LAPORAN PRAKTIKUM

TEKNIK KONVERSI ENERGI SURYA

“Pengukuran Efisiensi Pemanas Air Tenaga Surya Tipe Plat dengan Variasi

Sudut Datang Sinar Matahari”

Dosen Pembimbing :

Dr. Bayu Rudiyanto, ST, M.Si

Disusun Oleh :

Kelompok 1/ Gol. A

1. Ilham Nugroho Tri Laksono

2. Cholis Indra Masruri

3. Ma;rifah

4. Silfia Juliana Ingi Kollyn

5. M. Syafiudin

6. Yoecca Nasocha Ditya Rasha

PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN

JURUSAN TEKNIK

POLITEKNIK ENEGRI JEMBER

2015

A. Dasar Teori

Seperti diketahui sebelumnya bahwa performa kolektor surya plat datar

amat dipengaruhi oleh intensitas radiasi matahari. Intensitas radiasi matahari pada

suatu lokasi juga dipengaruhi beberapa hal, yaitu cuaca serta sudut datang sinar

matahari di lokasi tersebut. Sudut datang matahari disebuah lokasi berbeda-beda

tergantung dari garis lintangnya.

Hubungan antara energi yang diterima oleh suatu permukaan dengan sudut

datang sinar matahari ditunjukkan oleh persamaan berikut:

Energi efektif = cos (sudut datang) x energi datang yang tegak lurus

permukaan untuk kolektor surya plat datar yang posisinya tetap, maka efisiensi

kolektor surya akan berubah tiap waktu, dimana pada daerah khatulistiwa

intensitas radiasi mencapai maksimum pada tengah hari.

Efek dari perubahan sudut datang sinar matahari dapat diukur dengan cara

mengubah sudut dari permukaan kolektor surya pada sudut optimum. Untuk

mengetahui pengaruh sudut datang sinar matahari ini, maka variabel-variabel

pengukuran yang lain haruslah sama.

B. Tujuan

a. Memahami faktor-faktor yang berpengaruh terhadap efisiensi pemanas

air tenaga surya tipe plat dasar.

b. Memahami pengaruh sudut datang sinar matahari terhadap efisiensi

pemanas air tenaga surya

C. Alat dan Bahan

a. Alat

Peralatan yang dipakai pada praktikum ini adalah:

Flate Plate Solar Enrgy Collector RE550 merk Hilton

Selang

Pomp

b. Bahan

Bahan yang digunakan adalah:

Air

D. Prosedur Kerja

a. Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk praktikum

b. Dengarkan dan tulis langkah-langkah kerjayang disampaikan oleh

pembimbing praktikum baik dosen maupun teknisi

c. Ukurlah variable-variabel yang didapat drai proses pengukuran dengan

alat ukur yang disediakan

d. Ulangi percobaan sampai beberapa kali sesuai dengan intruksi dari dosen

atau teknisi

E. Data Hasil Praktikum

a. Panel Angel : 300 ( Kelompok 3 – 4 )

Sample No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

q solar Solar Flux W/m2 872 870 883 866 862 855 848 839 826 820

T1 Water In 0C 31,9 31,8 32,1 32,1 32,3 32,4 32,5 32,6 32,6 32,8

T2 Water to Panel 0C 42,0 42,6 41,7 43,5 41,5 41,7 41,1 41,8 41,6 42,8

T3 Water to Drain 0C 42,9 42,1 42,7 43,0 43,3 43,5 42,9 43 42,8 43,1

T4 Water Ambient Air 0C 36,9 37,2 37,2 38,2 38,0 37,9 38,0 38,1 37,7 38,1

V Bleed Volume ml 310 260 300 322 309 302 31,9 300 301 290

t Time For Volume ml 6,12 5 5,75 6,3 6,03 5,97 6,34 6,16 5,78 6,19

mpanel Panel flow rate g/s 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

Q SOLAR 1395,2 1392 1412,8 1385,6 1379,2 1368 1356,8 1342,4 1321,6 1312

T rata-rata 42,45 42,35 42,2 43,25 42,4 42,6 42 42,4 42,2 42,95

m Bleed 0,05 0,052 0,052 0,051 0,051 0,050 0,050 0,048 0,052 0,046

Q air 2299 2238,8 2304 2323,6 2344,9 2319,9 2173,6 2086,6 2217,0 1980,4

H1 164% 160% 163% 167% 170% 169% 160% 155% 167% 150%

H2 32,9% 30,9% 31,3% 32,8% 33,3% 33,9% 32% 32,3% 32,2% 32,8%

b. Panel Angel : 200 ( Kelompok 1 – 2 )

Sample No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

q solar Solar Flux W/m2 867 943 950 956 951 951 950 939 938 924

T1 Water In 0C 31.1 31.4 31.6 31.6 31.6 31.7 31.9 31.9 32.0 32.1

T2 Water to Panel 0C 42.5 41.9 43.3 41 41.3 42,5 42 42.4 42.5 41.8

T3 Water to Drain 0C 42.3 44 43.9 44.1 44.2 44.3 44.5 44.5 44.8 44.5

T4 Water Ambient Air 0C 37.2 37.9 37.7 36.7 73.3 37.3 37.6 37.6 38.2 37.7

V Bleed Volume ml 260 260 270 260 260 428 321 371 372 390

t Time For Volume ml 5 5 5 5 5 7.89 5.8 7.36 7.32 7.27

mpanel Panel flow rate g/s 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Q SOLAR 1387.2 1508.8 1520 1529.6 1523.2 1521.6 1520 1502.4 1500.8 1478.4

T rata-rata 42.4 42.95 43.6 42.55 42.75 43.4 43.25 43.45 43.65 43.15

m Bleed kg/s 0.052 0.052 0.054 0.052 0.052 0.054 0.055 0.050 0.050 0.053

Q air 2434 2738.7 2776.3 2717 2738.7 2844.0 2896 2633 2675 2747

H1 175% 181% 182% 177% 179% 186% 190% 172% 178% 185%

H2 67,5% 69,8% 67,6% 68,3% 69,1% 69,2% 69,3% 70,1% 71,3% 70,1%

c. Tabel Hasil Praktikum Sebelumnya

Sample No. 1 2 3 4 5 6

qSolar Solar Flux W/m2 995 925 943 927 930 980

T1 Water In oC 14,6 31,9 31,5 31,7 31,9 32,2

T2 Water to Panel oC 34,0 33,0 32,9 33,0 33,4 33,3

T3 Water to Drain oC 42,6 47,5 57,5 54,4 53,7 54,1

T4 Ambient Air oC 25,0 38,0 37,8 39,1 38,9 40,3

V Bleed Volume ml 500 350 330 330 300 310

T Time for Volume s 5 5 5 5 5 5

ṁpanel Panel Flow Rate g/s 10 10 10 10 10 10

Q solar 1592 1480 1508,8 1483,2 1488 1568

m bleed kg/s 0,0102 0,07 0,066 0,066 0,06 0,062

Q air 1193 4564,56 7172,88 6262,476 5467,44 5571,94

H1 75% 308,41% 475,40% 422,22% 367,43% 355,35%

H2 73,5% 44% 72% 63,9% 61,2% 53,3%

F. Grafik Hasil Praktikum antara Efisiensi dan m bleed perhitungan

G. Grafik Hasil Praktikum antara Efisiensi dengan m bleed ketetapan.

H. Contoh Perhitungan

a. m bleed menggunakan perhitungan

Solar Fluks, q solar =872 W/m2

Luas permukaan panel, Ap = 1,6 m2

Panas yang dihasilkan oleh kolektor sebesar :

Qsolar = qsolar x Ap

= 872 x 1,6

= 1395.2 W

Suhu air dingin masuk, T1 = 31.9oC

Suhu air keluar kolektor ke saluran buang, T3 = 42,9oC

Laju aliran massa dari air yang dipanaskan ke saluran buang dihitung dengan :

ṁbleed =

Panas yang digunakan untuk memanaskan air di dalam kolektor adalah :

Qair = ṁbleed x Cp x (T3 – T1)

=

=

Efisiensi sesaat dari kolektor :

b. m bleed sesuai ketetapan

Solar Fluks, q solar =872 W/m2

Luas permukaan panel, Ap = 1,6 m2

Panas yang dihasilkan oleh kolektor sebesar :

Qsolar = qsolar x Ap

= 872 x 1,6

= 1395.2 W

Suhu air dingin masuk, T1 = 31.9oC

Suhu air keluar kolektor ke saluran buang, T3 = 42,9oC

Laju aliran massa dari air yang dipanaskan ke saluran buang dihitung dengan :

ṁbleed =

Panas yang digunakan untuk memanaskan air di dalam kolektor adalah :

Qair = ṁbleed x Cp x (T3 – T1)

=

=

Efisiensi sesaat dari kolektor :

I. Pembahasan

Dari hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel hasil data diatas bahwa

jumlah efisiensi yang dihasilkan oleh kolektor plat surya ketika besar sudut

kolektor diubah berpengaruh terhadap nilai efisiensi yang didapatkan. Pada tabel

diatas dituliskan ada dua efisiensi yaitu H1 dan H2, untuk nilai H1 diperoleh

dengan menggunakan nilai hasil perhitungan secara keseluruhan dari pointnya

akan tetapi pada H2 untuk niali dari m bleed kami menggunakan nilai yang sesuai

dengan ketetapan atau nilai yang telah di setting pada alat sebelum dimulai

pengambilan data. Hasil yang diperoleh dari kedua perhitungan itu juga sangat

berbeda jauh apabila m bleed dihitung menggunakan rumus seperti perhitungan

yaitu ṁbleed = maka nilai efisiensi yang diperoleh lebih dari 100% yang

sangat tidak mungkin terjadi pada suatu alat akan tetapi apabila nilai m bleed yang

digunakan yaitu nlai dari m panel flow rate dengan satuan yang sama yaitu gr/s

maka nilai efisiensi yang diperoleh dibawah 100%.

Nilai efisiesni yang dihasilkan oleh kolektor surya dengan pengaruh sudut

dari kolektor diubah seperti pada sudut 15o, 20o dan 30o juga menhasilkan nilai

yang berbeda. Pada saat kolektor diletakkan pada sudut 30o nilai efisiensi yang

paling tinggi dihasilkan yaitu 33%, efisiensi tertinggi pada sudut 20o yaitu 71%

sedangkan pada sudut 15o sesuai dengan hasil praktikum sebelumnya nilai

efisiensi tertinggi yang dihasilkan yaitu 72o. Hal tersebut menunjukkan jika

besarnya sudut dari permukaan kolektor yang menangkap sinar matahari untuk

masuk ke kolektor sangat berpengaruh terhadap tingkat efisiensi dari kerja alat

tersebut.

Pada praktikum sebelumnya variabel yang dicari sama seperti praktikum

yang ini akan tetapi sudut dari kolektor tidak diubah-ubah sehingga kami melihat

pengaruh dari nilai efisiensi hanya berdasarkan intensitas dari cahaya matahari

dan juga m bleed dan nilai efisiensi yang dihasilkan lebih dari 100%. Selain

pengaruh intensitas cahaya dan besarnya sudut nilai dari m bleed juga sangat

berpengaruh terhadap nilai efisiensi. Nilai volume dan waktu yang dihasilkan

berdasarkan contoh yang ada di BKPM yaitu 500 ml air selama 49 detik

sedangkan pada saat pengukuran data yang didapat setiap kelompok rata-rata

sama sekitar 300 ml setiap 5 detik.Nilai tersebut yang menyebabkan faktor

pembilang untuk mencari nilai efisiensi lebih besar dari faktor penyebutnya dan

menyebabkan nilai efisiensi yang dihasilkan lebih dari 100%.

J. Kesimpulan.

Dari pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa nilai efisiensi dari

kolektor surya plat datar dipengaruhi oleh intensitas cahaya matahari, besar sudut

datang sinar matahari serta nilai laju aliran massa dari air. Semakin besar nilai

sudut datang sinar matahari maka semakin kecil efisiensi yang dihasilkan dari

kolektor surya tersebut dan semakin kecil nilai sudut datang sinar matahari maka

nilai efisiensi dari kolektor tersebut semakin besar, jadi besar sudut datang sinar

matahari berbanding terbalik dengan nilai efisiensi dari pemanas air menggunakan

kolektor surya plat datar.