EFISIENSI PENGERING ENERGI SURYA DENGAN VARIASI MASSA PADI YANG DIKERINGKAN

  

EFISIENSI PENGERING ENERGI SURYA

DENGAN VARIASI MASSA PADI YANG DIKERINGKAN

  TUGAS AKHIR Untuk memenuhi sebagian persyaratan

  Mencapai derajat S-1 Diajukan oleh :

  

Yoseph Rizal Andriaswara

NIM : 045214043

  Kepada :

  

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

  

EFFICIENCY OF SOLAR ENERGY DRIER

WITH VARIOUS MASS OF RICE DRIED

  FINAL PROJECT Presented as Partial Fulfillment of The Requirements

  To Obtain The Sarjana Teknik Degree In Mechanical Engineering

  By :

  

Yoseph Rizal Andriaswara

Student Number : 045214043

  To :

  

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERCITY

YOGYAKARTA

  

INTISARI

Pengeringan merupakan proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian.

  Tetapi proses pengeringan hasil pertanian umumnya dilakukan dengan cara yang kurang baik yaitu dengan penjemuran langsung. Pemanfaatan energi surya untuk pengering energi surya menggunakan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dan dilapisi arang merupakan salah satu alternatif yang dapat digunakan untuk mengeringkan hasil pertanian. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui temperatur maksimum dan efisiensi pengeringan yang dihasilkan.

  Pengering energi surya terdiri dari tiga komponen utama, yaitu kotak kolektor, kotak pengering dan cerobong. Didalam kotak kolektor udara dipanasi, udara panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil. Perbedaan massa jenis menyebabkan udara mengalir ke kotak pengering dan mengeringkan hasil pertanian. Dalam penelitian ini parameter yang diambil yaitu tegangan dari energi surya dan temperatur. Sedangkan parameter yang dihitung efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem

  o

  Berdasarkan hasil penelitian diketahui temperatur maksimum sebesar 58,4

  C, nilai maksimum dari rata–rata efisiensi kolektor sebesar 0,825 %, dan efisiensi sistem sebesar 35,907 % terjadi pada pengering energi surya menggunakan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan massa padi 2 kg. Sedangkan nilai maksimum dari rata–rata efisiensi pengambilan sebesar 79,74 % terjadi pada pengering energi surya menggunakan absorber dari plat alumunium yang dilapisi arang dengan massa padi 1 kg.

  Kata kunci : Pengering energi surya, absorber

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat tersusun dan terselesaikan tepat pada waktunya. Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapatkan bantuan yang berupa dorongan, motivasi, doa, sarana, materi sehingga dapat terselesaikannya Tugas Akhir ini. Untuk itu tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. P. Wiryono Priyotamtama, SJ., selaku Rektor Universitas Sanata Dharma.

  2. Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.S.C., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  3. Budi Sugiharto, S.T.,M.T, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.

  4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.

  5. Segenap staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis, sehingga sangat berguna dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

  6. Segenap staf karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

  7. Serta semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu per satu yang telah ikut membantu dalam menyelesaikan Tuagas Akhir ini.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang perlu diperbaiki dalam Tugas Akhir ini, untuk itu penulis mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk menyempurnakannya. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat, baik bagi penulis maupun pembaca.

  Terima kasih.

  Yogyakarta, Juli 2008 Penulis

  

DAFTAR ISI

  Halaman judul ....................................................................................................... ..i Title page............................................................................................................... ..ii Pengesahan............................................................................................................ .iii Pernyataan ............................................................................................................. . v Intisari.....................................................................................................................vi Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah Untuk Kepentingan Akademis...............................................................................vii Kata pengantar......................................................................................................viii Daftar isi..................................................................................................................x Daftar gambar.......................................................................................................xiv Daftar tabel............................................................................................................xvi

  BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

  1.1 Latar belakang............................................................................. 1

  1.2 Perumusan masalah..................................................................... 2

  1.3 Tujuan dan manfaat..................................................................... 3

  1.4 Batasan masalah .......................................................................... 4

  BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... 5

  2.1 Prinsip Kerja............................................................................... 6

  2.2 Intensitas Energi Surya Yang Datang ........................................ 7

  2.3 Energi Berguna........................................................................... 7

  2.4 Efisiensi...................................................................................... 8

  2.4.1 Efisiensi Kolektor............................................................. 8

  2.4.2 Efisiensi Pengambilan..................................................... 9

  2.4.3 Efisiensi Sistem ............................................................... 9

  2.5 Perbedaan Tekanan .................................................................... 10

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN........................................................... 13

  3.1 Skema Alat ................................................................................. 13

  3.2 Variabel Yang Divariasikan ....................................................... 14

  3.3 Variabel Yang Diukur ................................................................ 14

  3.4 Langkah Penelitian..................................................................... 14

  3.5 Pengolahan Dan Analisa Data.................................................... 15

  BAB IV HASIL PENELITIAN.......................................................................... 16

  4.1 Data penelitian ............................................................................ 16

  4.1.8 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 0,5 kg............................................... 16

  4.1.2 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 1 kg ................................................. 17

  4.1.3 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 1,5 kg............................................... 18

  4.1.4 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 2 kg.................................................. 19

  4.1.5 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang dengan Variasi Massa Padi 0,5 kg............................................... 20

  4.1.6 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang dengan Variasi Massa Padi 1 kg.................................................. 21

  Variasi Massa Padi 1,5 kg............................................... 22

  4.1.8 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang dengan Variasi Massa Padi 2 kg.................................................. 23

  4.2 Perhitungan Data......................................................................... 24

  4.2.1 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 0,5 kg .................................. 24

  4.2.2 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 1 kg ..................................... 32

  4.2.3 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 1,5 kg .................................. 35

  4.2.4 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 2 kg ..................................... 38

  4.2.5 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang dengan Variasi Massa Padi 0,5 kg .................................. 41

  4.2.6 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang dengan Variasi Massa Padi 1 kg ..................................... 45

  4.2.7 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang dengan Variasi Massa Padi 1,5 kg .................................. 48

  4.2.8 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Lapisi Arang

  4.3.1 Grafik Efisiensi Kolektor ( η ) ....................................... 55 _C

  4.3.2 Grafik Efisiensi Pengambilan ( η ) ................................ 58 _P

  4.3.3 Grafik Efisiensi Sistem ( η S )............................................ 61

  4.3.3 Grafik Hubungan Massa Padi yang Dikeringkan dengan Waktu...................................................................64 BAB V PENUTUP............................................................................................ 65

  5.1 Kesimpulan ............................................................................... 65

  5.2 Saran .......................................................................................... 66

  5.3 Penutup....................................................................................... 66 Daftar pustaka ..................................................................................................... 67 Lampiran

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Alat pengering energi surya ................................................................6Gambar 2.2 Pengering Padi Surya, berdasarkan rancangan Asian Institute of

  Technology, Thailand………….........................................................11

Gambar 3.1 Skema alat penelitian..........................................................................13Gambar 4.1 Contoh mencari kelembaban (W , W , dan W )

  i a

  dengan Psychrometric Chart…………………………………..........27

Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi kolektor ( η c ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 0,5 kg.........................................55Gambar 4.3 Grafik hubungan efisiensi kolektor ( ) dengan I pada cat

  η c dan alumunium dengan massa padi 1 kg............................................56

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi kolektor ( η c ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 1,5 kg.........................................56Gambar 4.5 Grafik hubungan efisiensi kolektor ( η c ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 2 kg............................................57Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi pengambilan ( η p ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 0,5 kg...........................58Gambar 4.7 Grafik hubungan efisiensi pengambilan ( ) dengan I

  η p pada cat dan alumunium dengan massa padi 1 kg..............................59

Gambar 4.8 Grafik hubungan efisiensi pengambilan ( η p ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 1,5 kg...........................59Gambar 4.9 Grafik hubungan efisiensi pengambilan ( η p ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 2 kg..............................60Gambar 4.10 Grafik hubungan efisiensi sistem ( η S ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 0,5 kg..........................61Gambar 4.11 Grafik hubungan efisiensi sistem ( ) dengan I

  η S pada cat dan alumunium dengan massa padi 1 kg............................61

Gambar 4.12 Grafik hubungan efisiensi sistem ( η S ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 1,5 kg.........................62Gambar 4.13 Grafik hubungan efisiensi sistem ( η S ) dengan I pada cat dan alumunium dengan massa padi 2 kg...........................62Gambar 4.14 Grafik hubungan massa padi yang dikeringkan dengan I pada cat dan alumunium....................................................................64

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 0,5 kg............................16Tabel 4.2 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 1 kg...............................17Tabel 4.3 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 1,5 kg............................18Tabel 4.4 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 2 kg...............................19Tabel 4.5 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dilapisi arang dengan variasi massa 0,5 kg.........................20Tabel 4.6 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dilapisi arang dengan variasi massa 1 kg............................21Tabel 4.7 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dilapisi arang dengan variasi massa 1,5 kg.........................22Tabel 4.8 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dilapisi arang dengan variasi massa 2 kg............................23Tabel 4.9 Hasil perhitungan energi berguna (Q U ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 0,5 kg...............................................25

Tabel 4.10 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( η c ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 0,5 kg.........................................26

Tabel 4.11 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 0,5 kg.........................................28

Tabel 4.12 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( ) pada

  η S penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 0,5 kg.....................29

Tabel 4.13 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 0,5 kg.................................................32

  Tabel 14 Hasil perhitungan energi berguna (Q U ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 1 kg............................................32

Tabel 4.15 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( η c ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 1 kg............................................33

Tabel 4.16 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 1 kg............................................33

Tabel 4.17 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( η S ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat

  alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 1 kg........................34

Tabel 4.18 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 1 kg....................................................34

Tabel 4.19 Hasil perhitungan energi berguna (Q U ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 1,5 kg.........................................35

Tabel 4.20 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( ) pada penelitian

  η c pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 1,5 kg.........................................36

Tabel 4.21 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 1,5 kg.........................................36

Tabel 4.22 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( η S ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat

  alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 1,5 kg.....................37

Tabel 4.23 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 1,5 kg.................................................37

Tabel 4.24 Hasil perhitungan energi berguna (Q ) pada penelitian pengering

  U

  energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 2 kg............................................38

Tabel 4.25 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( η c ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 2 kg............................................39

Tabel 4.26 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di cat hitam dengan variasi massa 2 kg............................................39

Tabel 4.27 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( η S ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat

  alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 2 kg........................40

Tabel 4.28 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam dengan variasi massa 2 kg....................................................40

Tabel 4.29 Hasil perhitungan energi berguna (Q U ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 0,5 kg.....................................41

Tabel 4.30 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( ) pada penelitian

  η c pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 0,5 kg.....................................42

Tabel 4.31 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 0,5 kg.....................................42

Tabel 4.32 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( η S ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat

  alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 0,5 kg..................43

Tabel 4.33 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 0,5 kg..............................................43

Tabel 4.34 Hasil perhitungan energi berguna (Q ) pada penelitian pengering

  U

  energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 1 kg........................................44

Tabel 4.35 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( η c ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 1 kg........................................45

Tabel 4.36 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 1 kg........................................45

Tabel 4.37 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( η S ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat

  alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 1 kg.....................46

Tabel 4.38 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 1 kg.................................................46

Tabel 4.39 Hasil perhitungan energi berguna (Q U ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 1,5 kg.....................................47

Tabel 4.40 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( η c ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 1,5 kg.....................................48

Tabel 4.41 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( ) pada penelitian

  η p pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 1,5 kg.....................................48

Tabel 4.42 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( η S ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat

  alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 1,5 kg..................49

Tabel 4.43 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 1,5 kg..............................................49

Tabel 4.44 Hasil perhitungan energi berguna (Q ) pada penelitian pengering

  U

  energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 2 kg........................................50

Tabel 4.45 Hasil perhitungan efisiensi kolektor ( η c ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 2 kg........................................51

Tabel 4.46 Hasil perhitungan efisiensi pengambilan ( η p ) pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium

  yang di lapisi arang dengan variasi massa 2 kg........................................51

Tabel 4.47 Hasil perhitungan efisiensi sistem pengeringan ( ) pada

  η S penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 2 kg.....................52

Tabel 4.48 Hasil perhitungan

  ∆p, W, dan Q pada penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang di lapisi arang dengan variasi massa 2 kg.................................................52

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Pengeringan merupakan salah satu proses yang penting pada pengolahan hasil pertanian karena cara pengeringan yang kurang baik mengakibatkan hasil pertanian menjadi rusak seperti menjadi busuk, berjamur, berubah warna atau berkecambah. Hasil penelitian yang dilakukan oleh Litbang Biro Pusat Statistik (BPS) antara tahun 2004–2006 menunjukkan bahwa tingkat kerusakan hasil pertanian pasca panen untuk padi berkisar 10,39 % hingga 15,26 % dan salah satu faktornya adalah proses pengeringan yang kurang baik.

  Sampai saat ini dibanyak daerah di Indonesia pengeringan hasil pertanian umumnya masih dilakukan dengan cara penjemuran langsung. Cara ini dapat merusak kualitas hasil pertanian karena radiasi ultraviolet, air hujan dan gangguan binatang. Penjemuran secara langsung juga memerlukan waktu yang lama, padahal saat panen raya hasil pertanian umumnya melimpah dan harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum disimpan atau dipasarkan. Cara pengeringan yang lain adalah menggunakan alat pengering yang umumnya menggunakan bahan bakar minyak atau energi listrik. Tetapi belum semua daerah di Indonesia terdapat jaringan listrik atau belum memiliki sarana transportasi yang baik sehingga bahan bakar minyak tidak mudah didapat. Selain itu penggunaan bahan bakar minyak atau energi listrik menyebabkan biaya proses pengeringan menjadi mahal sehingga harga jual hasil

  Energi surya merupakan energi yang tersedia melimpah di Indonesia sehingga pemanfaatan energi surya dapat mengurangi atau bahkan menggantikan penggunaan bahan bakar atau energi listrik dalam proses pengeringan hasil-hasil pertanian. Alat pengering dengan memanfaatkan energi surya yang ada umumnya menggunakan absorber jenis pelat yang terbuat dari tembaga atau alumunium. Selain menggunakan kedua absorber tersebut, alat pengering energi surya juga dapat menggunakan absorber-absorber lain seperti plat alumunium yang di cat hitam maupun plat alumunium yang diberi lapisan arang. Tetapi informasi teknis tentang efisiensi alat pengering dengan dengan menggunakan absorber dari plat alumunium yang di cat hitam maupun plat alumunium yang diberi lapisan cat belum banyak.

1.2 Perumusan Masalah

  Absorber dicat dengan warna hitam karena warna hitam menghasilkan penyerapan energi surya yang baik ke pelat absorber. Cat yang dipakai harus tahan panas karena temperatur dalam kolektor dapat mencapai temperatur yang cukup tinggi. Selain itu pengecatannya juga tidak boleh terlalu tebal karena akan mengurangi kemampuan pelat menyerap energi surya. Selain cat, arang juga akan digunakan untuk melapisi plat alumunium karena arang mempunyai harga kapasitas panas yang kecil dan absorbtivitas radiasi surya yang besar, selain itu arang mudah didapat dan murah. Pelapisan arang pada plat alumunium harus menggunakan bahan yang bukan isolator, pada penelitian ini arang di campur dengan cat hitam agar dapat melekat pada plat alumunium.

  Untuk mengetahui pengaruh dari cat dan arang yang digunakan untuk melapisi plat alumunium terhadap efisiensi pengeringan maka pada penelitian ini akan diuji model alat pengering dengan kedua absorber tersebut dengan beberapa variasi massa bahan yang akan dikeringkan. Pada penelitian ini dipilih padi sebagai hasil pertanian yang dikeringkan, hal ini karena padi mudah didapat dan murah.

  Efisiensi pengeringan pada dasarnya merupakan perbandingan antara energi yang terpakai untuk pengeringan dengan energi surya yang datang. Besarnya energi yang terpakai ditentukan oleh temperatur dan tekanan udara yang akan mengeringkan hasil pertanian setelah melewati absorber. Semakin besar temperatur dan tekanan udara yang akan mengeringkan hasil pertanian maka semakin besar energi yang terpakai untuk pengeringan dari energi surya yang datang sehingga efisiensi pengeringan semakin besar. Sehingga temperatur dan tekanan udara setelah melewati bahan absorber harus diusahakan setinggi mungkin.

1.3 Tujuan dan Manfaat

  Tujuan yang ingin dicapai yaitu :

  1. Membandingkan pengering energi surya dengan menggunakan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan pengering energi surya dengan absorber dari plat alumunium yang diberi lapisan arang.

  2. Mengetahui pengaruh massa bahan yang dikeringkan terhadap efisiensi pengeringan.

  3. Mengetahui temperatur maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem yang dapat dihasilkan.

  Manfaat yang di dapat yaitu : 1. Menambah kepustakaan teknologi pengeringan hasil pertanian energi surya.

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

  3. Mengurangi ketergantungan penggunaan dari minyak bumi dan listrik sehingga dapat menghemat biaya.

1.4 Batasan Masalah

  1. Pada penelitian ini dibuat sebuah model pengering tenaga surya dengan absorber dari plat aluminium yang diberi lapisan berwarna hitam (cat hitam) dan absorber dari plat aluminium yang diberi bahan absorber arang.

  2. Luas kolektor 0,25 m

  2

  , jarak antara kaca dengan plat 0,02 m, ketebalan arang 0,005 m dan tinggi saluran udara 0,001 m.

  3. Udara mengalir ke dalam alat pengering secara alami tidak menggunakan bantuan blower.

  4. Bahan yang dikeringkan adalah padi dengan variasi massa 0,5 kg ; 1 kg ; 1,5 kg dan 2 kg.

BAB II LANDASAN TEORI Alat pengering energi surya pada umunya terdiri dari tiga bagian utama yaitu

  sebagai berikut : 1.

  Kotak kolektor Kotak kolektor terdiri dari absorber, tutup kaca dan lubang udara. Absorber akan menerima energi surya yang datang dan mengkonversikannya menjadi panas.

  Absorber ini berfungsi untuk memanasi udara yang mengalir lewat saluran udara ke dalam alat pengering secara alami (atau dapat juga dengan bantuan blower).

  Tutup kaca berfungsi untuk mempertahankan panas dalam kolektor, tutup kaca harus mempunyai sifat dapat meneruskan energi surya ke pelat absorber tanpa terlalu banyak bagian energi surya yang diserap atau dipantulkan oleh tutup kaca tersebut. Selain mempertahankan panas dalam kolektor tutup kaca berfungsi menghindari hilangnya panas karena angin.

  2. Kotak pengering Didalam kotak pengering terdapat rak pengering yang digunakan untuk meletakkan bahan yang akan dikeringkan.

  3. Cerobong Cerobong berfungsi untuk memberikan tarikan tambahan yang diciptakan oleh perbedaan massa jenis antara udara di dalam dan di luar pengering.

  Konstruksi pengering hasil pertanian yang umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.1. Alat pengering energi surya

II.1 Prinsip Kerja

  Prinsip kerja dari pengering yaitu energi surya yang datang akan diterima dan dikonversikan oleh absorber didalam kolektor. Selanjutnya absorber ini berfungsi untuk memanasi udara yang mengalir lewat lubang udara. Udara yang panas mempunyai massa jenis yang lebih kecil dari pada udara dingin (udara di bagian rak pengering), karena adanya perbedaan massa jenis ini udara dapat mengalir. Pada saat udara panas ini menembus hasil pertanian terjadi perpindahan panas dan massa air dari hasil pertanian ke udara panas tersebut, proses ini disebut proses pengeringan. Proses ini berlangsung terus-menerus sampai proses pengeringan selesai.

  II.2 Intensitas Energi Surya yang Datang

  Intensitas energi surya yang datang dapat dinyatakan dengan persamaan:

  I G x 100 (1) _T =

  ,

  4 dengan :

  W G : intensitas energi surya yang datang _{T 2}

  ( ) m

  I : arus dari energi surya yang datang (A)

  II.2 Energi Berguna ( Q ) _u

  Jumlah energi yang terpakai untuk memanasi udara di absorber (jumlah energi yang dipindahkan dari absoeber ke udara) disebut dengan energi berguna dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  m . C T T _{p o i} ( − ) Q

  (2) _u = ∆ t dengan :

  Q U : energi berguna ( W) m : massa udara dalam kolektor (kg)

  O C P : panas spesifik udara (J/(kg.

  C)

  O

  T O : temperatur udara keluar kolektor (

  C)

  O

  T i : temperatur udara masuk kolektor (

  C)

  ∆ t : selisih waktu saat pengambilan (detik)

  Massa udara dalam kolektor (m) dapat dihitung dengan: dengan :

  3

  ρ : massa jenis udara (kg/m )

3 V : volume udara dalam kolektor (m )

  II.3 Efisiensi

  Efisiensi dari suatu alat adalah perbandingan dari keluaran yang dihasilkan dengan masukan yang diberikan. Efisiensi pengeringan sebuah alat penngering energi surya dapat dinyatakan dalam tiga konteks yaitu : (1) efisiensi kolektor ( ),

  η C (2) efisiensi pengambilan ( η P ) dan (3) efisiensi sistem ( η S ).

  II.3.1 Efisiensi Kolektor ( η C )

  Efisiensi kolektor ( η C ) didefinisikan sebagai perbandingan antara energi berguna dengan total energi surya yang datang ke kolektor, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  

Q

_U

  η = (4) _c

  

I A

_c

  dengan : Q U : energi berguna ( W)

  2 I : intensitas energi surya yang datang (W/m )

  2 A : luas kolektor surya (m ) C

  II.3.2 Efisiensi Pengambilan ( )

  η P Efisiensi pengambilan ( η P ) didefinisikan sebagai perbandingan uap air yang dipindahkan (diambil) oleh udara dalam alat pengering dengan kapasitas teoritis udara menyerap uap air, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  W − W _{o i}

  = (5) η _p

  W − W _{a i}

  dengan : W O : kelembaban absolut udara keluar alat pengering W : kelembaban absolut udara masuk alat pengering

  i

  W a : kelembaban jenuh adiabatis udara masuk alat pengering

  II.3.3 Efisiensi Sistem Pengeringan ( η S )

  Efisiensi sistem pengeringan ( ) didefinisikan sebagai perbandingan antara η S energi yang digunakan untuk menguapkan air dari hasil pertanian yang dikeringkan dengan energi yang datang pada alat pengering, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  W L

  η = (6) _s

  I A _c

  dengan : W : laju massa air yang menguap (kg/detik) L : kalor laten dari air yang menguap saat temperatur pengering (J/kg)

  II.4 Perbedaan Tekanan

  Perbedaan tekanan ditimbulkan karena adanya perbedaan massa jenis antara udara didalam dan diluar pengering, dan dapat dinyatakan dengan persamaan:

  ( ) + ∆ p = h − h ( − ) g (7) [ ^{1 ρ ρ 1 2 ρ ρ 2 ]}

  dengan : ∆p : penurunan tekanan (Pa) h : jarak antara lapisan bawah padi dengan permukaan dasar (m) ₁ h : jarak antara lapisan atas padi dengan cerobong (m) _{2 3}

  ρ : massa jenis udara lingkunga sekitar (kg/m ) ₃ )

  ρ : massa jenis udara setelah melewati kolektor (kg/m _{1 3} )

  ρ : massa jenis udara setelah melewati lapisan padi (kg/m _{2 2} g : 9,81 m/detik

  II.6 Kalor yang Diperlukan untuk Menguapkan Air

  Kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air dinyatakan dengan persamaan: Q = massa air yang keluar x h (8) _fg dengan :

  Q : kalor yang diperlukan untuk mengeluarkan uap air (Mj / kg)

  h : entalpi uap jenuh (kj/kg) _fg

  Cerobong

  h

  2 G T Lapisan

  ∆h

  Padi Tutup transparan

  h

  1 Aliran udara

Gambar 2.2 Pengering Padi Surya, berdasarkan rancangan

  Asian Institute of Technology, Thailand

II.4 Tinjauan Pustaka

  Pengeringan merupakan cara terbaik dalam pengawetan bahan makanan dan pengering energi surya merupakan teknologi yang sesuai bagi kelestarian alam (Scanlin, 1997). Pengeringan dengan penjemuran langsung (tradisional) sering menghasilkan kualitas pengeringan yang buruk. Hal ini disebabkan bahan yang dijemur langsung tidak terlindungi dari debu, hujan, angin, serangga, burung atau binatang lain. Kontaminasi dengan mikroorganisme yang terdapat di tanah dapat membahayakan kesehatan (Häuser et. al). Kunci dari pengeringan bahan makanan adalah mengeluarkan kandungan air secepat mungkin pada temperatur yang tidak merusak bahan makanan tersebut. Jika temperatur terlalu rendah maka mikroorganisme akan berkembang sebelum bahan makanan kering tetapi jika berlebih pada bagian permukaan (Kendall, 1998). Kelemahan utama dari pengering energi surya adalah kecilnya koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan udara yang dipanasi, sehingga menyebabkan efisiensi kolektor yang rendah. Beberapa modifikasi telah banyak diusulkan meliputi penggunaan sirip (Garg et al., 1991), penggunaan absorber dengan permukaan kasar (Choudhury et al., 1988), dan penggunaan absorber porus (Sharma et. al., 1991). Penelitian pengering energi surya

  2

  dengan luas kolektor 1,64m yang dilengkapi 8 sampai 32 sirip segi empat dengan

  2

  luas total sirip 0,384 m dapat menaikkan temperatur udara keluar dan efisiensi kolektor. Sirip dipasang di dalam kolektor dengan dua variasi pemasangan yaitu sirip dapat bergerak bebas dan tetap (Kurtbas, 2006). Penelitian dengan metode simulasi untuk mengetahui efisiensi tahunan pengering energi surya dengan absorber jenis porus di India menghasilkan nilai yang sesuai dengan penelitian secara eksperimen (Sodha et. al., 1982). Eksperimen dengan absorber porus menggunakan kasa alumunium dengan permukaan reflektif dibagian bawahnya menghasilkan efisiensi yang hampir sama dengan enam lembar bilah baja yang dicat hitam tetapi memiliki keunggulan dalam kemudahan pembuatannya (Scanlin, D et. al. ,1999).

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Skema Alat Pengering hasil pertanian pada umunya terdiri dari 3 bagian utama yaitu :

  2

  a. Kotak kolektor dengan ukuran luas 0,25 m , terdiri dari absorber, kaca dan saluran udara.

  b. Kotak pengering yang didalamnya terdapat rak pengering.

  c. Cerobong Skema alat pengering hasil pertanian dapat dilihat seperti pada gambar dibawah ini :

  III.2 Variabel yang Divariasikan

  1. Dua jenis absorber : plat alumunium dicat hitam dan plat alumunium dilapisi arang.

  2. Massa padi yang dikeringkan : 0,5 kg ; 1 kg ; 1,5 kg dan 2 kg

  III.3 Variabel yang Diukur

  1. Temperatur udara sekitar (T a )

  2. Tegangan dari energi surya yang datang (V)

  3. Temperatur udara masuk kolektor T

  1 = temperatur kering

  T = temperatur basah

  2

  4. Temperatur udara keluar kolektor T = temperatur kering

  3 T 4 = temperatur basah

  5. Temperatur udara keluar pengering T

  5 = temperatur kering

  T

  6 = temperatur basah

  III.4 Langkah Penelitian 1. Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti pada gambar 3.1.

  2. Pengambilan data dilakukan dengan menvariasikan jenis absorber dan massa padi yang dikeringkan.

  4. Pada variasi salah satu parameter, harga parameter yang lain tetap.

  5. Data yang dicatat adalah temperatur udara sekitar (T a ), temperatur udara masuk kolektor, temperatur udara keluar kolektor, temperatur udara keluar pengering dan tegangan dari energi surya.

  6. Sebelum melanjutkan pengambilan data untuk varisi berikutnya kondisi alat pengering harus didiamkan agar kembali ke kondisi awal sebelum dilakukan pengambilan data variasi saat ini.

III.5 Pengolahan dan Analisa Data

  Pengolahan dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) sampai dengan persamaan (8). Analisa akan lebih mudah dilakukan dengan membuat grafik hubungan :

  1. Hubungan efisiensi kolektor, efisiensi pengambilan dan efisiensi sistem dengan intensitas energi surya yang datang (I).

  2. Hubungan massa padi yang dikeringkan dengan waktu.

BAB IV HASIL PENELITIAN IV.1 Data Penelitian Kita akan mengetahui data yang telah diambil dengan variasi yang berbeda. Pengambilan data tiap variasi hanya dilakukan sekali saja. IV.1.1 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 0,5 kg Hari/Tanggal : Selasa, 29 April 2008 Jam :

  T

  ( )

  C

  T

  5

  ) (

  C

  6

  T

  ( )

  C

  V (volt)

  I ) ( ² W m 1 27,1 28,2 24,6 45,2 27,9 30,8 25,9 2,38 595,0

  2 27,0 27,6 24,9 41,0 27,1 29,5 25,6 2,53 632,5 3 28,9 30,0 24,5 50,6 27,1 29,9 25,1 2,67 667,5 4 28,1 28,6 24,1 46,9 25,7 28,9 24,2 2,82 705,0 5 28,0 29,1 24,4 52,3 27,2 29,4 25,1 2,81 702,5 6 28,6 29,5 25,4 53,5 28,2 31,6 26,0 2,95 737,5 7 29,3 30,0 25,8 47,8 28,8 32,0 26,5 2,86 715,0 8 29,6 30,4 25,9 45,1 30,7 33,2 26,7 2,49 622,5 9 29,1 29,9 25,4 42,4 27,3 33,0 26,7 3,08 770,0

  10 28,4 29,1 25,4 45,0 29,1 32,9 26,3 3,11 777,5

  4

  8.50 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W : 0,5 kg ₁ )

  Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

  ( )

Tabel 4.1 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 0,5 kg

  No T a

  ( )

  C

  T

  1

  C

  ( )

  T

  2

  ( )

  C

  T

  3

  C Ketebalan padi = 0,6 cm Jarak antara lapisan bawah padi dengan permukaan dasar (h

  1 ) = 0,1 m

  Jarak antara lapisan atas padi dengan cerobong (h

  2 ) = 0,645 m

  

IV.1.2 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat

Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 1 kg

  Hari/Tanggal : Rabu, 23 April 2008 Jam :

  10.25 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W ) : 1 kg ₁ Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.2 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 1 kg

  I Ta T T T T T T

  1

  2

  3

  4

  5

  6 V

  No ² C C C C C C C (volt) ( W m ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 31,0 32,3 25,3 43,2 30,8 32,2 26,6 3,35 837,5

  2 31,2 31,8 25,9 48,1 32,9 32,7 29,4 2,94 735,0 3 30,4 31,1 26,3 46,7 33,1 33,2 29,6 3,32 830,0 4 32,0 33,6 27,6 48,2 33,5 34,0 29,7 2,20 550,0 5 30,4 31,5 27,2 49,3 33,2 35,0 29,7 3,30 825,0 6 31,7 32,6 26,2 45,2 27,9 33,8 26,6 3,31 827,5 7 30,7 31,5 26,2 40,4 26,1 32,3 25,9 3,43 857,5 8 31,0 32,3 28,7 42,5 26,8 32,8 27,7 3,53 882,5 9 31,5 32,8 25,8 50,6 36,6 33,6 29,9 3,53 882,5

  10 30,7 31,1 26,5 47,5 28,1 32,8 30,8 3,60 900,0 Massa padi sesudah dipanaskan (W ) = 0,93 kg ₂ Ketebalan padi = 1,25 cm

  Jarak antara lapisan bawah padi dengan permukaan dasar (h

  1 ) = 0,1 m

  Jarak antara lapisan atas padi dengan cerobong (h ) = 0,6375 m

  2

  

IV.1.3 Pengering Hasil Pertanian Menggunakan Absorber dari Plat

Alumunium yang di Cat Hitam dengan Variasi Massa Padi 1,5 kg

  Hari/Tanggal : Kamis, 24 April 2008 Jam :

  11.20 Wib Tempat : Lingkungan sekitar Univ. Sanata Dharma Bahan yang dikeringkan : Padi Massa padi awal (W ) : 1,5 kg ₁ Data yang diperoleh adalah sebagai berikut :

Tabel 4.3 Data penelitian pengering energi surya dengan bahan absorber dari plat alumunium yang dicat hitam dengan variasi massa 1,5 kg

  I Ta T

  1 T

  2 T

  

3 T

  4 T

  5 T

  6 V ₂ No