TEKNOLOGI ALAT PENGERING SURYA UNTUK HASIL PERTANIAN MENGGUNAKAN KOLEKTOR BERPENUTUP MIRING Maksi Ginting, Salomo, Egi Yuliora Jurusan Fisika-Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya Pekanbaru, 28293, Indonesia.
ABSTRACT Sistem pengering tenaga surya ini digunakan untuk mengerigkan singkong yang telah diiris membujur setebal 2mm. pada penelitian ini sebagai pengumpul utama panas adalah kolektor berpenutup miring yang dihubungkan keruang pengering. Udara panas dikolektor bergerak keruang pengering dan dipercepat oleh ventilator. Penelitian ini dilakukan pada saat ruang pengering dalam keadaan kosong suhu terendah 42.50C terjadi pada dulang 3 saat jam 09.00 WIB dan tertinggi 50.50C di dulang 2 pada jam 12.00 WIB. Bahan yang dikeringkan adalah 500 gr singkong dengan kandungan air 56.1 %. Massa bahan didalam ruang pengering setelah tiga hari pengamatan adalah 219.5 gr dengan kandungan air 2.73 % dan diluar ruang pengering bermassa 241.8 gr dengan kandungan air 5.9 %.
Kata Kunci: Kolektor, Energi Surya, Ventilator kelemahan antara
PENDAHULUAN
lain
pengeringan
membutuhkan waktu yang lama, tidak Singkong adalah salah satu hasil pertanian
yang
perawatannya
paling
sampai
aman
gampang
dari
gangguan
orang
dan
binatang, hasil pengeringan kurang baik
menghasilkan.
karena
debu
dan
polusi
udara
Singkong banyak dipasarkan setelah
(Sukhatme, S.P, 1989). Pengeringan
dikeringkan terlebih dahulu sehingga
system konvensional ini perlu diatasi
dapat disimpan agak lama. Singkong
yaitu
yang dikeringkan biasanya dipotong
pengering
dengan
atau
perawatan alat pengering surya ini
melingkar kemudian dibuat menjadi
cukup sederhana serta bahannya dapat
keripik, gaplek, dan tepung terigu.
diperoleh
Petani pada umumnya mengeringkan
petani dapat membuat atau merakitnya
singkong
kembali
bentuk
memanjang
dengan
membuat
surya.
dengan
Pembuat
mudah
alat dan
sehingga
dilapangan
terbuka,
dengan
system
merupakan sumber energi yang sangat
konvensional ini mempenyai banyak
besar dan tidak akan pernah habis.
pengeringan
476
jika
suatu
diperlukan.Matahari
Matahari mempunyai diameter sekitar
salah
1,39 x 106 Km dan berjarak sekitar 1,5 x
menggunakan kolektor surya.
108 Km dari bumi. Temperatur efektif
Radiasi
pada
besarnya
permukaan bumi besarnya dapat dilihat
sekitar 5800 K, sedangkan pada bagian
dengan banyak faktor, antara lain sudut
dalam matahari temperaturnya lebih
lintang, sudut deklinasi, sudut sinar
besar lagi yaitu sekitar 8×106 K sampai
datang, sudut jam dan sudut kemiringan
permukan
40×106
dengan
matahari
K
dan
kerapatan
satunya
surya
dengan
yang
cara
sampai
di
bidang penerima terhadap horizontal.
matahari sekitar 80 - 100 kali kerapatan
Sudut
air.Besarnya daya yang keluar dari
maksimum +23,45o pada tanggal 21
permukaan matahari sekitar 3,7 x 1023
Juni dan minimum -23,45o pada tanggal
KW (John A. Duffie et al, 1980),daya
21 Desember serta menjadi nol pada
matahari inilah yang dipakai untuk
tanggal 21 Maret dan 22 September.
kebutuhan pengeringan dan kebutuhan
Besarnya sudut deklinasi dinyatakan
lainnya oleh masyarakat baik secara
dengan,
konvensional
maupun
deklinasi
mempunyai
setelah
harga
(1)
mengubahnya terlebih dahulu kebentuk lain sesuai kebutuhan.
Besarnya radiasi surya dapat dihitung
Daya yang diterima permukaan bumi
dengan persamaan :( Ted J.Jansen,
semakin
1995 )
kecil
disebabkan
karena
adanya tumbukan serta penyerapan berkas radiasi oleh debu-debu dan gasgas O2, O3, CO2 dan H2O di atmosfer bumi. Daya rata-rata yang diterimadari
(2)
matahari persatuan luas dalam arah
Untuk menghitung kadar air bahan
tegak
dapat dihitung dengan persamaan :
lurus
radiasi
datang
diluar
atmosfer bumi pada jarak rata-rata
M = 100 ( Mb – Mk ) / Mb( 3 )
2
matahari ke bumi adalah 1353 W/m . Besarnya daya radiasi matahari dapat
M = Kadar kandungan air bahan ( % )
bertambah sampai dipermukaan bumi
Mb = Massa basah bahan ( g ) Mk = Massa kering bahan ( g )
477
METODOLOGI PENELITIAN Metodepenelitian
yang
dilakukan adalah metode eksprimen yaitu dengan cara merakit terlebih dahulu peralatan yang digunakan sesuai dengan
ukuran
yang
dikehendaki,
seperti
terlihat
pada
gambar
1.
Penelitian ini dilakukan di lapangan terbuka, sehingga energi surya dapat langsung mengenai
alat
pengering.
Pengamatan dilakukan untuk ruang Gambar 1. Bagan ruang pengering surya
pengering dalam keadaan kosong dan berisi
bahan.
pengering
Pengamatan
dalam
keadaan
ruang kosong
A. Ruang pengering dalam keadaan
dilakukan selama 6 hari pengamatan mulai
dari
jam
–
15.00
1. Pada pukul 09.00 WIB diukur suhu
WIBdengan selang waktu pengukuran
pada setiap dulang, suhu udara
satu jam. Pengamatan untuk ruang
masuk dan keluar dari
pengering
serta suhu udara keluar dari ruang
kosong
09.00
kosong.
dilakukan
untuk
melihat keaddan alat apakah sudah baik
pengering
atau belum. Pengamatan untuk ruang
dalam ruang pengering.
pengering
berisi
bahan
dilakukan
2. Dilakukan
dan
kolektor
kelembaban
seperti
No.1.
di
untuk
selama 3 kali pergantian bahan, dengan
selang waktu satu jam sampai
pengeringan setiap bahan dilakukan
pukul 15.00 WIB
selama 3 hari pengamatan mulai dari
3. Dilakukan seperti No. 1 s/d no.2
pukul 09.00 – 15.00 WIB. Langkah-
selama 6 hari pengamatan
langkah yang dilakukan untuk ruang pengering dalam keadaan kosong dan berisi bahan adalah sebagai berikut.
478
B. Ruang pengering dalam keadaan
kerikilyang dicat hitam untuk bahan
berisi bahan.
penyimpan panas bila terjadi mendung,
1. Timbang massa bahan untuk semua
dan diatasnya disusun dulang tempat
dulang dengan massa yang sama
mengeringkan bahan sebanyak 3 buah
yaitu
masukkan
dengan jarak 25cm satu terhadap yang
kedalam ruang pengering dan salah
lainnya. Untuk menambah panas di
satu di luar ruang pengering.
dalam ruang pengering maka ruang
500
gr,
lalu
2. Tepat jam 09.00 dilakukan seperti
pengering dihubungkan dengan sebuah
no.1 pada . a. 3. Pengukuran
kolektor berpenutup miring beratap dilakukan
setiap
plastik.
Suhu
rata-rata
dari
hasil
selang 1 jam sampai pukul 15.00
pengukuran ditunjukkan pada Tabel.1,
WIB, lalu tepat pukul 15.00 WIB
grafik suhu terhadap jam pangamatan
bahan
ditunjukkan pada Gambar.2, perubahan
dikeluarkan
dari
ruang
pengering ditimbang massanya.
massa bahan singkong setelah empat
4. Pada hari kedua masukkan lagi
hari
pengamatanditunjukkan
pada
bahan kedalam ruang pengering
Tabel.2 dan perubahan massa bahan
dan lakukan lagipengukuran seperti
singkong
no.1 s/d no.3 seperti diatas
pengeringanditunjukkan
5. Lakukan seperti diatas sampai 3
terhadap
waktu pada
Gambar.3.
hari pengeringan 6. Ganti bahan dan lakukan seperti no.1
s/d
6.,
sampai
2
Tabel.1. Suhu rata-rata didalam dan
kali
diluar alat pengering
pergantian bahan lagi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pada peneliatian ini dibuat ruang pengering berkerangka kayu berdinding plastik dilengkapi dengan ventilator diatas cerobongnya. Pada bagian alas ruang
pengering
disusun
batu
479
dimana: Ts = suhu sekitar T1 = suhu masuk diujung kolektor T2 = suhu dipertengahan kolektor T3= suhu dari kolektor keruang pengering T4 = Suhu batu hitam T5 = suhu dulang no.3 T6 = suhu dulang no.2 T7 = suhu dulang no.1.
Gambar 3. Grafik perubahan massa bahan singkong terhadap waktu pengeringan. Pada Gambar 3.dapat dilihat bahwasuhu di dalam ruang pengering lebih besar Gambar 2. Grafik Suhu terhadap waktu
dari pada diluar ruang pengering, hal ini
pengamatan Tabel
2.
singkong
disebabkan karena udara panas yang Perubahan
massa
bahan
ada pada kolektor dialirkan ke dalam
setelah
empat
hari
ruang pengering. Suhu didalam ruang pengering tertinggi tercapai pada pukul
pengamatan
12.00 WIB dan menurun ke pukul 13.00 WIB disebabkan suhu di luar ruang pengering menurun dan naik lagi pada pukul 13.00 WIB, jadi diperkirakan suhu di dalam rung pengering mencapai
480
maksimum antara pukul 12.00 s/d
1.
Telah berhasil dibuat alat pengering
jam13.00 WIB jika suhu disekitar tetap
surya
konstan. Suhu pada setiap dulang
berpenutup miring.
didalam
ruang
pengering
hampir
2.
menggunakan
kolektor
Suhu Kolektor tertinggi adalah 79
homogen karena udara panas yang ada
o
di dalam ruang pengering ditarik oleh
WIB
ventilator keluar melewati cerobong
maksimum sebesar 3,06 MJ/m2.
yang
ada
diatas
C yang terjadi pada pukul 12.00
ruang
3.
dengan
intensitas
surya
Suhu pada dulang di dalam ruang
pengering.Berdasarkan Tabel 2 dan
pengering
Gambar 4 untuk dulang berisi singkong,
sebesar 49,5 oC dibandingkan suhu
terlihat bahwa massa bahan kering
dulang di luar ruang pengering (
terkecil terjadi pada dulang No. 1
konvensional ) yang memiliki suhu
sebesar 219,5 g dengan suhu dulang No.
maksimum sebesar 38,5 oC.
1
pada
waktu
tersebut
bernilai
4.
Massa
lebih
bahan
tinggi,
kering
yaitu
singkong
maksimum yaitu 47 °C dan massa
paling kecil sebesar
tertinggi dari semua dulang yang berada
sedangkan
di dalam alat pengering adalah 223,83
konvensional
g, hal ini terjadi pada dulang No. 3,
bahan kering sebesar 241,83 g.
karena dulang tersebut memiliki suhu
Kadar air bahan setelah tiga hari
terendah di antara dulang No.1 dan No.
pengamatan
2 pada pukul 09.00 WIB sebesar 36 °C.
pengering
Sedangkan dulang No. 4 memiliki
dibandingkan secara konvensional,
massa terkering yang lebih besar dari
yaitu sebesar 2,72 % sedangkan
pada massa
secara konvensional sebesar 5,9 %.
terkering bahan yang
219,5 g,
pengeringan
secara
memiliki
massa
menggunakan surya
suhu,
lebih
alat kecil
menggunakan alat pengering, yaitu
Perubahan
kelembaban,
241,83 gr.
massa bahan dan kandungan air bahan tergantung dari besarnya radiasi surya, semakin tinggi radiasi
KESIMPULAN
surya, maka semakin tinggi suhu yang ada pada alat pengering yang kemudian
481
mengakibatkan
terjadinya penguapan kadar air
Processes. John Willey & Son
bahan
Inc. 1-198.
sehingga
kelembaban
semakin kecil dan bahan menjadi
Kreith, Frank. 1997. Prinsip-prinsip
kering.
Perpindahan Panas edisi ketiga. Terjemahan
Arko
Prijono
M.Sc. Erlangga, Jakarta. Matilda,dkk. 2006. Desain Kolektor Pelat Datar. Makalah Rekayasa
DAFTAR PUSTAKA
Energi Surya. UGM; Ginting, Maksi. 1996. Pembuatan
Yogyakarta
dan Pengujian Alat Pengering Surya
Untuk
Hasil-hasil
Pertanian, Thesis Jurusan Ilmu Fisika
FMIPA,
Universitas
Indonesia, Jakarta. Ginting,
Maksi.2010. Modul
1
Energi Surya. Jurusan Fisika FMIPA UR. Pekanbaru. Holman, J.P. 1993. Perpindahan Kalor. Terjemahan Ir. E. Jasjfi M.Sc. Erlangga: Jakarta. Howell,
R
John.
Thermal
1982.
Energy
Solar
System.
United States of America. J. Jansen, Ted. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Terjemahan Prof. Wiranto Arismunandar. PT. Pradnya Paramita, Jakarta. John, A. Duffie., William, A. Beckman. Engineering
1980. of
Solar Thermal
482
