DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DENGAN SOLAR TRACKER SKRIPSI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DENGAN SOLAR TRACKER

SKRIPSI Diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin

Oleh : RETTA TRI WICAKSONO NIM : 135214045

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2016

i


VERTICAL SOLAR WATER DISTILLATION WITH SOLAR TRACKER

FINAL PROJECT As Partial Fulfillment of Requirements to Obtain Strata 1 (S1) Bachelor Degree in the Department of Mechanical Engineering

Presented by: RETTA TRI WICAKSONO NIM: 135214045

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2016

ii


TIJGAS AKHIR

I}ESTILASI AIR EI{ERGI SURYA VERTIKAT DEI{GAN SOLAR TRACKER

disusun oleh.

RETTA TRI WICAKSONO

NIM: 135214045

Telah disetujui oleh:

Pembimbing

Pembimbing 2

1

A. Prasetyadi, S.Si., M.Si.

Purwadianto, S.T, M.T

nl


DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DEI\GAN SOLAR TRACKER Telah dipertahankan di hadapan dewan penguji Pada tanggal 26 Agustus 2016

Susunan Dewan Penguji

Nama lengkap

Tanda Tangan

Ketua Sekretaris

Anggota

1

Anggota 2

Tugas akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakafte, 26 Agustus 2}rc Fakultas Sains dan Teknologi

lJniversitas Sanata Dharma Yogyakarta

/*

iv


HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Dengan dengan

judul

ini

saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Tugas Akhir

:

DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DENGAN SOLARTRACKER Yang dibuat untuk melengkapi persyaratan yang wajib ditempuh untuk menjadi Sarjana Teknik pada Program

Strata-

1

,

Program Studi Teknik Mesin,

Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. Sejauh yang saya ketahui

bukan merupakan tiruan dari tugas ahir yang sudah dipublikasikan Sanata Dharma maupun

di

Universitas

di Perguruan Tinggi manapun. Kecuali bagian informasi

dicantumkan dalam daftar pustaka, sebagaimana layaknyakarya ilmiah.

Yogyakart a, 26 Agustus 2016 Penulis

'etta

Tri Wicaksono

(r3s21404s)


LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

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

: Retta

Tri Wicaksono

Nomor Mahasiswa : 135214045 Demi pengemb angan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharmakarya ilmiah dengan judul

:

DESTILASI AIR ENE,RGI SURYA VERTIKAL DENGAN SOLARTRACKER Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimp?fl, mengalihkan

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 tzrn dari saya maupun memberi royalti kepada saya selama masih mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenamya

Yogyakarta,26 Agustus 20I 6 Yang men

ta

Tri Wicaksono

(13s21404s)

vi


ABSTRAK

Destilasi adalah proses penjernihan air dari material padat/zat-zat yang tidak diinginkan melalui proses penguapan dan pengembunan. Tujuan dari penelitian ini adalah membuat alat destilasi air energi surya model vertikal yang menggunakan solar tracker, mengukur jumlah air yang terdestilasi, menghitung efisiensi teoritis dan aktual. Alat destilasi air surya vertikal terdiri dari sebuah kolektor dengan tiang penyangga. Pada alat destilasi air surya vertikal dengan solar tracker menggunakan tiang penyangga bergerak, pada tiang dan kaki penyangga terdapat sambungan tempat gear box dan bearing sehingga kolektor dapat bergerak berotasi pada tiang. Parameter pengukuran meliputi temperatur permukaan kaca, temperatur air, temperatur udara sekitar, dan volume air hasil destilasi. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan diperoleh pada hari pertama efisiensi alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 4,46%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya 4,23%. Pada hari kedua alat destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 23,72%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya mencapai 5,15%. Pada hari ketiga alat destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 5,80%, sedangkan destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya mencapai 8,33%.

Kata kunci : destilasi air, energi surya jenis vertikal solar tracker

vii


ABSTRACT Distillation is a water purification process of unwanted solid materials / substances that by evaporation and condensation. The purpose of this study is to make vertical model of solar water distillation that use solar tracker, to measures the amount of distilled water, calculate the theoretical and actual efficiency. Vertical solar water distillation equipment consists of a collector with pole to stand it. On vertical solar water distillation with solar tracker, the collector was placed at moveable pole connected with gear box and device. The measured parameters of the systems are temperature of the cover, temperature of the absorber, volume of water distilled, and solar radiance. The result shows that on the first day efficiency of vertical type water distillation equipment by using solar tracker have actual efficiency 4,46%, while the conventional vertical water distillation equipment the actual efficiency was 4,23%. On the second day vertical water distillation equipment using solar tracker actual efficiency 23,72%, while the conventional vertical water distillation equipment actual efficiency 5,15%. On the third day vertical water distillation equipment using solar tracker actual efficiency 5,80%, while the conventional vertical water distillation actual efficiency reached 8,33%

Keywords: water distillation, solar energy, solar tracker

viii


KATA PENGANTAR Saya haturkan segala puji dan syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan bimbingannya baik jasmani maupun rohani, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik dan tepat. Tugas akhir yang berjudul “Destilasi Air Energi Surya vertikal dengan Solar Tracker”. Tugas akhir disusun sebagai salah satu syarat kelulusan Program Studi Teknik Mesin di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan dan bantuan berbagai pihak, baik material maupun spiritual. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Sudi Mungkasi, S.Si, M.Math.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 2. Ir. PK. Purwadi,M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma. 3. A. Prasetyadi, S.Si, M.Si., selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu dan memberikan bimbingan dalam pengerjaan Tugas Akhir ini. 4. Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T., yang telah membimbing dalam proses pembuatan alat dan penelitian Tugas Akhir ini. 5. Doddy Purwadianto, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan dukungan dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 6. Dr. Drs. Vet. Asan Damanik, M.Si., selaku dosen mata kuliah pra skripsi yang sudah memberikan masukan selama pembuatan tugas akhir. 7. Seluruh dosen Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Univertas Sanata Dharma, yang telah memberikan pengetahuan selama kuliah. 8. Keluargaku tercinta, Ari Sarno (Bapak), Kuswandari (Ibu), Rento Ari Nugroho (Kakak Pertama), Janung Kusdiantoro (Kakak Kedua), yang selalu mendukung, memberikan doa, semangat dan bantuan baik moril maupun materi kepada penulis.

ix


9.

Teman dan sahabat:Adit, Gery, Gilang, Yose, Yosep, vincent, oka, Vina, Ragil, Dika, Willy, Wiranto, Herwin, Hotma, Anas, Andre, Andrew, Morgan,

Tito, Rio, Yudha, Felix, Damar, Dani, Prima, Deki, dan teman-teman teknik mesin yang tidak bisa disebutkan satu per satu. 10. Berbagai

pihak yang secara langsung maupun tidak langsung memberikan

bantuan baik material maupun moril kepada penulis.

Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu kritik dan saran

yangbersifat membangun sangat diharapkan guna perbaikan yang lebih sempurna di masa yang akan datang serta demi perkembangan ilmu pengetahuan.

Yogyakart a, 26 Agustus 2016 Penulis

etta

Tri Wicaksono


DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ......................................................................................

i

HALAMAN JUDUL ......................................................................................

ii

LEMBAR PERSETUJUAN ..........................................................................

iii

LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................

iv

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ....................

v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ......................

vi

ABSTRAK ......................................................................................................

vii

ABSTRACT ....................................................................................................

viii

KATA PENGANTAR ....................................................................................

ix

DAFTAR ISI ...................................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................

xiii

DAFTAR TABEL ..........................................................................................

xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xivv BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................

1

1.1 Latar Belakang ..................................................................................

1

1.2 Rumusan Masalah .............................................................................

2

1.3 Tujuan Penelitian ..............................................................................

3

1.4 Batasan Masalah ...............................................................................

3

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA....................................................................

4

2.1 Pengertian Destilasi ..........................................................................

4

2.2 Landasan Teori .................................................................................

4

2.3 Tinjauan Pustaka...............................................................................

7

BAB III METODE PENELITIAN ...............................................................

9

3.1 Alat Penelitian ..................................................................................

9

3.1.1 Alat Destilasi Surya Vertikal .........................................................

9

3.2 Variasi Alat .......................................................................................

16

xi


3.3 Variabel yang Diukur .......................................................................

17

3.4 Langkah Penelitian ...........................................................................

18

3.5 Alat pendukung pengambilan data ...................................................

18

3.6 Analisis Data .....................................................................................

19

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................

20

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

19

4.2 Hasil Penelitian .................................................................................

27

4.3 Pembahasan ......................................................................................

29

BAB V PENUTUP ..........................................................................................

34

5.1 Kesimpulan .......................................................................................

34

5.2 Saran .................................................................................................

35

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

36

LAMPIRAN ....................................................................................................

37

xii


DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram T-V ................................................................................

5

Gambar 2.2 Skema Proses Destilasi ................................................................

5

Gambar 3.1 Gambar alat destilasi air energi surya jenis vertikal ....................

9

Gambar 3.2 (a) Alat destilasi vertikal tiang bergerak (b) Alat destilasi vertikal tiang diam. .....................................................................................

10

Gambar 3.3 Komponen alat distilasi ................................................................

11

Gambar 3.4 Skema kolektor .............................................................................

12

Gambar 3.5 Rongga air masuk .........................................................................

13

Gambar 3.6 Tempat penampungan air .............................................................

13

Gambar 3.7 Skema bagian – bagian kolektor ..................................................

14

Gambar 3.8 Bagian-bagian tiang penyangga ...................................................

15

Gambar 3.9 Desain tiang alat destilasi vertikal ................................................

15

Gambar 3.10 Alat destilasi air energi surya vertikal konvensional (a) tampak depan dan (b) tampak atas. ...........................................................

16

Gambar 3.11 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker (a) tampak depan dan (b) tampak atas...............................

16

Gambar 3.12 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker (a) posisi awal tampak atas dan (b) posisi akhir tampak atas. 17 Gambar 4.1 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dan efisiensi aktual pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker dan alat destilasi air energi surya konvensional pada hari pertama. 29 Gambar 4.2 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan teoritis pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari kedua. .................... Gambar 4.3 Gambar 4. 3 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan solar

xiii

31


tracker dan alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari ketiga.. ....................................................................................

xiv

32


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1

Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari pertama …………………………………

Tabel 4.2

Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker pada hari pertama …………

Tabel 4.3

21

22

Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari kedua …………………………………… 23

Tabel 4.4

Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker pada hari kedua …………… 24

Tabel 4.5

Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari ketiga …………………………………… 25

Tabel 4.6

Tabel hasil destilasi air pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker pada hari ketiga …………… 26

xv


DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1

Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh …………………………………

37

Lampiran 2

Foto Alat Destilasi Air Energi Surya Vertikal …………………

39

xvi


BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Air bersih merupakan kebutuhan pokok bagi manusia, karenanya manusia tidak dapat hidup tanpa air bersih. Air dikonsumsi manusia setiap hari terutama diminum. Air yang harus diminum adalah air yang benar-benar bersih, tidak boleh terkontaminasi zat-zat lain yang berbahaya bagi tubuh manusia. Masyarakat yang tinggal di daerah-daerah terpencil kadang sulit mendapatkan air bersih, sehingga air bersih menjadi mahal. Karena sulit didapatkan orang-orang yang tinggal di daerah terpencil kadang mengkonsumsi air yang mereka tidak ketahui telah terkontaminasi

air

kotor

sehingga

menimbulkan

penyakit

dan

dapat

mengakibatkan kematian. Alat destilasi air dibuat untuk menghindarkan masyarakat mengkonsumsi air kotor yang mengandung zat-zat berbahaya, sehingga masyarakat dapat mengkonsumsi air bersih. Jenis alat destilasi air yang adalah alat destilasi vertikal. Alat destilasi vertikal tidak banyak memakan tempat terlalu luas jika dibandingkan dengan alat destilasi air horizontal. Alat destilasi vertikal terdiri dari boks yang terbuat dari kayu yang pada bagian ruang di tengahnya dilapisi plat aluminium dan pipa kecil sebagai saluran air. Pada bagian atas ruang boks dibuat rongga sebagai tempat air mengalir, lalu di atas plat dilapisi kain tipis sebagai arbsorber. Boks ditutup dengan kaca tembus pandang setebal 2-3 mm yang direkatkan dengan menggunakan sealer. Setelah boks selesai dibuat, kemudian membuat tiang penyangga boks. Terdapat 2 jenis tiang penyangga yang dibuat yaitu tiang penyangga diam dan tiang penyangga gerak yang terbuat dari pipa besi. Pada tiang penyangga diam terpasang sepasang holder tempat boks terangkat dan tiang hanya tersambung kaki-kaki besi yang sama panjang agar tiang dapat berdiri dengan seimbang. Sedangkan tiang penyangga gerak hampir sama dengan tiang penyangga diam, tetapi pada sambungan tiang dengan kaki-kaki besi terdapat sebuah housing yang terpasang

1


2

bearing dan ruang yang berfungsi sebagai tempat motor stepper. Motor stepper akan menggerakan tiang penyangga sehingga boks dapat bergerak memutar. Prinsip kerja dari alat destilasi air vertikal adalah dengan mengalirkan air melalui selang yang tersambung pada bagian atas boks akan jatuh pada plat yang kemudian diserap oleh kain absorber. Selama beberapa waktu tertentu air akan mengalami penguapan karena dijemur dan mengembun pada permukaan kaca. Embun akan jatuh pada tempat penampungan air bersih. Pada alat destilasi vertikal dengan tiang diam, alat akan ditempatkan pada posisi tertentu atau pada sudut tertentu berdasarkan arah datangnya matahari. Sedangkan alat destilasi dengan tiang bergerak, motor stepper akan diatur dengan sensor agar memutar boks pada tiap-tiap waktu tertentu searah pergerakan matahari dari terbit sampai terbenam. Setelah mendapatkan data-data penelitian dari beberapa variasi, data tersebut akan dibandingkan untuk mengetahui alat manakah yang memiliki efisiensi tertinggi.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan penjelasan di atas dapat dirumuskan masalah pada penelitian ini adalah 1. Bagaimanakah unjuk kerja dari alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan tiang diam dan tiang bergerak ? 2. Berapakah efisiensi dari destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan kedua jenis bentuk tiang diam dan bergerak ? 3. Bagaimanakah perbandingan hasil air dari dan efisiensi dari alat destilasi air jenis vertikal dengan tiang diam dan tiang bergerak ?


3

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah 1

Membuat model alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan variasi tiang diam dan tiang bergerak.

2

Mengukur unjuk kerja, efisiensi dari alat destilasi vertikal konvensional dan alat destilasi vertikal dengan solar tracker.

3

Membandingkan unjuk kerja alat destilasi jenis vertikal konvensional dan alat destilasi dengan menggunakan solar tracker.

1.4 Batasan Masalah

Agar topik tidak meluas penulis membatasi penelitian. Batasan masalah penelitian alat destilasi air jenis vertikal ini adalah 1

Pembuatan alat destilasi air energi surya jenis vertikal dengan tiang penyangga diam dan tiang penyangga bergerak.

2

Luas ukuran boks dan temperatur cahaya matahari diasumsikan sama yaitu luas boks adalah 961,7 mm2 juga waktu pengambilan data pada waktu yang sama agar perbandingan unjuk kerja terlihat.

3

Debit air masukan ke dalam boks diatur sama yaitu 3 cm tiap 5 menit.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah 1

Menambah kepustakaan teknologi alat destilasi air energi surya.

2

Hasil penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan untuk membuat prototype dan produk teknologi alat destilasi air energi surya yang dapat diterima dengan baik di masyarakat.

3

Meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan masyarakat.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Pengertian Destilasi Destilasi adalah proses penjernihan air dari material padat/zat-zat yang

tidak diinginkan melalui proses penguapan dan pengembunan. Destilasi surya memanfaatkan panas matahari sebagai sumber energi, ketika sinar matahari masuk ke dalam evaporator, panas matahari yang terjebak di dalam evaporator memanaskan air sehingga air menguap. Uap akan naik dan mengenai permukaan kaca sehingga mengembun menjadi air bersih dan ditampung di tempat yang disediakan. Air tersebut yang menjadi air bersih.

2.2

Landasan Teori Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan fase dari cair menjadi gas.

Zat cair pada keadaan normal tidak dapat menguap dengan sendirinya karena molekul-molekul pada zat cair saling terikat satu dengan yang lain. Zat cair akan menguap ketika mendapat kalor yang cukup untuk dapat menguap, yaitu air ketika menerima kalor yang melebihi kalor latennya. Dalam penelitian ini air murni memerlukan kalor sebanyak 2,3 x 106 joule/kg untuk dapat menguap. Ketika zat cair menerima kalor melebihi kalor latennya, molekul-molekul pada zat cair akan saling melepaskan satu sama lain sehingga

merenggang dan berubah wujud

menjadi gas. Penguapan zat cair dapat dipercepat. Umumnya cara untuk mempercepat proses penguapan adalah dengan meningkatkan temperatur zat cair. Selain meningkatkan temperatur, cara lain untuk mempercepat proses penguapan adalah dengan memperbesar luas permukaan zat cair, mengalirkan udara kering di atas permukaan zat cair, dan mengurangi tekanan uap di atas permukaan zat cair. Molekul – molekul tidak dapat meninggalkan zat cair karena terhalang lapisan permukaan zat cair. 4

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 5

Gambar 2.1 Diagram T-V (Moran, 2003)

Gambar 2.2 Skema proses destilasi


Pengembunan (kondensasi) adalah proses kebalikan dari penguapan (evaporasi), yaitu proses perubahan fase dari gas menjadi cair. Uap pada keadaan normal mengalami kesetimbangan dengan udara sekitar. Ketika uap mengalami penurunan temperatur pada tekanan yang konstan maka uap akan berada pada temperatur titik pengembunan sehingga uap akan berubah fase menjadi cair. Apabila uap pada temperatur yang konstan mengalami peningkatan tekanan uap maka volume spesifiknya menurun sehingga uap akan berubah fase menjadi cair. Pada destilasi terjadi proses evaporasi dan kondensasi untuk mendapatkan air bersih atau air murni. Pertama air kotor dialirkan pada kecepatan konstan melalui bagian atas kolektor dan luapan air kotor akan jatuh dan membasahi kain arbsorber. Pada saat yang sama sinar matahari masuk ke dalam kolektor. Kalor yang dibawa oleh sinar matahari mengenai kain yang basah sehingga menyebabkan konveksi paksa pada aliran air yang diserap kain absorber. Zat yang tidak teruap jatuh ke bawah mengikuti aliran air. Sedangkan uap hasil konveksi dan radiasi terus bertambah memenuhi evaporator. Uap air yang terus bertambah menyebabkan peningkatan tekanan uap. Uap yang menempel pada permukaan kaca berubah dari uap tak jenuh menjadi uap jenuh. Semakin lama uap jenuh pada permukaan kaca mengalami pertambahan massa. Air yang menempel pada kaca jatuh ke tempat penampungan air bersih. Air hasil evaporasi dan kondensasi ini disebut air bersih atau air murni. Efisiensi alat destilasi energi surya didefinisikan sebagai perbandingan antara jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan air dengan jumlah energi surya yang datang selama waktu pemanasan (Arismunandar, 1995).

 Destilasi 

m  h fg t

AC  Gdt 0

(1)


dengan AC adalah luas alat destilasi (m2), dt adalah lama waktu pemanasan (detik), G adalah energi surya yang datang (W/m2), hfg adalah panas laten air (J/kg) dan mg adalah massa uap air (kg). Massa uap air (mg) dapat diperkirakan dengan persamaan matematis berikut (Arismunandar, 1995).  P  Pc mg  h fg  quap  16,27 10 3  qkonv   w  Tw  Tc

  

(2)

1

 3 Pw  Pc qkonv  8,84  10 4 TW  TC   T c   Tw  Tc  268,9 10 3  Pw    P  Pc quap  16,27  10 3  qkonv   w  Tw  Tc

mg destilator 

quap  3600 h fg

  

(3)

(4)

(5)

dengan quap adalah bagian energi matahari yang digunakan untuk proses penguapan (W/m2). qkonv bagian energi matahari yang hilang karena konveksi (W/m2), Pw adalah tekanan parsial uap air pada temperatur air (N/m2), Pc adalah temperatur air (°C) , Tc adalah temperatur kaca penutup (°C), Tw adalah temperatur air (°C).

2.3

Tinjauan Pustaka Penbuatan model prototipe system pelacak matahari yang berhasil

dikembangkan system pelacak matahari satu sumbu. Sistem ini berfokus pada perancangan bagian kontroler dan merancang sirkuit yang dapat mengendalikan putaran motor roda gigi dengan arus DC tanpa mempertimbangkan kecepatan motor. Sistem ini mampu melacak dan mengikuti intensitas cahaya matahari untuk mengumpulkan tenaga surya maksimal tanpa melebihi kecepatan motor. Hal yang menarik dari sistem ini adalah kecepatan motor tidak terlalu


dipertimbangkan karena motor DC diarahkan memberikan output dengan kecepatan rendah dan output yang tinggi tergantung nilai torsi. Oleh karena itu setiap jenis motor DC yang digunakan untuk sistem ini terlepas dari kecepatan motor unit pengendali selama kecepatan dan torsi dari motor mengikuti spesifikasi yang diberikan. Model sistem yang dibangun dapat diterapkan di daerah perumahan dengan pembangkit listrik alternatif terutama untuk daerah non-kritis dan sedikit peralatan listrik (Ponniran, 2011). Hasil terbesar dari produksi alat destilasi berlangsung pada siang hari, di mana produktivitas meningkat dengan peningkatan radiasi matahari. Hasil destilasi tertinggi dari sebuah alat destilasi vertikal terjadi pada bulan Juli, karena intensitas cahaya matahari yang tinggi. Alat destilasi vertikal yang menggunakan reflektor menghasilkan air lebih banyak, karena temperatur air meningkat. Efisiensi termal yang dapat dicapai adalah 38,2% untuk alat destilasi air vertikal dengan reflektor eksternal dan 17,6% untuk alat destilasi vertikal konvensional. (J. M, Ahmed dan Y. Hashim, Aqeel, 2013). Pengaruh pendinginan kaca penutup pada penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa perbedaan antara lapisan air dan kaca penutup sangatlah berpengaruh. Hasil dari destilasi mencapai 1,02 l/m2 sampai 1,91 l/m2 dan energi yang didapatkan adalah sebesar 13,14 MJ sampai 13,68 MJ. Efisiensi rata-rata perharinya adalah 18,6% sampai 33,19%. (Boukar, 2005).


BAB III METODE PENELITIAN 3.1

Alat Penelitian Skema alat penelitian destilasi air energi surya jenis vertikal pada

penelitian ini terdiri dari beberapa bagian yaitu, 1. Alat destilasi air energi surya. 2. Motor penggerak pada tiang penyangga. 3. Sensor cahaya untuk menggerakan alat destilasi.

Gambar 3.1 Gambar alat destilasi air energi surya jenis vertikal.

3.1.1

Alat Destilasi Surya Vertikal Komponen utama yang terdapat pada sebuah alat destilasi air energi surya

jenis vertikal, pada Gambar 3.2 di sebelah kanan (tiang diam) adalah: tiang dengan kaki penyangga, boks destilasi dengan kain arbsorber dan ditutupi dengan kaca. Gambar 3.2 (a) (tiang bergerak): tiang yang terhubung dengan housing

9


tempat motor lalu terhubung dengan kaki penyangga, dan boks destilasi dengan tutup kaca.

(a)

(b)

Gambar 3.2 (a) Alat destilasi vertikal tiang bergerak (b) Alat destilasi vertikal tiang diam. Perbedaan fungsi pada kedua alat adalah alat yang kedua (sebelah kiri) dapat bergerak dengan sensor yang sudah terpasang yang tersambung dengan motor, sehingga tiang dapat memutar boks mengikuti arah datangnya panas matahari. Tetapi alat yang di sebelah kanan tiangnya tidak dapat bergerak.


Gambar 3. 3 Komponen alat destilasi Komponen utama alat destilasi surya vertikal seperti terlihat pada Gambar 3.3 yaitu kolektor, tiang, dan kaki penyangga. Untuk alat destilasi tiang diam tiang langsung terhubung dengan kaki penyangga, akan tetapi untuk alat destilasi dengan tiang bergerak tiang dihubungkan oleh bearing agar dapat berputar kemudian tersambung dengan penggerak yaitu gear box.


Gambar 3.4 Skema kolektor. Kolektor merupakan tempat pengumpul sinar matahari dan tempat proses penguapan dan pengembunan terjadi. Kolektor terdiri dari kayu, plat kain absorber dan kaca setebal 2 mm yang telah disusun seperti Gambar 3.7 Pada bagian atas terdapat rongga kecil sebagai tempat air masuk yang kemudian akan jatuh dan terserap oleh kain absorber.


Gambar 3.5 Rongga air masuk.

Gambar 3.6 Tempat penampungan air. Sedangkan rongga bagian bawah digunakan untuk menampung air bersih dan air sirkulasi.


kain

kolektor kaca

Gambar 3.7 Skema bagian-bagian kolektor.

Tiang penyangga terbuat dari pipa berdiameter 45 mm dan terdiri dari 3 bagian yaitu, bagian pertama sepanjang 300,25 mm, bagian kedua sepanjang 926.5 mm, dan yang ketiga sepanjang 600 mm seperti pada gambar 3.8. Antara masing-masing tiang terdapat penyangga boks kolektor dan kaki tiang besi berbentuk persegi dengan sisi 40 mm sepanjang 900 mm berjumlah 3 buah.


Gambar 3.8 Bagian-bagian tiang penyangga.

Gambar 3.9 Desain tiang alat destilasi air vertikal.


3.2

Variasi alat Variasi yang dilakukan pada posisi alat terhadap arah datangnya cahaya

matahari. Alat pertama dibuat untuk tetap (konvensional), alat kedua dibuat mampu bergerak mengikuti arah gerakan matahari

(a) (b) Gambar 3.10 Alat destilasi air energi surya vertikal konvensional (a) tampak depan dan (b) tampak atas.

(a) (b) Gambar 3.11 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker (a) tampak depan dan (b) tampak atas.


(a) (b) Gambar 3.12 Alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker (a) posisi awal tampak atas dan (b) posisi akhir tampak atas.

3.3

Variabel yang Diukur Terdapat beberapa variabel yang diukur diantaranya sebagai berikut : 1. Temperatur air (Tw) Temperatur air (Tw) didapat dari pembacaan sensor suhu DS18B20, pada logger adalah tds4 (pada alat konvensional dan tds3 pada alat variasi). 2. Laju aliran air. 3. Posisi Alat. Posisi alat : konvensional menghadap utara, alat variasi dari timur laut sebagai posisi awal sampai barat laut sebagai posisi akhir. 4. Temperatur kaca (Tc) Temperatur kaca penutup (Tc), pada logger adalah tds1. 5. Kelembaban udara. 6. Temperatur Udara. Temperatur udara sekitar pada logger adalah tds5.


7. Intensitas energi. Didapat dari pembacaan pada solar meter 3.4

Langkah Penelitian Langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Pada penelitian ini diawali dengan pembuatan alat seperti pada gambar 3.2 2. Kedua alat tersebut dijemur dibawah sinar matahari secara langsung 3. Pengambilan data dilakukan selama tiga hari. 4. Sebelum melakukan pengambilan data, kondisi alat destilasi harus diperiksa untuk memastikan kesiapan alat, termasuk memastikan ketinggian air saat awal pengambilan data. Hal ini dilakukan agar meminimalisir masalah-masalah yang akan terjadi yang mermbuat terjadinya kegagalan saat pengambilan data. 5. Pengolahan data dilakukan setelah pengambilan data. Data dari sensor tersimpan dalam memory card pada logger yang terpasang pada setiap alat. Data yang tersimpan di memory card tesimpan dalam format file teks. Data mentah tersebut diolah menggunakan Microsoft excel dalam bentuk tabel. Data yang diolah dimulai dari jam pertama alat mulai dinyalakan sampai selesainya pengambilan data.

3.5

Alat Pendukung Pengambilan Data 1. Solarmeter Solarmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya matahari yang datang. 2. Dallas Semiconductor Temperatur Sensor (TDS) Dallas semiconductor temperatur sensor (TDS) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur temperatur pada alat destilasi.


3. Microcontroller Arduino Microcontroller arduino merupakan aplikasi softwere yang digunakan untuk membantu dan memudahkan pembacaan data hasil penelitian destilasi energi surya. 4. E-Tape E-Tape merupakan alat yang digunakan untuk membaca dan mengetahui ketinggian debit air hasil destilasi. 3.6

Analisis Data Pengolahan dan analisis data diawali dengan melakukan perhitungan pada

parameter-parameter yang diperlukan dengan menggunakan persamaan (1) dan (3). Analisis akan dilakukan dengan membuat grafik efesiensi alat destilasi.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1

Data Penelitian Hasil penelitian pada alat destilasi air tenaga surya vertikal dengan

menggunakan solar tracker adalah : 1. Sebuah alat destilasi surya vertikal dengan solar tracker dengan posisi awal mengarah 45° menghadap timur laut dan posisi akhir 45° menghadap barat laut. 2. Sebuah alat destilasi surya vertikal konvensional dengan posisi menghadap utara. 3. Membandingkan alat destilasi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi surya vertikal konvensional posisi menghadap utara. Hasil dari penelitian dapat dilihat pada tabel di bawah dengan keterangan sebagai berikut : Tc

= Temperatur kaca penutup

Tw

= Temperatur air di dalam kolektor

Pc

= Tekanan parsial uap air pada temperatur kaca penutup.

Pw

= Tekanan parsial uap air.

MD

= Massa air hasil destilasi

Hfg

= Panas laten air

Mg

= Massa uap air total

quap

= Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan.

qkonv

= Bagian energi surya yang hilang karena konveksi.

G

= Rata-rata energi surya yang ditangkap oleh alat destilasi air energi surya.

20


Tabel 4.1 Hasil destilasi pada alat destilasi air energi surya konvensional menghadap utara pada hari pertama

Tw (0C) 1 34,37 32,44 2 37,31 34,38 3 40,81 36,37 4 42,43 37,66 5 41,48 37,50 6 36,78 36,35 7 42,19 38,30 8 36,17 35,59 Rata-rata daya

Jam

Tc 0 ( C)

Destilasi surya konvensional menghadap arah utara tanggal 06 November 2015 G Pc Pw hfg qkomv quap mg 2) 2 2 2 (kg/jam,m (W/m ) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m ) (kW/m ) 287,36 3817,45 3019,97 2424,36 0,002427 0,016266 0,000000 564,94 5222,01 3823,15 2419,70 0,004283 0,033330 0,049588 739,69 7204,94 4749,07 2414,94 0,007620 0,068573 0,102222 820,22 8229,47 5407,93 2411,84 0,008449 0,081460 0,121589 564,53 7618,08 5322,34 2412,24 0,006619 0,062186 0,092805 520,47 4949,39 4737,40 2415,00 0,000330 0,002673 0,003985 551,57 8075,44 5749,17 2410,32 0,006464 0,062892 0,093934 78,94 4647,44 4371,89 2416,82 0,000490 0,003821 0,005692 515,96 Rata-rata hasil destilasi

md (l) 0,0000 0,028 0,044 0,021 0,062 0,018 0,043 0,01 0,028

𝜂th

𝜂ak

(%) 0,00 6,13 9,64 10,33 11,45 0,53 11,86 5,03 6,87

(%) 0,00 3,48 4,13 1,75 7,62 2,38 5,39 9,07 4,23

Keterangan : Jam pertama dimulai pada jam 07.00 Jam kedelapan selesai pada jam 15.00

21


Tabel 4.2 Hasil destilasi pada alat destilasi surya dengan solar tracker pada hari pertama

Tc Tw (0C) (0C) 1 30,01 37,45 2 31,82 42,69 3 33,68 47,44 4 35,41 47,27 5 35,29 45,02 6 32,88 39,86 7 35,75 43,85 8 32,19 38,16 Rata-rata daya

Jam

G (W/m2) 1009,17 1028,29 1039,08 1031,02 978,56 793,43 653,19 617,87 893,83

Destilasi surya dengan solar tracker tanggal 06 November 2015 Pc Pw hfg qkomv quap mg (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2) 2163,45 5297,45 2412,35 0,014705 0,100669 0,000000 2786,18 8402,53 2399,76 0,025037 0,210431 0,315679 3522,17 11866,93 2388,26 0,035155 0,346963 0,523002 4287,03 11733,17 2388,67 0,028988 0,296095 0,446249 4232,30 10023,02 2394,13 0,022031 0,213466 0,320984 3192,87 6631,35 2406,57 0,013760 0,110262 0,164941 4446,26 9190,84 2396,96 0,017209 0,164025 0,246351 2924,74 5675,52 2410,64 0,011087 0,082992 0,123939 Rata-rata hasil destilasi

md (l) 0,00000 0,12713 0,05343 0,09913 0,01276 0,05896 0,03619 0,06240 0,05625

𝜂th (%) 0,00 21,28 34,72 29,86 22,68 14,45 26,11 13,97 20,38

𝜂ak (%) 0,00 8,57 3,55 6,63 0,90 5,17 3,84 7,03 4,46

Keterangan : Jam pertama dimulai pada jam 07.00 Jam kedelapan selesai pada jam 15.00

22


Tabel 4.3 Hasil destilasi pada alat destilasi air energi surya konvensional menghadap utara pada hari kedua

Destilasi surya konvensional menghadap arah utara tanggal 07 November 2015 Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak Jam 0 ( C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam.m2 (l) (%) (%) 1 40,49 36,09 800,27 7010,74 4610,42 2415,62 0,007524 0,066701 0,000000 0,000000 0,00 0,00 2 42,32 36,82 799,68 8159,27 4973,68 2413,86 0,010192 0,096126 0,143361 0,046437 12,50 4,05 3 39,09 36,34 653,74 6185,56 4732,13 2415,02 0,003994 0,034381 0,051250 0,106854 5,47 11,40 Rata-rata Daya 751,23 Rata-rata hasil destilasi 0,051097 5,99 5,15 Keterangan : Jam pertama dimulai pada jam 10.00 Jam ketiga selesai pada jam 13.00

23


Tabel 4.4 Hasil destilasi pada alat destilasi surya dengan solar tracker pada hari kedua

Destilasi surya dengan solar trackertanggal 07 November 2015 Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg Jam 0 ( C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam,m2 1 33,87 41,09 1067,01 3599,51 7376,73 2403,60 0,014526 0,123549 0,000000 2 34,69 42,27 927,60 3958,48 8126,47 2400,77 0,015596 0,139558 0,209271 3 33,12 40,21 847,15 3291,54 6839,39 2405,73 0,014069 0,114597 0,171486 Rata-rata Daya 947,25 Rata-rata hasil destilasi

md 𝜂th (l) (%) 0,00 0,00 0,37 15,64 0,53 14,07 0,30 9,90

𝜂ak (%) 0,00 27,32 43,85 23,72

Keterangan : Jam pertama dimulai pada jam 10.00 Jam ketiga selesai pada jam 13.00

24


Tabel 4.5 Hasil destilasi pada alat destilasi air energi surya konvensional menghadap utara pada hari ketiga

Destilasi surya konvensional menghadap arah utara tanggal 08 November 2015 Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg md 𝜂th 𝜂ak Jam 0 ( C) (0C) (W/m2) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m2) (kW/m2) (kg/jam,m2 (l) (%) (%) 1 32,17 30,99 235,96 2919,20 2492,46 2427,80 0,001234 0,007274 0,000000 0,000000 0,00 0,00 2 35,97 32,76 515,67 4553,18 3146,23 2423,59 0,004800 0,034208 0,050812 0,014295 6,90 1,94 3 37,24 33,71 477,66 5186,03 3532,64 2421,32 0,005491 0,041829 0,062191 0,005588 9,11 0,82 4 37,80 34,29 495,73 5477,98 3780,03 2419,94 0,005471 0,043052 0,064045 0,023814 9,03 3,36 5 37,56 33,85 135,36 5351,78 3593,68 2420,97 0,005864 0,045271 0,067318 0,068803 34,78 35,54 Rata-rata Daya 372,08 Rata-rata hasil destilasi 0,022500 11,96 8,33 Keterangan : Jam pertama dimulai pada jam 07.00 Jam kelima selesai pada jam 12.00

25


Tabel 4.6 Hasil destilasi pada alat destilasi surya dengan solar tracker pada hari ketiga

Destilasi surya dengan solar tracker tanggal 08 November 2015 Tc Tw G Pc Pw hfg qkomv quap mg Jam 0 0 2 2 2 ( C) ( C) (W/m ) (Pa) (Pa) (kJ/kg) (kW/m ) (kW/m ) (kg/jam,m2 1 28,94 33,60 605,06 1837,59 3485,76 2421,59 0,007711 0,044382 0,000000 2 31,06 37,47 587,39 2514,63 5307,23 2412,31 0,012096 0,085671 0,127852 3 32,54 40,54 589,87 3062,11 7036,75 2404,94 0,016509 0,133557 0,199925 4 33,48 40,46 522,27 3438,80 6988,50 2405,13 0,013805 0,114306 0,171093 5 32,98 41,23 524,24 3233,21 7461,63 2403,28 0,017293 0,144207 0,216015 Rata-rata Daya 565,77 Rata-rata hasil destilasi

md (l) 0,00 0,01 0,05 0,10 0,07 0,05

𝜂th

𝜂ak

(%) 0,00 15,17 23,54 22,76 28,60 18,01

(%) 0,00 1,01 5,95 13,36 8,68 5,80

Keterangan : Jam pertama dimulai pada jam 07.00 Jam kelima selesai pada jam 12.00

26


4.2

Hasil Penelitian Berikut ini adalah contoh perhitungan data penelitian pada jam ke-4 alat

destilasi energi surya hari pertama dari data tabel 4.2 diketahui: Tc pada jam keempat

= 35,41°C

= 308,41 K

Tw pada jam keempat

= 47.27 °C

= 320,27 K

Pc pada jam keempat

= 4287,03 Pa

Pw pada jam keempat

= 11733,17 Pa

md pada jam keempat

= 0,09913 liter

Hfg pada jam keempat

= 2388.67 kJ/kg

G pada jam keempat

= 1031,02 watt / m2

Ac pada alat destilasi

= 0,961,7 m2

Maka energi surya yang dipindahkan secara konveksi 1

 3 Pw  Pc qkonv  8,84 10 4  Tw  Tc   Tw   Tw  Tc  3 268,9 10  Pw   1

 3 11733,17Pa   4287,03Pa  q konv  8,84  10  4 320,27K   308,41K    320,27K  3 268,9  10  11733,17Pa     320,27K   308,41K 

qkonv  0,028986 kW/m2

Bagian energi surya yang digunakan untuk proses penguapan (pers.4) adalah

P P  quap  16,27 10 3  qkonv   w c   Tw  Tc 


 11733,17Pa   4287,03Pa    quap  16,27  10 3  0,032 kW/m 2    320,27K   308,41K  





quap  0,296095 kW/m2

Massa uap air pada jam keempat pada kotak destilator dapat dihitung dengan persamaan 5 adalah m g destilator 

quap  3600s  h fg

0,326kW/m 2  3600s  m g destilator  2388,67kJ/kg  mg destilator  0.491319 kg/jam m2

Menghitung efisiensi teoritis dan aktual alat destilasi energi surya menggunakan solar tracker dengan cara

 teoritis 

mg .h fg t

Ac  G.dt

100%

0

 teoritis 





0,491319 kg/jam.m  2388,67kJ/kg   1000  100% 0,9617 m 2  1031,02 W/m 2  3600s 

 





teoritis  29,86 %  aktual 

mD .h fg t

Ac  G.dt

100%

0

 aktual 

0,038l  2388,67kJ/kg   1000  100% 0,9617 m  1031,02 W/m 2  3600s 

 aktual  6,63%

 






Dengan cara yang sama hasil penelitian destilasi air energi surya disajikan selengkapnya pada Tabel 1 sampai Tabel 6.

4.3

Pembahasan Efisiensi teoritis adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan antara

jumlah energi yang digunakan dalam proses penguapan dibagi dengan luasan alat destilasi air energi surya dikalikan dengan radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Efisiensi aktual adalah efisiensi yang didapatkan dari perbandingan antara massa air hasil destilasi dalam proses penguapan dikalikan dengan panas laten air kemudian dibagi dengan luasan permukaan destilasi dikalikan dengan jumlah radiasi surya yang datang selama waktu tertentu. Hasil dari efisiensi semua variasi dan efisiensi masing-masing alat destilasi akan dilakukan pembahasan dari gambar

efisiensi

grafik 4.1 sampai gambar grafik 4.6

40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 1

2

3

4

5

6

7

Efisiensi teoritis alat dengan solar tracker ᶯ th (%)

Efisiensi aktual alat dengan solar tracker ᶯ ak (%)

Efisiensi teoritis alat konvensional ᶯ th (%)

Efisiensi Aktual alat konvensional ᶯ ak (%)

8

Jam ke-

Gambar 4.1 Grafik perbandingan efisiensi teoritis dan efisiensi aktual pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker dan alat destilasi air energi surya konvensional pada hari pertama.


Pada jam pertama pengambilan data dimulai dan pencatatan hanya pada temperatur air pada kolektor, temperatur penutup kaca, dan temperatur udara sekitar. Pada jam kedua efisiensi aktual alat konvensional meningkat 3,48% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker menjadi 8,57%. Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat 6,13% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker meningkat 21,28%. Pada jam ketiga efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi 4,13% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker menurun menjadi 3,55%. Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 9,64% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker meningkat menjadi 34,72%. Pada jam keempat efisiensi aktual alat konvensional menurun menjadi 1,75% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker meningkat menjadi 6,63%. Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 10,33% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker menurun menjadi 29,86%. Pada jam kelima efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi 7,62% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker menurun menjadi 0,90%. Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 11,45% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker menurun menjadi 22,68%. Pada jam keenam efisiensi aktual alat konvensional menurun menjadi 2,38% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker meningkat menjadi 5,17%. Efisiensi teoritis alat konvensional menurun menjadi 0,53% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker menurun menjadi 14,45%. Pada jam ketujuh efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi 5,39% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker juga menurun menjadi 3,84%. Efisiensi teoritis alat konvensional meningkat menjadi 11,86% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker meningkat menjadi 26,11%.


Pada jam kedelapan efisiensi aktual alat konvensional meningkat menjadi 9,07% dan efisiensi aktual alat dengan solar tracker meningkat menjadi 7,03%. Efisiensi teoritis alat konvensional menurun menjadi 5,03% dan efisiensi teoritis alat dengan solar tracker menurun menjadi 13,97%. Pada jam pertama kolektor pada alat destilasi air energi surya dengan menggunakan solar tracker menghadap 45° ke timur laut. Tiang bergerak dengan kendali sensor sampai posisi akhir 45° ke arah barat laut. Sedangkan kolektor alat destilasi energi surya konvensional selalu menghadap utara dari jam pertama

efisiensi

sampai jam selesai. 50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 1

2

3





Jam ke-

Gambar 4. 2 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan teoritis pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari kedua. Pada jam pertama pengambilan data dimulai dan pencatatan hanya pada temperatur air pada kolektor, temperatur penutup kaca, dan temperatur udara sekitar. Pada jam kedua efisiensi aktual alat destilasi surya vertikal dengan solar tracker mempunyai efisiensi 27,32% dan efisiensi aktual alat destilasi surya vertikal konvensional mempunyai efisiensi 4,05%. Efisiensi teoritis alat destilasi


vertikal dengan solar tracker meningkat menjadi 15,64% dan efisiensi teoritis alat destilasi vertikal konvensional meningkat menjadi 12,50%. Pada jam ketiga efiensi aktual alat destilasi surya vertikal dengan solar tracker meningkat menjadi 43,84% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional meningkat menjadi 14,07%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar tracker menurun menjadi 14,07% dan efisiensi teoritis alat destilasi vertikal konvensional menurun menjadi 5,47%. Pada hari kedua ini pengambilan data dilakukan pada jam 11, 12, 13 pada titik dimana matahari berada tepat di atas permukaan tempat penelitian dilakukan

efisiensi

sehingga yang terdata hanya pada jam tersebut.

50% 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 1

2

3

4

5





Jam ke-

Gambar 4. 3 Grafik perbandingan efisiensi aktual dan efisiensi teoritis pada alat destilasi air energi surya vertikal dengan solar tracker dan alat destilasi air energi surya vertikal konvensional pada hari ketiga.


Pada jam pertama pengambilan data dimulai dan pencatatan hanya pada temperatur air pada kolektor, temperatur penutup kaca, dan temperatur udara sekitar. Pada jam kedua efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker mempunyai efisiensi 1,01% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional mempunyai efisiensi 1,94%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar tracker meningkat menjadi 15,17% dan efisiensi teoritis destilasi vertikal konvensional meningkat menjadi 6,90%. Pada jam ketiga efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker menurun menjadi 5,95% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional juga menurun menjadi 0,82%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar tracker meningkat menjadi 23,54% dan alat destilasi vertikal konvensional menurun menjadi 9,11%. Pada jam keempat efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker meningkat lagi menjadi 13,36% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional juga meningkat menjadi 3,36%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar tracker menurun menjadi 22,76% dan efisiensi teoritis alat destilasi vertikal konvensional juga menurun menjadi 9,03%. Pada jam kelima efisiensi aktual alat destilasi vertikal dengan solar tracker menurun menjadi 8,68% dan efisiensi aktual alat destilasi vertikal konvensional juga meningkat menjadi 35,54%. Efisiensi teoritis alat destilasi vertikal dengan solar tracker meningkat menjadi 28,60% dan efisiensi teoritis alat destilasi vertikal konvensional meningkat menjadi 34,78%. Peningkatan efisiensi terjadi pada jam kelima ini.


BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terhadap pengaruh

destilasi air energi surya vertikal dengan menggunakan solar tracker, maka dapat disimpulkan sesuai dengan tujuan dari penelitian: 1. Prototipe alat destilasi air energi surya verikal dengan menggunakan solar tracker berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik.

2. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diketahui pada hari pertama efisiensi teoritis alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 4,46%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya 4,23%. Pada hari kedua alat destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 23,72%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya mencapai 5,15%. Pada hari ketiga alat destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker efisiensi aktualnya mencapai 5,80%, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional efisiensi aktualnya mencapai 8,33%.

3. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diketahui volume air pada hari pertama pada alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar tracker mencapai 0,06 liter, sedangkan pada alat destilasi air konvensional mencapai 0,03 liter. Pada hari kedua volume air yang dihasilkan alat destilasi air jenis vertikal dengan menggunakan solar tracker mencapai 0,3 liter, sedangkan alat destilasi air vertikal konvensional mencapai 0,05 liter. Pada hari yang ketiga volume air yang dihasilkan alat destilasi air vertikal dengan menggunakan solar tracker mencapai 0,05 liter, sedangkan

34


volume air yang dihasilkan alat destilasi air vertikal konvensional mencapai 0,02 liter.

5.2

Saran 1. Pada pembuatan alat berikutnya diharapkan mampu membuat jenis alat destilasi air energi surya dengan variasi yang berbeda, dan berfungsi dengan baik tanpa masalah. 2. Untuk penelitian berikutnya diharapkan sensor yang digunakan lebih baik, terutama kepresisian sensor ukur dan sensor penggerak kolektor agar tidak bergerak terlalu cepat atau terlalu lambat. 3. Pada penelitian berikutnya diharapkan mengkalibrasi proses konversi data agar hasil pengukuran yang didapat tepat dan benar. 4. Sangat penting untuk meletakkan sensor ditempat yang tepat agar sensor tidak rusak terkena air hujan.


DAFTAR PUSTAKA Arismunandar, Wiranto, 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Pradnya Paramita, Jakarta Barsoum, N., Vasant, P., 2010, Simplified Solar Tracking Prototype, Transaction in Controllers and Energy, GJTO, 1, 38-45 Boukar, M., Harmim, A., 2005, Performance evaluation of one-sided vertical solar still tested in the Desert of Algeria, Desalination, 183, 113–126. Frank Keith, Arko Prijono M.sc, Prinsip-prinsip perpindahan panas Mohammed .J, Ahmed dan Hashim, Aqeel. Y., 2013, Study the effect of the external reflector on the efficiency of one sided Vertical Solar Still Moran, Michael J.,Shapiro, Howard N., 2003, Termodinamika Teknik, Penerbit Erlangga, Jakarta Ponniran, A., Hashim, A., Joret, A., 2011, A design of Low Power Single Axis Solar Tracking System Regardless of Motor Speed, International Journal of Integrated Engineering, 3(2), pp 5-9 Leeden, P. Van der, Noerdin, Isjrin,1955, Ilmu Panas. Penerbit Swada Dj. Nusantara I/1, Jakarta Singh, S.K., Bhatnan, V.P., Tiwari, G.N., 1996, Design parameters for concentrator assisted solar distillation system, Energy Conves. Mgmt., 37(2), 242–252.

36


LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel Sifat Air dan Uap Jenuh Temperatur (oC)

Tekanan Parsial (Pa)

Hfg (kJ/kg)

0.01

0.006112

2500.8

1

0.006566

2498.3

2

0.007054

2495.9

3

0.007575

2493.6

4

0.008129

2491.3

5

0.008719

2488.9

6

0.009346

2486.6

7

0.01001

2484.3

8

0.01072

2481.9

9

0.01147

2479.6

10

0.01227

2477.2

11

0.01297

2474.9

12

0.01401

2472.5

13

0.01497

2470.2

14

0.01597

2467.8

15

0.01704

2465.5

16

0.01817

2463.1

17

0.01938

2460.8

18

0.02063

2458.4

19

0.02196

2456

20

0.02337

2453.7

21

0.02486

2451.4

22

0.02642

2449

23

0.02808

2446.6

37


24

0.02982

2444.2

25

0.03166

2441.8

26

0.0336

2439.5

27

0.03564

2437.2

28

0.03778

2434.8

29

0.04004

2432.4

30

0.04242

2430

32

0.04754

2425.3

34

0.05318

2420.5

36

0.0594

2415.8

38

0.06624

2411

40

0.07375

2406.2

42

0.08198

2401.4

44

0.091

2396.6

46

0.1009

2391.8

48

0.1116

2387

50

0.1233

2382.1

55

0.1574

2370.1

60

0.1992

2357.9

65

0.2501

2345.7

70

0.3116

2333.3

75

0.3855

2320.8

80

0.4736

2308.3

85

0.578

2295.6

90

0.7011

2282.8

95

0.8453

2269.8

100

1.01325

2256.7

(Wiranto Arismunandar, Teknologi Rekayasa Surya, 1995)


Lampiran II Foto Alat Destilasi Air Energi Surya Vertikal



DESTILASI AIR ENERGI SURYA VERTIKAL DENGAN SOLAR TRACKER SKRIPSI

Recommend Documents