Analisa Kinerja Mesin Pendingin Tenaga Surya Dengan Luas Kolektor 0.25 M2 Kemiringan 30° Menggunakan Karbon Aktif – Metanol Sebagai Pasangan Adsorpsi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia
modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,
namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia.
Penggunaan mesin pendingin sebetulnya sangat luas dan sangat penting
kedudukannya dalam kehidupan manusia saat ini. Teknologi mesin pendingin saat
ini banyak dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan
distribusi makanan, proses kimia yang memerlukan pendinginan, pengkondisian
udara untuk kenyamanan ruangan baik pada industri, perkantoran, transportasi
maupun rumah tangga.
Melihat dampak yang berkepanjangan dari pemakaian refrigeran (freon)
dan terjadinya krisis energi maka diperlukan suatu langkah mencari terobosan baru
teknologi pendinginan alternatif yang mampu meningkatkan keamanan dan secara
ekonomis lebih murah dan mudah didapatkan. Setiap orang berhak berkontribusi
dalam tujuan ini, terutama para engineer yang terlibat langsung di bidang
refrigeration. Salah satu sistem pendinginan yang bisa dijadikan alternatif adalah
sistem pendinginan siklus adsorpsi. Pendinginan secara adsorpsi mempunyai
karakteristik tersendiri dimana sistem kompresor mekanik yang digunakan seperti
pada Siklus Kompresi Uap (SKU) akan digantikan dengan sistem adsorpsi yang
memerlukan sumber energi panas untuk menghasilkan siklus pendinginan. Tentu
teknik pendinginan alternatif ini mengacu pada permasalahan teknologi sekarang
karena teknik pendingin siklus adsorpsi memiliki beberapa keunggulan yaitu ramah
Universitas Sumatera Utara
lingkungan karena refrigeran yang digunakan
tidak berbahaya terhadap
lingkungan. Selain itu sistem ini memerlukan pemakaian sumber listrik yang kecil.
Teknik pendinginan ini lebih memerlukan sumber energi panas untuk menjalankan
siklus pendinginan. Salah satu sumber energi tersebut adalah energi matahari/surya.
Sebelumnya teknologi pendinginan dengan siklus adsorpsi ini sudah pernah
dilakukan oleh beberapa peneliti. Misalnya penelitian internasional yang dilakukan
oleh M.Pons dan J.J.Guillminot tahun 1986 di Orsay, Prancis, dengan
menggunakan karbon aktif-metanol sebagai pasangan adsorben-adsorbatnya. Luas
bidang penyerapan kolektor adalah 6 m2 diisi dengan 130 kg karbon aktif dan
metanol sebanyak 18 kg diklaim dapat menghasilkan 30-35 kg es per hari
tergantung intensitas radiasi mataharinya.
Di Indonesia sendiri, potensi energi surya tersebut sangat mungkin untuk
dimanfaatkan. Letak Indonesia yang berada pada daerah khatulistiwa, yaitu pada
lintang 6°LU – 11°LS dan 95°BT – 141°BT, dan dengan memperhatikan peredaran
surya dalam setahun yang berada pada daerah 23,5° LU dan 23,5° LS menyebabkan
Indonesia akan selalu disinari surya selama 10 - 12 jam dalam sehari. Menurut data
buku putih energi Indonesia (2006), diperkirakan rata-rata intensitas radiasi
matahari yang jatuh pada wilayah permukaan Indonesia sekitar 4,8 kWh/m2 setiap
harinya.
Dengan melihat potensi dan catatan tersebut, penulis termotivasi untuk
melakukan penelitian guna memanfaatkan energi surya tersebut sebagai sumber
energi panas pada sistem pendingin siklus adsorpsi. Penelitian ini nantinya
diharapkan dapat memberi gambaran awal sejauh mana teknologi pendinginan ini
Universitas Sumatera Utara
dapat diaplikasikan di masyarakat Indonesia terutama di pedalaman dimana
pasokan energi listriknya masih terbatas.
1.2 Tujuan Penelitian
1.2.1 Tujuan umum
a. Secara umum penelitian ini bertujuan untuk membuat dan menguji mesin
pendingin siklus adsorpsi bertenaga surya dengan menggunakan karbon
aktif-metanol sebagai pasangan adsorben-adsorbat nya
b. Sebagai gambaran awal sejauh mana potensi mesin pendingin siklus
adsorpsi ini sudah dapat diaplikasikan di indonesia, khususnya di daerah
Medan.
c. Mendapatkan temperatur air minimum pada mesin pendingin siklus
adsorpsi.
1.2.2 Tujuan khusus
a. Mengetahui efisiensi kolektor pada sistem pendingin adsorpsi
b. Mengetahui performansi (COP) dari mesin pendingin siklus adsorpsi
bertenaga surya.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi bidang penelitian pada beberapa
hal sebagai berikut:
1. Pengujian dilakukan di kota Medan, Sumatera Utara dengan letak geografis
3° 30' LU – 3° 43' LU dan 98° 35' BT - 98° 44' BT.
Universitas Sumatera Utara
2. Kolektor yang digunakan adalah tipe pelat datar dengan luas 0,25 m2 dan
diatur pada kemiringan 30o ke arah timur.
3. sorben yang digunakan adalah karbon aktif Granular sebanyak 7 kg.
4. Refrigeran/adsorbat yang dipakai adalah metanol pro analis (pA) dengan
kadar kemurnian 99,95%.
5. Volume air yang didinginkan adalah 3 liter.
6. Tidak memperhitungkan heat losses yang terjadi pada mesin pendingin
siklus adsorpsi selama pengujian.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:
a. Memberikan masukan kepada masyarakat, khususnya mereka yang tertarik
pada mesin pendingin siklus adsorpsi yang lebih ramah lingkungan.
b. Penerapan ilmu pengetahuan baik secara teori maupun praktek.
c. Menjadi bahan referensi pengetahuan dalam bidang teknologi tepat guna.
d. Dengan direncanakan dan dibuat alat ini, diharapkan alat ini dapat digunakan
untuk mempermudah dan memenuhi kebutuhan masyarakat.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini meliputi 5 (lima) bab, sebagaiberikut:
Universitas Sumatera Utara
Bab I Pendahuluan
Pada bab ini berisi tentang latar belakang penelitian dan dilanjutkan dengan
tujuan penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika
penulisan skripsi ini.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas teori – teori yang dapat mendukung dan menjadi
pedoman dalam penyusunan skripsi. Pada Bab ini dibahas teori tentang
refrigerant seperti methanol dan adsorben, prinsip kerja mesin pendingin
adsorpsi tenaga surya
Bab III Metodologi Penelitian
Bab ini berisikan metode pelaksanaan sksipsi dan juga membahas alat dan
bahan yang digunakan dalam perencanaan alat. Serta gambar alat – alat dan
bahan yang digunakan.
Bab IV Analisa dan Pembahasan
Bab ini membahas hasil pengujian. Data yang dianalisa berupa temperatur
dan tekanan pada adsorber serta perubahan volume.
Bab V Kesimpulandan Saran
Bab ini membahas tentang kesimpulan hasil dari metodologi, analisa dan
pembahasan dan juga membahas saran.
Daftar Literatur/Pustaka
Daftar Pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan ini .
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Teknologi mesin pendingin saat ini sangat mempengaruhi kehidupan dunia
modern, tidak hanya terbatas untuk peningkatan kualitas dan kenyamanan hidup,
namun juga sudah menyentuh hal-hal esensial penunjang kehidupan manusia.
Penggunaan mesin pendingin sebetulnya sangat luas dan sangat penting
kedudukannya dalam kehidupan manusia saat ini. Teknologi mesin pendingin saat
ini banyak dibutuhkan untuk penyiapan bahan makanan, penyimpanan dan
distribusi makanan, proses kimia yang memerlukan pendinginan, pengkondisian
udara untuk kenyamanan ruangan baik pada industri, perkantoran, transportasi
maupun rumah tangga.
Melihat dampak yang berkepanjangan dari pemakaian refrigeran (freon)
dan terjadinya krisis energi maka diperlukan suatu langkah mencari terobosan baru
teknologi pendinginan alternatif yang mampu meningkatkan keamanan dan secara
ekonomis lebih murah dan mudah didapatkan. Setiap orang berhak berkontribusi
dalam tujuan ini, terutama para engineer yang terlibat langsung di bidang
refrigeration. Salah satu sistem pendinginan yang bisa dijadikan alternatif adalah
sistem pendinginan siklus adsorpsi. Pendinginan secara adsorpsi mempunyai
karakteristik tersendiri dimana sistem kompresor mekanik yang digunakan seperti
pada Siklus Kompresi Uap (SKU) akan digantikan dengan sistem adsorpsi yang
memerlukan sumber energi panas untuk menghasilkan siklus pendinginan. Tentu
teknik pendinginan alternatif ini mengacu pada permasalahan teknologi sekarang
karena teknik pendingin siklus adsorpsi memiliki beberapa keunggulan yaitu ramah
Universitas Sumatera Utara
lingkungan karena refrigeran yang digunakan
tidak berbahaya terhadap
lingkungan. Selain itu sistem ini memerlukan pemakaian sumber listrik yang kecil.
Teknik pendinginan ini lebih memerlukan sumber energi panas untuk menjalankan
siklus pendinginan. Salah satu sumber energi tersebut adalah energi matahari/surya.
Sebelumnya teknologi pendinginan dengan siklus adsorpsi ini sudah pernah
dilakukan oleh beberapa peneliti. Misalnya penelitian internasional yang dilakukan
oleh M.Pons dan J.J.Guillminot tahun 1986 di Orsay, Prancis, dengan
menggunakan karbon aktif-metanol sebagai pasangan adsorben-adsorbatnya. Luas
bidang penyerapan kolektor adalah 6 m2 diisi dengan 130 kg karbon aktif dan
metanol sebanyak 18 kg diklaim dapat menghasilkan 30-35 kg es per hari
tergantung intensitas radiasi mataharinya.
Di Indonesia sendiri, potensi energi surya tersebut sangat mungkin untuk
dimanfaatkan. Letak Indonesia yang berada pada daerah khatulistiwa, yaitu pada
lintang 6°LU – 11°LS dan 95°BT – 141°BT, dan dengan memperhatikan peredaran
surya dalam setahun yang berada pada daerah 23,5° LU dan 23,5° LS menyebabkan
Indonesia akan selalu disinari surya selama 10 - 12 jam dalam sehari. Menurut data
buku putih energi Indonesia (2006), diperkirakan rata-rata intensitas radiasi
matahari yang jatuh pada wilayah permukaan Indonesia sekitar 4,8 kWh/m2 setiap
harinya.
Dengan melihat potensi dan catatan tersebut, penulis termotivasi untuk
melakukan penelitian guna memanfaatkan energi surya tersebut sebagai sumber
energi panas pada sistem pendingin siklus adsorpsi. Penelitian ini nantinya
diharapkan dapat memberi gambaran awal sejauh mana teknologi pendinginan ini
Universitas Sumatera Utara
dapat diaplikasikan di masyarakat Indonesia terutama di pedalaman dimana
pasokan energi listriknya masih terbatas.
1.2 Tujuan Penelitian
1.2.1 Tujuan umum
a. Secara umum penelitian ini bertujuan untuk membuat dan menguji mesin
pendingin siklus adsorpsi bertenaga surya dengan menggunakan karbon
aktif-metanol sebagai pasangan adsorben-adsorbat nya
b. Sebagai gambaran awal sejauh mana potensi mesin pendingin siklus
adsorpsi ini sudah dapat diaplikasikan di indonesia, khususnya di daerah
Medan.
c. Mendapatkan temperatur air minimum pada mesin pendingin siklus
adsorpsi.
1.2.2 Tujuan khusus
a. Mengetahui efisiensi kolektor pada sistem pendingin adsorpsi
b. Mengetahui performansi (COP) dari mesin pendingin siklus adsorpsi
bertenaga surya.
1.3 Batasan Masalah
Dalam penelitian ini penulis membatasi bidang penelitian pada beberapa
hal sebagai berikut:
1. Pengujian dilakukan di kota Medan, Sumatera Utara dengan letak geografis
3° 30' LU – 3° 43' LU dan 98° 35' BT - 98° 44' BT.
Universitas Sumatera Utara
2. Kolektor yang digunakan adalah tipe pelat datar dengan luas 0,25 m2 dan
diatur pada kemiringan 30o ke arah timur.
3. sorben yang digunakan adalah karbon aktif Granular sebanyak 7 kg.
4. Refrigeran/adsorbat yang dipakai adalah metanol pro analis (pA) dengan
kadar kemurnian 99,95%.
5. Volume air yang didinginkan adalah 3 liter.
6. Tidak memperhitungkan heat losses yang terjadi pada mesin pendingin
siklus adsorpsi selama pengujian.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:
a. Memberikan masukan kepada masyarakat, khususnya mereka yang tertarik
pada mesin pendingin siklus adsorpsi yang lebih ramah lingkungan.
b. Penerapan ilmu pengetahuan baik secara teori maupun praktek.
c. Menjadi bahan referensi pengetahuan dalam bidang teknologi tepat guna.
d. Dengan direncanakan dan dibuat alat ini, diharapkan alat ini dapat digunakan
untuk mempermudah dan memenuhi kebutuhan masyarakat.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan skripsi ini meliputi 5 (lima) bab, sebagaiberikut:
Universitas Sumatera Utara
Bab I Pendahuluan
Pada bab ini berisi tentang latar belakang penelitian dan dilanjutkan dengan
tujuan penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika
penulisan skripsi ini.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas teori – teori yang dapat mendukung dan menjadi
pedoman dalam penyusunan skripsi. Pada Bab ini dibahas teori tentang
refrigerant seperti methanol dan adsorben, prinsip kerja mesin pendingin
adsorpsi tenaga surya
Bab III Metodologi Penelitian
Bab ini berisikan metode pelaksanaan sksipsi dan juga membahas alat dan
bahan yang digunakan dalam perencanaan alat. Serta gambar alat – alat dan
bahan yang digunakan.
Bab IV Analisa dan Pembahasan
Bab ini membahas hasil pengujian. Data yang dianalisa berupa temperatur
dan tekanan pada adsorber serta perubahan volume.
Bab V Kesimpulandan Saran
Bab ini membahas tentang kesimpulan hasil dari metodologi, analisa dan
pembahasan dan juga membahas saran.
Daftar Literatur/Pustaka
Daftar Pustaka berisikan literatur-literatur yang digunakan untuk menyusun
laporan ini .
Lampiran
Universitas Sumatera Utara