Analisis Pengaruh Bahan Pelat Absorber dengan Pelat Berbentuk Wedge Shape Terhadap Efisiesi Solar Air Heater

Abstract

Energi matahari adalah sumber daya yang tidak ada habisnya. Matahari menghasilkan sejumlah besar energi surya terbarukan yang dapat dikumpulkan dan diubah menjadi panas dan Listrik. Indonesia memiliki banyak potensi energi terbarukan, seperti tenaga air (termasuk minihidro), panas bumi, biomasa, angin dan surya (matahari) yang bersih dan ramah lingkungan, tetapi pemanfaatannya belum optimal. Salah satu aplikasi energi matahari yang berguna adalah pemanas udara. Pemanas udara surya (SAH) adalah panas teknologi di mana energi dari matahari, insulasi matahari, diserap oleh media absorber dan digunakan untuk memanaskan udara. SAH sebagai energi terbarukan, teknologinya digunakan untuk AC dan sering digunakan untuk keperluan pemanasan Kelemahan utama dari SAH adalah bahwa koefisien perpindahan panas antara pelat absorber dan aliran udara rendah, yang menghasilkan efisiensi termal yang lebih rendah dari pemanas. Penelitian ini dilakukan dengan membandingkan perbedaan bahan dan variasi jarak berbentuk wedge-shape untuk mengetahui pengaruhnya terhadap energi berguna dan efisiensi solar air heater yang dihasilkan. Karakter intensitas radiasi yang digunakan yaitu 675,6 W/m2 , 730,2 W/m2 , dan 881,2 W/m2 pada laju aliran massa yang seragam yaitu 0,0083 kg/s. Pada setiap karakter intensitas radiasi diuji selama 1 jam dengan interval pengambilan data setiap 30 menit. Hasil penelitian ini adalah dengan pelat absorber berbahan kuningan dengan variasi jarak 60 mm intensitas 881,2 W/m2 , dan waktu 60 menit, yang menunjukkan nilai Qu tertinggi dibandingkan bahan pelat absorber dan variasi jarak wedge-shape lainnya pada seluruh karakter intensitas radiasi. Energi pada seluruh bentuk wedge-shape terus bertambah seiring bertambahnya intensitas radiasi yang dipancarkan. Hal ini dikarenakan energi berguna berhubungan dengan besarnya beda suhu fluida masuk dan keluarnya. Sedangkan suhu fluidanya dipengaruhi oleh besarnya kalor yang diserap oleh absorber dari pancaran sinar radiasi yang diterima. Penelitian menemukan bahwa meskipun aluminium memiliki kemampuan menghantarkan panas yang lebih baik, hal ini justru menyebabkan panas lebih cepat hilang ke lingkungan sekitarnya, sehingga efisiensi pemanasan menurun. Sebaliknya, konduktivitas termal kuningan yang lebih rendah memungkinkan material ini menyimpan panas lebih lama, sehingga lebih banyak energi yang terserap secara efektif oleh media pemanas. Peningkatan daya tidak selalu sejalan dengan peningkatan efisiensi. Efisiensi cenderung meningkat dari intensitas radiasi 675,6 W/m2 ke 730,2 W/m2 namun menurun kembali pada 881,2 W/m2 . Pertama adalah overheating lokal, intensitas radiasi yang terlalu tinggi dapat menyebabkan suhu permukaan pelat absorber meningkat secara berlebihan yang menyebabkan panas langsung hilang ke lingkungan sebelum diserap oleh udara. Kedua adalah ketidakseimbangan perpindahan panas, meskipun energi lebih banyak disuplai ke sistem, fluida yang dialiri (udara) mungkin tidak mampu menyerap panas secepat yang dilepaskan oleh elemen pemanas, sehingga terjadi akumulasi energi yang tidak efektif. Semakin banyak jumlah gelombang, maka semakin besar luas permukaan aktual pelat absorber. Peningkatan luas permukaan ini berdampak pada peningkatan area kontak antara pelat dengan udara. Secara keseluruhan, kombinasi terbaik yang menghasilkan efisiensi tertinggi terdapat pada plat kuningan dengan jarak gelombang 30 mm dan intensitas radiasi sebesar 730,2W/m2 . Kombinasi ini mampu mencapai efisiensi hingga sekitar 21,5%. Hal ini menunjukkan bahwa untuk mendapatkan efisiensi termal terbaik, tidak hanya dibutuhkan daya yang cukup, namun juga perlu memperhatikan jenis material, bentuk fisik, serta waktu yang tepat dalam proses pemanasan.