Kompor surya menggunakan penyimpan panas dengan variasi jumlah sirip absorber - USD Repository

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

  

VARIASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

SKRIPSI

  Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

  Program Studi Sains dan Teknologi Oleh:

  

Valentinus Harvrianto

NIM : 065214020

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

  

SOLAR COOKER USING THERMAL STORAGE WITH ABSORBER

FIN NUMBER VARIATION

FINAL ASSIGNMENT

  Presented as a meaning To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  In Mechanical Engineering study program by

  

Valentinus Harvrianto

Student Number : 065214020

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

  

SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

VARIASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

  Oleh: Valentinus Harvrianto

  NIM : 065214020 Telah disetujui oleh:

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

  

SKRIPSI

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN

VARIASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

  Disiapkan dan ditulis oleh Valentinus Harvrianto

  NIM : 065214020 Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji

  Pada tanggal 21 Desember 2009 Dan dinyatakan memenuhi syarat

  Susunan Panitia Penguji Ketua Sekretaris

  Pembimbing Ir. Fransiscus Asisi Rusdi Sambada, M.T

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, 21 Desember 2009

  

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

  2

  potensi energi surya yang cukup dengan radiasi harian rata-rata 4,8 kWh/m sehingga cukup memadai untuk membuat kompor dengan energi surya. Tujuan penelitian adalah mengetahui unjuk kerja kompor, apakah layak digunakan atau tidak di Indonesia yang meliputi temperatur maksimal, efisiensi kolektor, efisiensi sensibel dan efisiensi laten yang dapat dihasilkan.

  Kompor surya kolektor parabola silinder terdiri dari 1 pipa absorber tembaga berdiameter 1 inci dengan panjang 1 m dan ditambahkan dengan variasi luas pada pipa absorber, selubung kaca dan reflektor berukuran 1,5 m x 1 m, kompor berukuran 16 cm x 16 cm x 4 cm, dan oli sebagai fluida kerja. Variabel yang divariasikan meliputi variasi luas pada pipa absorber (tanpa sirip, dua sirip, dan empat sirip) sebanyak 3 variasi. Variabel yang diukur meliputi temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T ), temperatur udara

  1

  sekitar (Ta), radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G), temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T ), temperatur air dalam panci

  2

  pemasak (T ), temperatur tangki penyimpan (T ), dan lama waktu pemanasan

  3

  4 air dalam panci pemasak.

  Dari penelitian yang dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 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. Dari data yang diperoleh, temperatur air maksimal (T3) terdapat pada kompor 3 dengan suhu 88°C pada pengambilan data pertama sedangkan pada kompor 1 dan kompor 2 hanya mencapai 77°C dan 85°C. Efisiensi kompor tertinggi terdapat pada kompor 2 (4 sirip) yang mencapai 51,60% pada pengambilan data pertama, efisiensi sensibel tertinggi terdapat pada kompor 3 yang mencapai 7,66% pada pengambilan data kedua.

  

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

  Nomor Mahasiswa : 065214020

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan

Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

KOMPOR SURYA MENGGUNAKAN PENYIMPAN PANAS DENGAN VARI-

ASI JUMLAH SIRIP ABSORBER

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 ( Valentinus Harvrianto )

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

  Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak kesalahan-kesalahan yang disengaja atau tidak disengaja sehingga masih jauh dari 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, 21 Desember 2009

  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 ................................................................................................. xv  

  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 ................................................................................................... 5

  2.3 Rumus Perhitungan ....................................................................................... 8

  3.2 Cara Kerja Alat ........................................................................................... 12  

  3.3 Variabel yang divariasikan.......................................................................... 12  

  3.4 Peralatan Pendukung ................................................................................... 13  

  3.5 Variabel yang diukur ................................................................................... 14  

  3.6 Langkah penelitian ...................................................................................... 15  

  3.7 Pengolahan dan analisa data ....................................................................... 15

  BAB IV ................................................................................................................. 16  

  4.1 Data Penelitian ............................................................................................ 16  

  4.2 Pengolahan Data ......................................................................................... 28  

  4.3 Grafik Hasil Perhitungan dan Pembahasan ................................................. 35

  BAB V .................................................................................................................. 48  

  5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 48  

  5.2 Saran ........................................................................................................... 48 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 49 LAMPIRAN .......................................................................................................... 50  

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kolektor Jenis Parabola................................................................... 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 (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  2 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 16 April 2009 ........................... 18   Gambar 4. 2. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  3 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 16 April 2009 .......................... 18   Gambar 4. 3. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  4 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 16 April 2009 .......................... 19   Gambar 4. 4. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  2 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 17 April 2009 .......................... 20  

  Gambar 4. 5. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  3 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 17 April 2009 .......................... 21   Gambar 4. 6. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  4 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 17 April 2009 .......................... 21   Gambar 4. 7. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  2 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 18 April 2009 .......................... 23   Gambar 4. 8. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  3 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 18 April 2009 .......................... 23 Gambar 4. 9. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan

  4 Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan

  Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 18 April 2009 .......................... 24   Gambar 4. 10. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G)

  2

  dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 21 April 2009 .................. 25 Gambar 4. 11. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G)

  3

  dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip),

  Gambar 4. 12. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G)

  4

  dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 21 April 2009 .................. 26 Gambar 4. 13. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G)

  2

  dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 22 April 2009 .................. 27 Gambar 4. 14. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G)

  3

  dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 22 April 2009 .................. 27 Gambar 4. 15. Grafik Hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G)

  4

  dengan Waktu pada Kompor 1 (2 sirip), Kompor 2 (4 sirip), dan Kompor 3 (Tanpa sirip), Tanggal 22 April 2009 .................. 28 Gambar 4. 16. Grafik Hubungan Efisiensi (

  η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 16 April 2009 .............................................. 36

  Gambar 4. 17. Grafik Hubungan Efisiensi ( η), Radiasi Surya (G) dengan

  Waktu pada Tanggal 17 April 2009 .............................................. 37 Gambar 4. 18. Grafik Hubungan Efisiensi (

  η), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 18 April 2009 .............................................. 38

  Gambar 4. 19. Grafik Hubungan Efisiensi ( η), Radiasi Surya (G) dengan

  Waktu pada Tanggal 21 April 2009 .............................................. 39

  Gambar 4. 21. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel ( η s

  ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 16 April 2009 ................................. 41 Gambar 4. 22. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel (

  η s ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 17 April 2009 ................................. 42

  Gambar 4. 23. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel ( η s

  ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 18 April 2009 ................................. 43 Gambar 4. 24. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel (

  η

  s

  ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 21 April 2009 ................................. 44 Gambar 4. 25. Grafik Hubungan Efisiensi Sensibel (

  η

  s

  ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada Tanggal 22 April 2009 ................................. 45

  DAFTAR TABEL Tabel 4. 1. Pengambilan Data I Tanggal 16 April 2009 ...................................... 17   Tabel 4. 2. Pengambilan Data II Tanggal 17 April 2009 ..................................... 19   Tabel 4. 3. Pengambilan Data III Tanggal 18 April 2009 ................................... 22   Tabel 4. 4. Pengambilan Data IV Tanggal 21 April 2009 ................................... 24   Tabel 4. 5. Pengambilan Data V Tanggal 22 April 2009 .................................... 26   Tabel 4. 6. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (F

  η),dan Efisiensi Sensibel (η s ) pada Data Tanggal 18 April 2009 ...... 32  

  ), Efisiensi (

  R

  Tabel 4.10.Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (F

  η),dan Efisiensi Sensibel (η s ) pada Data Tanggal 21 April 2009 ...... 33  

  ), Efisiensi (

  R

  Tabel 4. 9. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (F

  ), Efisiensi (

  R

  R

  Tabel 4. 8. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (F

  η),dan Efisiensi Sensibel (η s ) pada Data Tanggal 17 April 2009 ...... 31  

  ), Efisiensi (

  R

  Tabel 4. 7. Perhitungan Daya Sensibel, Faktor Pelepas Panas (F

  η),dan Efisiensi Sensibel (η s ) pada Data Tanggal 16 April 2009 ...... 30  

  ), Efisiensi (

  η),dan Efisiensi Sensibel (η s ) pada Data Tanggal 22 April 2009 ...... 34

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

₂

harian rata-rata 4,8 kWh/m . 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).

  Kompor surya yang paling umum dimasyarakatkan di Indonesia dan negara berkembang lain adalah jenis kotak dan jenis parabola piringan, hal ini disebabkan pembuatan kedua jenis kompor surya ini relatif mudah dan murah. Tetapi di beberapa negara/ daerah kedua jenis kompor surya ini sulit diterima masyarakat, hal ini disebabkan karena cara memasak dengan kedua jenis kompor surya ini berbeda dengan kebiasaan memasak masyarakat. Kebiasaan memasak

  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.

  Beberapa negara seperti India, Mali, Chili, Argentina dan Jerman dikembangkan kompor surya menggunakan media penyimpan panas jenis parabola silinder atau jenis pelat datar yang cara pemakaiannya lebih sesuai dengan kebiasaan memasak di masyarakat. Dengan kompor surya jenis kolektor parabola silinder atau jenis pelat datar ini proses memasak dapat dilakukan di dalam ruangan. Jika dilengkapi dengan penyimpan panas dengan kapasitas yang memadai maka proses memasak dapat dilakukan pada pagi, siang dan malam hari. Cara memasak mengukus, memanggang dan menggoreng dapat dilakukan dengan kedua jenis kompor surya ini. Keuntungan lain dari kompor surya jenis parabola silinder atau pelat datar ini adalah keandalan, kenyamanan pemakaian, perawatan yang mudah dan umur pakai yang lama. Kelemahan dari kompor surya jenis parabola silinder atau jenis pelat datar adalah pembuatannya yang memerlukan

  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

  Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti yaitu: 1.

  Membuat model kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas menggunakan bahan yang ada di pasar lokal dan teknologi yang

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.

  3. Beda ketinggian antara fluida keluar kolektor dengan fluida masuk kompor: 10 cm.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Yang Pernah Dilakukan

  Penggunaan kompor surya merupakan salah satu cara untuk mencegah kerusakan pada hutan (Suharta et al, 2005). Penggunaan kompor surya jenis kotak dan parabola di India masih berada diposisi bawah terhadap penggunaan biogas. Hal ini disebabkan karena cara memasak dengan kompor surya jenis kotak dan parabola berbeda dengan kebiasaan memasak masyarakat India (Jagadeesh, 2000).

  Kelemahan kompor surya jenis kotak dan parabola ini terdapat pada saat sinar radiasi surya yang ada terlebih juga kompor surya jenis ini tidak dapat menyimpan energi surya yang berlebih (Doraswami, 1994). Kompor surya jenis kolektor datar

  2

  (1,97 m ) menggunakan dua panci pemasak (8 liter) menghasilkan efisiensi sensibel antara 0,3 sampai 0,36 dan efisiensi laten sekitar 0,49 (Silva et al, 2005).

  2 Penelitian kompor surya jenis kolektor datar (4 m ) di Brazil dengan kompor yang

  menggunakan satu tangki penyimpan panas (50 liter), 5 katup kontrol, 3 panci pemasak dan satu oven menghasilkan efisiensi sensibel antara 0,34 sampai 0,38 dan efisiensi laten sekitar 0,30. (Silva et al, 2002).

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) 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 kolektor, panci pemasak dan dapat ditambahkan sebuah tangki penyimpan panas sehingga proses memasak dapat dilakukan pada malam hari. kolektor berfungsi untuk memperbanyak jumlah radiasi surya yang masuk ke dalam pipa absorber.

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 :

  T T

  ⎛ − ⎞ _{1 a} η F τα F U

  = ( ) − _{R R L ⎜ ⎟} (2.1)

  G

  ⎝ ⎠ Dengan : F : Faktor pelepasan panas

  R

  

2

G : Radiasi yang datang (W/m )

  T : Temperatur sekitar (K)

  a

  T : Temperatur fluida kerja masuk kolektor (K)

  1

  

2

U : Koefisien kerugian (W/(m .K) L

  ( τα) : Faktor transmitan-absorpan kolektor Faktor pelepasan panas kolektor (F ) dihitung dengan persamaan : _.

  R

  (2.2)

  m F . C ( T − T ) _PF

₂

₁ F = _R A G ( τα ) U T T _{C [ L} − ( − ) _{1 a ]}

  Koefisien kerugian U tergantung dari beberapa parameter diantaranya

  L

  kualitas pipa absorber dan isolasi selubung kaca. Untuk perancangan praktis harga

2 U sebesar 8 W/(m .K).

  L datang selama interval waktu tertentu. Pemilihan temperatur akhir 95

  O

  : Temperatur sekitar (K)

  G dt A h m . .

  ∫ = _{t C} ^{W fg} _b

  .

  ∆ = .

  Q W fg b

  . t h m

  = . .

  Q ^{P W} _h ∆ ∆

  η t T C m

  G dt A T C m . . .

  ∫ ∆ = _{C t} ^{P W} _S

  a

  C dimaksudkan agar tidak terjadi pendidihan pada kondisi akhir air.

  : Massa fluida kerja dalam pipa di kolektor (Kg) T

  F

  ) m

  2

  ) G : Radiasi yang datang (W/m

  2

  : Luasan kolektor (m

  C

  (2.6) Dengan : A

  (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:

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

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

  η

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Skema Alat

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

  Kolektor 2. Pipa absorber.

  3. Panci pemasak berisi air.

  4. Panci pemasak berisi oli. Skema alat dan gambar rancangan dapat dilihat sebagai berikut :

Gambar 3.2. Komponen Kompor Surya Tipe Parabola Silinder dengan Penyimpan

  Panas Keterangan : 1. berada pada ujung bawah saluran masuk (pipa penghubung) pada

  1 T kolektor.

  2. berada pada saluran menuju panci pemasak.

  2 T 3. berada di bagian dalam tangki penyimpan air.

  3 T 4. berada di bagian dalam tangki penyimpan oli.

  4 T

  3.2 Cara kerja alat

  Radiasi surya yang masuk kedalam kolektor diterima oleh pipa absorber yang mengkonversikannya menjadi panas. Panas yang terjadi diambil oleh fluida kerja di dalam pipa absorber sehingga temperatur fluida kerja tersebut naik. Kenaikkan temperatur fluida kerja ini menyebabkan rapat masanya turun sehingga fluida kerja dapat mengalir secara alami ke panci pemasak yang berada di sebelah atas kolektor.

  3.3 Variabel yang divariasikan

  Variabel yang divariasikan meliputi variasi luas pada pipa absorber (tanpa sirip, dua sirip, dan empat sirip) sebanyak 3 variasi.

  Gambar 3. 1. 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.

  d.

   Thermo Logger

  Alat ini digunakan untuk mengukur temperatur pada kolektor, dan temperatur air pada tangki penampung 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.

  ).

  1 Temperatur fluida kerja masuk pipa absorber (T 2. ). a

  Temperatur udara sekitar (T 3. Radiasi surya yang datang pada permukaan miring kolektor (G).

  4.

  ).

  2 Temperatur fluida kerja keluar pipa absorber (T 5. ).

  3 Temperatur air dalam panci pemasak (T 6. ).

  4 Temperatur oli dalam panci pemasak (T 7.

  Lama waktu pemanasan air dalam panci pemasak. Untuk pengukuran temperatur digunakan termokopel dan untuk pengukuran radiasi surya digunakan solar meter dan piranometer.

3.6 Langkah penelitian

  Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini adalah : 1.

  Penelitian diawali dengan penyiapan alat seperti gambar 3.1 sebanyak 3

  2

  alat yaitu kompor surya dengan luas kolektor 0,8 m dengan variasi luas absorber.

  2. Mempersiapkan piranometer yang telah dirangkai dengan logger.

  3. Mengisi panci pemasak dengan volume air 0,5 liter.

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

  5. Memasang thermo logger pada setiap alat yang akan diambil datanya.

  6.

  , T , T , T ).

  1

  2

  3

  4 Mengukur temperatur fluida mula-mula (T 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

  Pengolahan data dan analisa data diawali dengan melakukan perhitungan pada parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (2.1) dan persamaan (2.2).

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Penelitian

  Dalam penelitian kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas yang dilakukan dapat diketahui dengan pengambilan data (mengukur variabel) kemudian mengolahnya menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2 untuk mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor. Pada saat pengambilan data, T , T , T dan T dicatat setiap 10

  1

  2

  3

  4

  menit. Pengambilan data kompor surya jenis parabola silinder dengan penyimpan panas yaitu menggunakan variasi luas absorber dengan luas

  2

  kolektor 0,8 m . Radiasi energi surya yang datang juga diambil menggunakan alat pengukur solar meter yang akan digunakan dalam perhitungan untuk mengetahui efisiensi kolektor dan faktor pelepasan panas kolektor. Pengambilan data tiap variasi dilakukan beberapa kali (selama 5 hari) untuk mendapatkan data yang akurat dari setiap variasi yang dilakukan. Tempat pengambilan data dilakukan di lingkungan Universitas Sanata Dharma. Tabel 4. 1.Pengambilan Data I Tanggal 16 April 2009

   

  68 75 62 41 67 68

  46

  51 16 12:50 661 41 46 54

  50 67 53 35 57 60

  40

  48

  54 15 12:40 176 43 50 59

  61 72 57 36 61 66

  36

  51

  64 14 12:30 71 46 58 60

  40

  58 64 57 38 56 57

  58

  64 13 12:20 142 49 64 65

  78 78 64 40 68 73

  40

  59

  66 12 12:10 616 51 70 67

  72 83 66 38 75 80

  40

  59

  68 11 12:00 190 51 67 73

  35

  54 17 13:00 51 40 43 52

  43

  40

  38 49 41 32 42 44

  34

  37

  42 22 13:50 89 35 37 43

  40 50 43 34 43 45

  34

  38

  42 21 13:40 126 35 37 43

  41 51 44 34 44 48

  35

  43 20 13:30 100 35 37 44

  43

  43 54 45 34 48 50

  34

  41

  46 19 13:20 600 35 38 48

  48 59 49 35 51 52

  35

  43

  48 18 13:10 91 37 41 50

  54 61 51 36 52 53

  35

  91 85 68 42 84 84

  62

  No. Jam G Surya Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3

  3 T

  43 3 10:40 150 53 70 42

  80 45 43 41 48 39

  41

  43

  41 2 10:30 802 57 70 36

  72 40 38 38 44 35

  37

  41

  1 10:20 804 52 64 34

  4

  2 T

  37

  1 T

  4 T

  3 T

  2 T

  1 T

  4 T

  

3 T

  2 T

  1 T

  (W/m²) T

  40

  77 52 46 36 48 43

  75 10 11:50 106 59 83 77

  59

  94 83 72 43 92 88

  61

  67

  74 9 11:40 840 66 98 77

  93 78 70 43 92 83

  64

  66

  67 8 11:30 762 67 101 74

  99 72 60 40 85 74

  49

  57 7 11:20 794 67 104 66

  38 4 10:50 682 54 68 43

  99 65 59 38 74 59

  41

  53

  49 6 11:10 672 65 98 52

  85 57 51 37 59 48

  38

  48

  44 5 11:00 805 59 81 43

  75 54 50 37 51 43

  38

  43

  40

  o _{2 100 120} Suhu,   C G, W/m _{1000 800 900 60 80} 700 _{400 500 600 40 20} 300 _{100 200 10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 14:24}

_{T2  kompor 1 (2 sirip) T2  kompor 2 (4 sirip) T2  kompor 3 (tanpa  sirip) G  Surya}

_waktu ‐100

  Gambar 4. 1. Grafik hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu

  2

  pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa _o sirip), Tanggal 16 April 2009 ₂ G, W/m

  Suhu, C _{100 80 90   1000 800 900 50 60 70} 700 _{600 400 500}

  40 _{10 20 30 300 100 200 10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 14:24} ‐100

_{T3 T3 T3 G}

Waktu  kompor 1 (2 sirip)  kompor 2 (4 sirip)  kompor 3 (tanpa  sirip)  Surya

  Gambar 4. 2. Grafik hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu

  3

  pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa

  ‐100 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

  57 7 11:50 931 64 96 59 57 44 100 73 64 44

  43 3 11:10 725 54 75 43 43 36 83 53 50 40

  51

  43

  44 4 11:20 940 59 83 44 48 40 90 59 57 42

  59

  48

  50 5 11:30 756 56 76 51 50 41 83 65 58 42

  59

  33

  52 6 11:40 828 60 88 53 51 42 93 67 59 42

  68

  59

  78

  48

  67

  65 8 12:00 896 59 80 65 56 43 83 75 62 44

  73

  72

  64 9 12:10 891 60 85 64 58 41 88 75 61 43

  74

  68

  62 10 12:20 488 59 83 65 57 40 83 75 61 41

  69

  67

  60 11 12:30 208 52 70 64 51 37 72 74 59 38

  62

  67

  37

  40 2 11:00 470 56 48 36 43 35 89 46 46 38

  10

  G Surya Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3 (W/m²) T

  20

  30

  40

  50

  60

  70

  80 10:04 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 14:24

T4  kompor 1 (2 sirip) T4  kompor 2 (4 sirip) T4  kompor 3 (tanpa  sirip) G  Surya

  G, W/m ² Suhu,   ^o C Waktu

  Gambar 4. 3. Grafik hubungan Temperatur (T

  4

  ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa sirip), Tanggal 16 April 2009

  Tabel 4. 2.Pengambilan Data II Tanggal 17 April 2009 No. Jam

  1 T

  33

  2 T

  3 T

  

4

T

  1 T

  2 T

  3 T

  4 T

  1 T

  2 T

  3 T

  4

  1 10:50 902 53 68 33 40 34 48 37 40 40

  44

  56

  200 400 600 800

  50

  57

  54

  52 15 13:10 169 51 65 58 48 36 57 60 51 37

  51

  56

  48 16 13:20 143 48 58 54 46 35 52 59 50 35

  50

  51

  45 17 13:30 586 50 59 51 48 35 50 53 51 35

  49

  49 18 13:40 110 48 56 52 43 35 51 54 45 35

  58

  46

  51

  43 19 13:50 111 43 50 50 43 36 43 51 44 34

  44

  48

  43 20 14:00 146 41 44 48 42 35 42 51 43 34

  43

  45

  41 Gambar 4. 4. Grafik hubungan Temperatur (T

  2

  49 14 13:00 955 57 72 57 51 38 61 61 56 41

  56

  1000 1200

  T

  20

  40

  60

  80 100 120

  10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55 T2  kompor 1 (2 sirip) T2

   kompor 2 (4 sirip) T2  kompor 3 (tanpa  sirip) G

   Surya

  G, W/m ² Lanjutan Tabel 4. 2.Pengambilan Data II Tanggal 17 April 2009

  No. Jam G Surya

  (W/m²) Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3

  1 T

  13 12:50 147 53 69 59 49 35 62 66 52 36

  2 T

  3 T

  

4

T

  1 T

  2 T

  3 T

  4 T

  1 T

  2 T

  3 T

  4

  ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa sirip), Tanggal 17 April 2009

  80 1200

  70 1000

  60 800

  50

  40 600

  30 400

  20 200

  10 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55  kompor 1 (2 sirip)  kompor 2 (4 sirip)  kompor 3 (tanpa  sirip)  Surya

T3 T3 T3 G

  Gambar 4. 5. Grafik hubungan Temperatur (T ), Radiasi Surya (G) dengan Waktu

  3

  pada kompor 1 (2 sirip), kompor 2 (4 sirip), dan kompor 3 (tanpa sirip), Tanggal 17 April 2009

  70 1200

  60 1000

  50 800

  40 600

  30 400

  20 200

  10 10:33 11:02 11:31 12:00 12:28 12:57 13:26 13:55

T4 T4 T4 G  kompor 1 (2 sirip)  kompor 2 (4 sirip)  kompor 3 (tanpa  sirip)  Surya Tabel 4. 3. Pengambilan Data III Tanggal 18 April 2009 No. Jam

  G Surya Kompor 1 Kompor 2 Kompor 3 (W/m²) T

  1 T

  2 T

  3 T

  4 T

  1 T

  2 T

  3 T

  4 T

  1 T

  2 T

  3 T

  4