrik tenaga surya bagi masyarakat setempat, tetapi karena peralatan yang tidak mencukupi dan tidak memadai maka
proyek ini hanya berjalan ditempat, Output dari tenaga matahari tersebut hanya menghasilkan tenaga sebesar 10
– 20 volt dalam semalam. Padahal kalau jika dikembangkan dan diadakan penelitian lebih lanjut kemungkinan besar akan
berhasil, tetapi mungkin mengingat dana yang juga sangat besar mungkin pemerintah menunda dulu proyek tersebut. Tetapi pada intinya tenaga surya bisa
bermanfaat dan dapat menghasilkan listrik[9].
2.3. Mesin Pendingin Adsorpsi
2.3.1. Siklus Ideal Mesin Pendingin Adsorpsi
Adsorpsi dan desorpsi merupakan suatu proses yang dapat berlangsung secara reversibel. Adsorpsi merupakan proses exothermic dimana adsorben
padatan dan adsorbat fluida melepaskan panas sehingga menyebabkan penurunan pergerakan molekul adsorbat yang mengakibatkan adsorbat tersebut
menempel pada permukaan adsorben dan membentuk suatu lapisan tipis[3]. Ketika panas diberikan kepada sistem tersebut maka pergerakan molekul
adsorbat akan meningkat sehingga pada jumlah panas tertentu akan menghsailkan
Universitas Sumatera Utara
14
energi kinetik molekul adsorbat yang cukup untuk merusak gaya van der Waals antara adsorben dan adsorbat. Proses pelepasan adsorbat dari adsorben disebut
sebagai proses desorpsi, dimana proses ini membutuhkan energi panas sehingga disebut proses endothermic. Jumlah adsorbat yang terkandung didalam adsorban
dapat digambarkan oleh garis isosters pada diagram tekanan vs temperatur Ln P vs -1T seperti pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Diagram Tekanan vs Temperatur sebagai Penunjuk Garis Isoster [3] Mesin pendingin ini membutuhkan energi panas yaitu energi radiasi
matahari yang digunakan sebagi energi untuk berlangsungnya proses pendinginan. Siklus pendingin adsorpsi dapat dilihat pada gambar 2.5. Sistem pendingin
adsorpsi ini terdiri atas empat proses yang dapat dijelaskan sebagai berikut.
Gambar 2.5 Diagram Clayperon pada Sistem Pendingin Siklus Adsorpsi[4]
Universitas Sumatera Utara
15
1. Proses Pemanasan Pemberian Tekanan Pada gambar 2.5 menjelaskan bahwa proses pemanasan dimulai dari titik A
dimana adsorbent berada pada temperatur rendah T
A
dan pada tekanan rendah P
e
tekanan evaporator. Proses ini berlangsung pada siang hari,proses A ke B: Adsorber menerima panas sehingga temperatur adsorber meningkat dan diikuti
oleh peningkatan tekanan Selama proses ini tidak ada aliran metanol yang masuk maupun keluar dari adsorber.
2. Proses Desorpsi Pada gambar 2.5 menjelaskan proses desorpsi berlangsung pada waktu panas
diberikan dari titik B ke D sehingga adsorber mengalami peningkatan temperatur yang menyebabkan timbulnya uap desorpsi. Sehingga, sehingga
adsorbat yang berada pada adsorben dalam bentuk gas mengalir ke kondensor untuk mengalami proses kondensasi menjadi cair dan mengalir ke kondensor.
3. Proses Pendinginan Penurunan Tekanan Pada gambar 2.5 menjelaskan proses pendinginan berlangsung dari titik D ke F
yang berlangsung pada malam hari, adsorber melepaskan panas dengan cara didinginkan sehingga suhu di adsorber turun dan diikuti oleh penurunan tekanan
dari tekanan kondensasi ke tekanan evaporasi. 4. Proses Adsorpsi
Pada gambar 2.5 menjelaskan proses adsorpsi berlangsung dari titik F ke A, Adsorber terus melepaskan panas sehingga adsorber mengalami penurunan
temperatur dan tekanan yang menyebabkan timbulnya uap adsorpsi. Adsorbat dalam bentuk uap dihasilkan dari proses penyerapan kalor oleh adsorbat dari air
yang ada disekitar evaporator sebesar kalor laten penguapan adsorbat tersebut.
Universitas Sumatera Utara
16
2.3.2. Perkembangan Mesin Pendingin Adsorpsi Perkembangan mutkahir di bidang refrigeran utamanya didorong oleh dua
masalah besar dalam lingkungan, yakni penipisan lapisan ozon dan pemanasan global. Sifat merusak ozon dimiliki oleh refrigeran utama yang digunakan yaitu
CFCs ChloroFluoro Carbons. Molina dan Rowland 1974, diacu dalam Indartono 2006. Setelah keadaan penipisan ozon dilapisan atmosfer diverisifikasi
secara saintifik, perjanjian internasional untuk mengatur dan melarang penggunaan zat-zat perusak disepakati pada tahun 1987 yang terkenal dengan
sebutan Protokol Montreal. Penggunaan CFCs dan HCFCs Hydro Chloro Fluoro Carbons
merupakan dua refrigeran utama yang dijadwalkan untuk dihapuskan masing- masing pada tahun 1996 dan 2030 untuk negara
– negara maju. Sedangkan untuk negara
– Negara berkembang dijadwalkan untuk dihapus phase- out pada tahun 2010 CFCs dan 2040 HCFCs Powell dalam Indartono, 2006. Pada tahun
1997, Protokol Kyoto mengatur pembatasan dan pengurangan gas-gas penyebab rumah kaca, termasuk HCFCs.
Munculnya beberapa permasalahan pada refrigerasi siklus kompresi uap dalam dekade belakangan ini membuat para peneliti berusaha memunculkan
sistem refrigerasi alternatif yang tidak mengandung permasalahan serupa. Teknologi alternatif tersebut diantaranya adalah refrigerasi sistem adsorpsi
padatan solid adsorption. Sistem adsorpsi padatan ini tidak menggunakan refrigeran yang merusak ozon, serta bisa memanfaatkan matahari dan panas
buangan . Teknik pendinginan adsorpsi merupakan salah satu pilihan dari metode
Universitas Sumatera Utara
17
pendinginan yang dapat digunakan jika sumber listrik tidak ada dan sebagai pengganti refrigeran yang tidak ramah lingkungan. Metode pendinginan ini
memerlukan sumber energi panas sebagai penghasil siklus pendinginan. Sumber energi tersebut dapat diperoleh dari biomassa, energi radiasi surya, maupun panas
buangan. Perkembangan mesin ini telah dikenal pada tahun 1980 sampai sekarang,
dimana M. Pons dan J.J. Guilleminot 1981 membuat alat mesin pendingin dengan menggunakan pasangan Zeolit
– air dan pasanganan karbon aktif – metanol. Sokoda dan Suzuki 1984 dan Critoph et al 1988 melakukan studi
kinerja siklus adsorpsi untuk pendingin surya. Vichan Tangkengsirin et al 1997 menggunakan pasangan silicagel
– air dan sumber panas dari energi surya. Siegfried Kreussler dan Detlef Bolz melakukan penelitian mesin pendingin
solar adsorpsi menggunakan zeolit dan air, diperoleh energi pendingin sebesar 350 kJkg zeolit dan COP 8 . K Sumanthy 1999 melakukan percobaan alat
pendingin solar energi dengan pasangan karbon aktif -methanol, dan berhasil membuat es sebanyak 4 kghari dengan luas kolektor 0,92 m
2
. Hildrand C, Dind P., Pons M., Butchter F.2001, melakukan penelitian
pada mesin pendingin menggunakan silica gel – water dengan sumber panas
kolektor surya dengan luas 2 m2 mendapatkan harga COP antara 0.10 sampai 0.25. Sedangkan Wang D.C, Xia Z.Z, Zhai H, Wang R.Z dan Dou W.D.2005,
melakukan penelitian mesin pendingin adsorpsi menggunakan silica gel dan air, diperoleh Kapasitas pendinginan dan COP sebesar 7,15 kW dan 0,38.
Beberapa penelitian pada sistem pendingin adsorpsi telah dilakukan di laboratorium Energi dan Elektrifikasi, diantaranya oleh Aep et al, 2002 telah
Universitas Sumatera Utara
18
melakukan penelitian mesin pendingin adsorpsi dengan menggunakan silicagel –
metanol dengan pembangkitan panas dari listrik, dari hasil penelitian dengan 3 kali pengujian dengan tekanan awal sebesar 5,4 kPa diperoleh temperature
evaporator 10 °C dengan pemanasan pada generator sebesar 72°C. Pada saat proses desorpsi yang berlangsung selama 7 jam, temperatur evaporator meningkat
menjadi 26 °C dengan lama proses selama 2 jam. Sedangkan pendinginan dengan menggunakan beban pendinginan dan tekanan awal 0.11 kPa 0.88 mmHg dan
suhu evaporator sebesar 24°C menurun menjadi 10°C dan terus meningkat karena adanya beban pendinginan air pada chiller dan berlangsung selama 7 jam yang
mencapai 26°C. Pendinginan menghasilkan selisih 1.5 - 2°C perbedaan suhu yang masuk dan keluar dari evaporator.
Selain itu penelitian untuk melihat kinerja alat pendingin adsorpsi juga dilakukan oleh Setiono B, 2005 dimana hasil yang didapatkan menunjukkan
besaran temperatur di evaporator 9.7°C pada tekanan 26.1 torr 3.48 kPa tanpa menggunakan beban pendinginan, sedangkan dengan menggunakan beban
pendinginan didapatkan suhu evaporator sebesar 13.5°C pada tekanan 38.7 torr 5.16 kPa dan 13.4°C pada tekanan 45.1 torr 6.01 kPa. Pada percobaan yang
dilakukan ini berhasil menurunkan temperatur rata-rata 5°C. Tetapi pada penelitian ini proses awal yang dilakukan adalah proses evaporasi-adsorpsi,
kemudian dilanjutkan dengan proses generasi-desorpsi[5].
2.4 Tinjauan Perpindahan Panas
