MEGHITUNG EFISIENSI KOLEKTOR PARABOLIK TENAGA SURYA

I. Tujuan Percobaan

Mampu menghitung efisiensi dari pemanasan air dengan menggunakan kolektor parabolik tenaga surya.

II. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan :

- Kompor surya parabola

- Termometer Raksa

- Beaker Glass

Bahan yang digunakan :

- Air 800 ml

III. Dasar Teori

Dalam pemanfaatan energi surya dapat dibedakan menjadi tiga cara yaitu :

a. Pemanfaatan langsung panas sinar matahari untuk pengeringan, misalnya: menjemur

pakaian, pembuatan garam, pembuatan ikan kering, dll.

b. Mengumpulkan energi termal matahari melalui suatu kolektor energi surya yang

selanjutnya energi termal tersebut digunakan secara langsung atau dikonversikan menjadi

energi listrik.

c. Mengkonversikan energi radiasi termal matahari langsung menjadi energi listrik melalui

sel fotovoltaik.

Pemanasan dengan pemanfaatan secara langsung panas matahari, suhu yang dicapai

tidak akan melampaui 100oC. Suhu pemanasan dan efektivitas pemanfaatan energi surya

dapat dicapai lebih tinggi dengan menggunakan pengumpul-pengumpul panas yaitu kolektor

energi surya. Sinar matahari yang jatuh pada permukaan kolektor dikonsentrasikan/

difokuskan pada sebuah titik atau pada area tertentu sehingga diperoleh suhu yang sangat

tinggi. Secara umum bentuk geometrik permukaan kolektor surya ada tiga jenis yaitu : pipih/

rata, parabolik silindris dan parabolik bulat. Kompor tenaga surya adalah perangkat memasak

yang menggunakan energi termal matahari melalui suatu kolektor sebagai sumber energi.

Prinsip dasar cara kerja kompor surya adalah radiasi termal sinar matahari yang jatuh pada

permukaan kolektor dipantulkan ke sebuah titik / area tertentu yang disebut titik api kolektor;

konsentrasi energi termal matahari pada titik/ area ini menghasilkan suhu yang sangat tinggi.

Panci atau alat tempat memasak ditempatkan pada daerah titik api ini sedemikinan rupa

sehingga energi termal yang terkonsentrasi mengenai alas panci dan meneruskan energi

termal tersebut ke produk yang sedang dimasak. Faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja

kompor tenaga surya ini selain lamanya waktu bersinar dan besarnya intensitas radiasi termal

dari matahari, adalah:

a. Refleksivitas material kolektor

b. Luas permukaan kolektor

c. Bentuk geometrik dan letak titik api dari kolektor

d. Arah normal permukaan kolektor terhadap sinar matahari yang datang.

e. Sifat benda hitam dari panci atau alat memasak

f. Besarnya kehilangan energi kalor ke sekitarnya

Persamaan-persamaan yang digunakan dalam perhitungan :

a. Titik Fokus Parabola ( f )

f = ½ R

Dimana :

R = jari-jari kelengkungan parabola (m)

b. Energi yang tersedia

QRadiasi = Ir Ak t

Dimana :

Qradiasi = Energi yang diterima kolektor dari matahari (J)

t = Lamanya pemanasan (sekon)

Akol = Luas penampang normal kolektor parabola (m2)

Ir = Intensitas radiasi matahari (J/s m2)

c. Energi yang diterima air

Q = m cp (T2-T1)

Dimana :

Qair = Energi yang yang diterima air (J)

m = massa air (kg)

Cp = Panas Jenis air ( kJ/kg. oC)

T2 = Temperatur akhir air (oC)

T1 = Temperatur awal air (oC)

d. Efisiensi kolektor surya parabolik

ηk = Qevaporasi/ Qradiasi x 100

Dimana :

ηk = efisiensi kompor (%)

ΔQevaporasi= pertambahan energi yang diterima air pada selang waktu Δt (J)

Δt = selang waktu pertambahan energi air

Qradiasi = energi yang diterima kolektor (J/s)

IV. Prosedur Percobaan

Prosedur pengujian adalah sebagai berikut :

- Perangkat uji/ kompor energi surya beserta 2 buah beaker glass yang berisi air masing-

masing 400 ml dipersiapkan.

- Kolektor parabolik diletakkan di lokasi tempat lakukan pengujian yaitu menghadap sinar

matahari.

- Beaker glass yang berisi air dipastikan posisi/letaknya di tempat yang tepat yaitu pada titik

fokusnya.

- Catat data yang diperlukan seperti temperatur air dalam selang waktu 5 menit selama 3 jam.

V. Data Hasil Percobaan

No Parameter Pengukuran Hasil Pengukuran

1 Jari-jari kolektor parabolik (pendek) 0,48 m

2 Jari-jari kolektor parabolik (panjang) 0,5 m

3 Waktu Pemanasan 3 jam

4 Suhu Awal 29oC

5 Suhu Akhir 44oC

VI. Perhitungan

1. Menghitung Energi yang Tersedia Untuk Pemanasan 400 ml AirAsumsi intensitas radiasi matahari (Ir) adalah 1412 J/s m2

Menghitung luas kolektor parabolik :ACV = 3,14 x jari-jari panjang x jari-jari pendek

= 3,14 x 0,5 m x 0,48 m= 0,754 m2

Dimana diketahui t = 3 jam,Maka, Qradiasi = Ir Ak t

= 1412 J/s m2 x 0,754 m2 x 3 jam x 3600 sekon x 1 kJ1 jam 1000 J

= 11.498,19 kJ

2. Menghitung Kebutuhan Energi Untuk Pemanasan 400 ml AirMassa air1 = 500 gr = 0,5 kgMassa air 1 = 378,75 gr = 0,37875 kg

Maka massa yang teruapkan :muap = 0,5 kg – 0,37875 kg

= 0,12125 kg

hfg Pada suhu 44oC= 2503 – 2,386 (44)= 2398,016

Qlaten = muap x hfg

= 0,12125 x 2398,016= 290,7594

3. Menghitung Efisiensi Pemanasan

ηk = Qevaporasi/ Qradiasi x 100

= 290,7594/11498,19 x 100

= 2,5929%

VII. Analisa Data

VIII. Kesimpulan

IX. Daftar Pustaka

Holman, J. P,(1991) Perpindahan Kalor edisi keenam__ Jakarta; Penerbit

X. Gambar Alat