Pemanfaatan Energi Surya TINJAUAN PUSTAKA

20

2.3. Pemanfaatan Energi Surya

Dalam era ini, penggunaan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui semakin meningkat seiring dengan meningkatnya populasi manusia, kemajuan teknologi dan lain-lain. Namun hal ini berbanding terbalik dengan ketersediaan sumber daya alam tersebut. Sehingga para ilmuwan telah mencoba mengembangkan potensi sumber daya alam yang dapat diperbarui contohnya air, angin dan energi surya. Pada dasarnya terdapat 2 macam pemanfaatan energi surya yaitu : 1. Pemanfaatan Fotovoltaic Fotovoltaik PV adalah sektor teknologi dan penelitian yang berhubungan dengan aplikasi panel surya untuk energi dengan mengubah sinar matahari menjadi listrik. Karena permintaan yang terus meningkat terhadap sumber energi bersih, pembuatan panel surya dan kumpulan fotovoltaik telah meluas secara dramatis dalam beberapa tahun belakangan ini. Produksi fotovoltaik telah berlipat setiap dua tahun, meningkat rata-rata 48 persen tiap tahun sejak 2002, menjadikannya teknologi energi dengan pertumbuhan tercepat di dunia. Pada akhir 2007, menurut data awal, produksi global mencapai 12.400 megawatt. Secara kasar, 90 dari kapasitas generator ini meliputi sistem listrik terikat. Pemasangan seperti ini dilakukan di atas tanah dan kadang-kadang digabungkan dengan pertanian dan penggarapan atau dibangun di atap atau dinding bangunan, dikenal sebagai Building Integrated Photovoltaic atau BIPV [11]. 2. Pemanfaatan Termal Terdapat 9 pemanfaatan termal terbesar yang sudah dilakukan dan diterapkan di beberapa negara yaitu:  Solar Water Heater Pemanas air dengan Energi Surya Alat yang digunakan untuk memanaskan air dengan menggunakan energi surya. Prinsip kerjanya adalah dengan menangkap panas matahari melalui plat absorber dan selanjutnya panas matahari diteruskan ke tabung air dengan perpindahan panas secara konduksi. Universitas Sumatera Utara 21 Gambar 2.9. Solar Water Heater www:pacemen.com20111109solar-water-heater-till-today Keterangan gambar 2.9: 1. Absorber Fungsinya sebagai pengumpul panas yang diteruskan ke tabung air. 2. Tabung air Fungsinya untuk menampung air yang akan dipanasi oleh absorber dengan perpindahan panas secara konduksi. Jenis Solar Water Heater dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu: 1. Sistem Aktif Sistem aktif didefinisikan sebagai sistem pemanas air yang memerlukan energi tambahan seperti menggunakan pompa untuk memindahkan air menuju kolektor supaya air menjadi hangat. Sistem aktif ini juga dibagi menjadi dua jenis yaitu: a Direct Circulation System Sistem Sirkulasi Langsung b Indirect Circulation System Sistem Sirkulasi Tidak Langsung 2. Sistem Pasif Sistem pasif tidak menggunakan energi tambahan dari pompa mel- ainkan bergantung pada proses alam untuk mengedarkan air yaitu energi gravitasi dan sistem termosifon. Sistem ini dapat diandalkan Universitas Sumatera Utara 22 tahan lama dan tergolong lebih murah, sistem pasif ini cukup baik dalam proses menyediakan air panas dengan sinar matahari.  Kompor Surya Memasak dengan Energi Surya Kompor Surya adalah alat yang hanya menggunakan energi surya untuk memasak. Perkembangan penggunaan Kompor Surya ini telah meluas terutama di negara India yang memiliki radiasi matahari rata- rata 600 Wm 2 Buddhi S.Dharma : 2010. Kompor Surya dapat digunakan memasak secara langsung maupun tidak langsung. Untuk memasak secara tidak langsung, diperlukan thermal storage yang menyimpan panas selama siang hari untuk dipakai memasak pada malam hari. Kompor Surya juga memiliki berbagai bentuk tipe, yaitu: 1 Kompor surya tipe kotak 2 Kompor surya tipe Panel 3 Kompor surya tipe ketel 4 Kompor surya tipe parabola 5 Kompor surya tipe Scheffler 6 Kompor surya tipe indirect Gambar 2.10. Kompor surya http:en.wikipedia.orgwikiSolar_cooker Keterangan gambar 2.10 : 1. Reflektor Universitas Sumatera Utara 23 Fungsinya untuk memancarkan sinar matahari ke pusat vessel yang bertujuan untuk memanaskan vessel. 2. Vessel Fungsinya sebagai wadah untuk menampung makanan. Berdasarkan studi literatur yang dilakukan, telah banyak peneliti yang melakukan penelitian tentang pemasak surya. Pemasak surya yang diteliti dapat dibagi atas pemasak dengan penyimpan panas dan tanpa penyimpan panas [1]. Yang dimaksud penyimpan panas thermal storage adalah material yang berfungsi menyimpan energi surya dan akan digunakan pada saat diperlukan. Material yang biasa digunakan adalah jenis phase change material PCM. PCM termasuk material penyimpan panas latent. PCM ini menggunakan ikatan kimia untuk menyimpan dan melepas panas. Perpindahan panas ini terjadi ketika terjadi perubahan fasa pada PCM. Cara kerja PCM ini adalah temperatur dari PCM akan meningkat ketika PCM menyerap panas. Ketika PCM mencapai temperatur dimana PCM akan berubah fasa titik leleh, PCM akan menyerap panas yang cukup besar tanpa bertambah temperaturnya. Temperatur akan konstan sampai proses pelelehan berakhir. Panas yang diserap selama perubahan fasa inilah yang disebut dengan panas laten. Banyak jenis PCM yang tersedia sesuai yang diinginkan. Range temperatur yang tersedia berkisar antara 0-150 O C biasanya digunakan untuk aplikasi energi solar. Banyak jenis PCM yang tersedia sesuai yang diinginkan. Range temperatur yang tersedia berkisar antara 0-150 O C biasanya digunakan untuk aplikasi energi solar. Berikut ini jenis PCM yang sering digunakan yaitu: 1. PCM Organik Lebih jauh, material organik diklasifikasikan menjadi 2 yaitu material paraffin dan non paraffin. 2. PCM non-Organik Lebih jauh, material non-organik diklasifikasikan menjadi 2 yaitu material yaitu salt hydrates dan metallics. Universitas Sumatera Utara 24  Solar Driers Pengering dengan Energi Surya Pada negara-negara berkembang, produk-produk pertanian dan perkebunan sering dikeringkan mengunakan tenaga matahari. Konsep inilah yang digunakan sebagai acuan untuk menciptakan solar driers. Cara kerjanya adalah udara yang masuk ke dalam kolektor akan dipanaskan oleh energi surya, udara yang telah panas kemudian masuk ke dalam kotak pengering, kotak pengering inilah yang diisi produk- produk pertanian yang akan dikeringkan. Gambar 2.11 menunjukkan bagian-bagian utama solar driers. Gambar 2.11. Solar Driers Sumber: www.climatetechwiki.org  Solar Arsitektur Solar arsitektur adalah desain arsitektur yang memanfaatkan energi surya untuk mensirkulasi udara pada ruangan sehingga menghasilkan temperatur ruangan yang nyaman. Dalam bidang arsitektur, pemanfaatan energi surya telah dikembangkan. Pemanfaatan dalam bidang ini sudah cukup banyak diterapkan di negara Jepang. Universitas Sumatera Utara 25 Gambar 2.12. Solar Arsitektur www.inhabitat.comsolar-wind-Pavilion  Solar Air-Conditioning Solar Air-Conditioning merupakan alat yang memanfaatkan energi surya untuk mendinginkan ruangan. Prinsip kerjanya adalah dengan menggunakan kolektor surya untuk menyerap panas. Panas yang diserap kemudian diubah menjadi temperatur dingin dengan bantuan Auxiliary Heat yang memanfaatkan refrigeran. Pemanfaatan energi solar untuk air conditioning sudah diterapkan. Karena tercatat kebutuhan listrik gedung-gedung komersial yang paling tinggi ada pada sistem pendinginan. Oleh karena itu, solar air conditioning menjadi alternatif untuk mengurangi pemakaian bahan bakar minyak dalam memproduksi listrik. Gambar 2.13. Sistem Pendingin dengan Energi Surya www.maryeaudet.hubpages.comhubSolar_Air_Conditioning Universitas Sumatera Utara 26  Solar Chimney Solar Chimney digunakan untuk ventilasi pada gedung-gedung besar. Sirkulasi udara menjadi baik dan ruangan menjadi tidak terlalu panas. Biasanya juga digunakan untuk menghasilkan listrik. Cara kerjanya adalah udara dipanaskan oleh energi surya. Udara yang panas akan cenderung bergerak ke atas dan keluar melalui cerobong. Pada cerobong biasanya dipasang turbin. Udara yang bergerak ke atas akan mengerakkan turbin, sehingga menghasilkan listrik. Gambar 2.14 menunjukkan bagian-bagian utama solar chimney. Gambar 2.14. Solar Chimney www:freenewsupdate.blogspot.com201004solar-updraft-dan concentracing-solar.html Keterangan gambar: 1. Turbin 2. Kolektor 3. TowerCerobong  Solar Destilasi Digunakan untuk memurnikan air garam atau memisahkan air dengan garam. Prinsip kerjanya adalah dengan menguapkan air garam yang dibawah laut dengan panas matahari yang dikumpulkan melalui kolektor selanjutnya air garam melalui penguapan akan terpisah dengan garam sehingga dihasilkan air murni. Berikut cara kerja dari Solar Destilasi: Radiasi surya menembus kaca penutup dan mengenai permukaan dari plat penyerap, maka plat penyerap akan panas, dan energi panas dari Universitas Sumatera Utara 27 plat penyerap akan memanasi air laut yang ada didalam kolam basin. Air akan menguap dan berkumpul dibawah permukaan kaca penutup. Oleh karena temperatur udara di dalam basin lebih tinggi dari pada temperatur lingkungan, maka terjadi kondensasi yaitu uap berubah menjadi cair dan melekat pada kaca penutup bagian dalam. Cairan air bersih akan mengalir mengikuti kemiringan kaca penutup dan masuk kedalam kanal, terus mengalir ke tempat penampungan air bersih. Sedangkan garam akan tinggal diatas plat penyerap karena adanya perbedaan massa jenis. Gambar 2.15. Solar Destilasi benjimester.hubpages.com  Solar Powerplant Solar Powerplant adalah alat yang memanfaatkan energi surya untuk menghasilkan listrik. Aplikasi ini merupakan salah satu Pembangkit tenaga energi surya.Prinsip kerjanya adalah memanfaatkan luasan dari reflektor untuk memancarkan panas yang selanjutnya diteruskan ke kolektor , panas dari kolektor diubah menjadi tenaga listrik melalui pembangkit. Pembangkit tenaga listrik energi surya ini biasanya diterapkan di kawasan yang luas karena memerlukan banyak reflektor. Universitas Sumatera Utara 28 Gambar 2.16. Solar Power Plant Sumber : www.solar-panels-cost.net

2.4. Kalor Q