PENGARUH BENTUK COVER TERHADAP PRODUKTIFITAS DAN EFISIENSI SOLAR STILL Nova R. Ismail Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Widyagama Malang
[email protected]
ABSTRACT Various distillation technology has been developed, but the technology of distillation with solar energy sources are experiencing various obstacles, so that the necessary technology and advanced research. In order to develop these technologies, a research with the aim to investigate the influence of cover roof forms on productivity and efficiency of solar still. This research method is carried out experimentally, ie comparing the angle of the cover 350 with cover the roof shape on productivity and efficiency of solar still. Research yields; form the cover 350 can increase productivity and efficiency of solar still, compared with a roof cover forms. Key word : solar still, roof cover, productivity, efficiency
INTISARI Berbagai teknologi distilasi telah dikembangkan, namun teknologi distilasi dengan sumber energi matahari tersebut masih mengalami berbagai kendala, sehingga diperlukan teknologi dan penelitian lanjutan. Dalam rangka mengembangkan teknologi tersebut, maka dilakukan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh bentuk cover terhadap produktifitas dan efisiensi solar still. Metode penelitian ini dilakukan secara eksperimen, yaitu membandingkan bentuk cover sudut 350 dengan cover bentuk atap terhadap produktifitas dan efisiensi solar still. Penelitian dilakukan langsung dibawah sinar matahari. Penelitian menghasilkan; bentuk cover 350 dapat meningkatkan produktifitas air kondensat dan efisiensi solar still, dibandingkan dengan cover bentuk atap. Kata kunci: solar still, bentuk cover, produktifitas, efisiensi. PENDAHULUAN Air bersih sangat dibutuhkan untuk masyarakat yang tinggal didaerah pantai dan kepulauan, dimana hampir sebagian besar sumber air tanah yang didapat adalah air payau. Permasalahan air bersih tersebut dapat diberikan solusi yaitu dengan melakukan penyulingan air laut menjadi air tawar menggunakan energi matahari. Berbagai teknologi distilasi telah dikembangkan, namun teknologi distilasi dengan sumber energi matahari tersebut masih mengalami berbagai kendala, sehingga diperlukan teknologi dan penelitian lanjutan. Dalam rangka mengembangkan teknologi tersebut, maka dilakukan penelitian dengan tujuan untuk mengetahui pengaruh bentuk cover terhadap produktifitas dan efisiensi solar still.
KAJIAN PUSTAKA Penelitian Terdahulu Penelitian solar still telah dilakukan oleh banyak peneliti, masing-masing mempunyai karakteristik dan tujuan yang berbeda. Beberapa diantaranya digunakan sebagai dasar untuk mendukung pelaksanaan penelitian ini. EPSEA (1995), Penelitian yang dilakukan disepanjang Texas dan Mexico menghasilkan suatu teknologi solar still dengan ukuran 34” x 76” dapat menghasilkan air bersih sebanyak 3 galon perhari pada musim panas dan 1,5 galon per hari pada musim dingin. Gambar dibawah ini adalah tipe solar still yang dikembangkan oleh EPSEA.
70 Nova , Pengaruh Bentuk Cover Terhadap Produktifitas Dan Efisiensi Solar Still
Gambar 1. Tipe Solar Still da ari EPSEA Sum mber : http://w www.epsea.orrg/still.html Ism mail (Septem mber 2006)), penelitian n diarahk kan untuk me enguji dinding g kondensasii jenis kuningan, k jenis kaca da an pengujian n jarak dinding d konde ensasi pada penambahan n satu ru uang heat re ecovery. Hasilnya dinding g konden nsasi jenis kaca dan ja arak dinding g konden nsasi 30 cm menghasilkan m n produksi airr konden nsat yang leb bih baik dibandingkan jeniss kuningan dan penggunaan ja arak dinding g konden nsasi 10 cm dan d 20 cm. Su uyatno dan Putra (2007 7), Penelitian n dikemb bangkan den ngan membe erikan variasii jarak dan jumlah h ruang pe enyerap dan n membe erikan pendingin air pada dinding g konden nsasi untuk meningkatkan m n produktifitass dan effisiensi solar still. Hasil ya ang diperoleh h dari eksperimen e ini dapat ditingkatkan n produk ktifitas sebessar 5.58 liter dan efisiensii solar still s menjadi 78 8.71 %. Ariif, dkk Penelitian n (2007), dikemb bangkan untu uk mengetah hui pengaruh h bentukk dan media pendingin p den ngan principle e of cap pillary film te erhadap prod duktifitas dan n efisienssi solar still. Penelitian menggunakan m n metode e eksperimen n dengan va ariasi bentukk 150, 300, 350, dan n 600, sedan ngkan media a pendingin kaca penutup menggunakan m n pendingin air. Hasil yang g diperoleh h mengg gunakan ben ntuk pelat penyerap 150 mempe eroleh produkksi air kondensat tertinggii sebesa ar 5.4 liter/ha ari/m2 dan efisiensi e solarr still se ebesar 27.9 % dibanding gkan dengan n bentukk 300, 350 da an 600. Pad da pengujian n pendingin air pada kaca a penutup p mengg gunakan m media pen ndingin airr mempu unyai produk ksi dan efisiensi solar stilll lebih tinggi t sebesa ar 5.60 literr/hari/m2 dan n efisienssi solar still s sebesar 51.1 % dibandingkan tanpa a pendingin. mail (2009) Pelat P penyerap gelombang g Ism dengan n penamba ahan reflektor dapatt
meniingkatkan pro oduktifitas air kondensat da an efisie ensi solar stiill lebih tinggi dibandingka an deng gan pelat pe enyerap gelo ombang tanp pa reflekktor. Ismail (2010).. Pelat penyerap gelomban ng dapa at meningkkatkan produktifitas a air kond densat dan effisiensi solar still lebih ting ggi diban ndingkan den ngan pelat pen nyerap datar. Ismail (2010), mene eliti denga an mbandingkan sudut coverr 350 dan 17 70, mem meng ghasilkan; ssudut cover 350 denga an pena ambahan refllektor dapat meningkatka an produktifitas air ko ondensat dan n efisiensi sollar still, dibandingkan n dengan su udut cover 170 tanpa a maupun dengan penamb bahan reflekto or Caddet C (20 001), pada ujicoba di unive ersitas Ryyukyu Jepa ang meneliti meng ggunakan ga abungan pa ada basin still deng gan multiple effect still da alam satu un nit, kaca a. Peralatan d dengan nama a aqua kids still dima ana total lua asan adalah 4,5 m2dap pat meng ghasilkan a air bersih sebanyak 48 4 liter/h hari (10 liter/m m2.hari). Rahmat R (200 01), melakukan penelitia an meng genai plat pe enyerap untu uk destilasi air a laut. Dari bebe erapa baha an uji dala am pene elitian ini, did dapat bahan tembaga yan ng dilap pisi dengan cat hitam jenis doff memiliki koefisien penyera apan panas yang y baik, yaiitu 0,82.. Pada pen nelitian ini juga dilakuka an peng gamatan pada a kinerja sollar still denga an ukura an 1 x 1 m dengan pen nambahan ba atu kerik kil diatasnya diatas d pelat penyerap, p hasil peng gujian menu unjukan pe elat penyera ap deng gan penamba ahan batu ke erikil diatasnyya mem mpunyai efisiiensi yang baik, diman na didap pat efisiensi harian sebesar 0,38 da an dalam m setengah h hari menghassilkan air berssih seba anyak 2,425 ml. m Erdian E (200 01), menga analisa kacca penu utup dan isollasi pada solar s still untu uk destilasi air laut. P Penelitian dila akukan denga an meng gkondisikan temperatur kaca penutu up agar turun, sehin ngga air kon ndensasi yan ng terbe entuk akan lebih cepa at. Dari hasil pene elitian ini didapatkan n penuruna an temp peratur kaca a penutup dari 56,3 0C menjjadi 49,12 0C C, penurunan temperatur ini akan n meningkattkan effisien nsi solar still s sebe esar 20,3% dari effisiens si sebelumnyya deng gan tanpa m mengkondisika an permukaa an kaca a penutup seb besar 9,98%. Catur ng (2002), menghitun perencanaan terrmal dan ujji laboratoriu um pada a solar sttill untuk destilasi a air. Peng gamatan dilakukan pad da solar still deng gan luasan 1 m2, dengan arah orienta asi adala ah timur-bara at, dimana pada p pagi ha ari samp pai pukul 12 2.00 solar sttill menghada ap ketim mur, dan pada pukul 12.0 00 sampai so ore
Jurnal Teknologi, Volume V 3 Nom mor 1 , Juni 2 2010, 70-74
71
hari solar still menghadap ke barat, didapat produktifitas solar still rata-rata sebesar 2.721 ml/hari/m2. Efisiensi efektif maksimal yang dicapai adalah 35% dengan intensitas radiasi matahari sebesar 998 W/m2. Monintja (2004), melakukan usaha-usaha untuk meningkatkan efisiensi dan produktifitas solar still dengan memberikan variasi pada pelat penyerap yang menghasilkan produktifitas air kondensat dan efisiensi menggunakan pelat penyerap dari coran beton lebih banyak dibandingkan dengan menggunakan pelat penyerap dari tembaga, variasi kaca penutup yang menghasilkan air kondensat dan efisiensi kaca penutup dua sisi dengan orientasi timurbarat menghasilkan lebih banyak dibandingkan dengan kaca penutup satu sisi dengan orientasi utara, dan penambahan batu kerikil dengan diameter 1 cm menghasilkan air kondensat lebih banyak dibandingkan tanpa batu kerikil. Efisiensi Solar Still Efisiensi solar still dapat di definisikan sebagai perbandingan antara perpindahan panas pada alat distilasi dengan evaporasi kondensasi terhadap besarnya radiasi matahari, dinyatakan dengan persamaan berikut:
ηi =
qe G
…(Duffie 1980:635)
Untuk efisiensi harian yang dihasilkan oleh solar still, sebagai berikut: .
m
ηi =
p
h
GAt
fg
(Duffie 1980:646)
dengan: .
mp
=
hfg G A Qe
= = = =
T
=
Laju aliran masa produk destilasi persatuan luas (kg/m2s) Panas laten penguapan (J/kg) Radiasi matahari ( W/m2) Luasan dari basin (m2) Panas yang dibutuhkan untuk evaporasi (J) Interval waktu pengambilan data (s)
total matahari (Gt) dan produktifitas air tawar (Qat) Peralatan Penelitian Kain
Reservoar Air laut
Kaca Penutup
Air laut
Reflektor
Kondensasi
Capilary film
Pelat Penyerap Gelombang
Saluran air kondensat Evaporasi
Saluran Keluar
Isolator
15 0 15 cm 5 cm
Air Tawar
Sisa Air Laut
Gambar 2. Skema alat percobaan bentuk cover 170 Prosedur pengujian Pengujian dilakukan untuk mendapatkan data pada variabel terikat yang mulai pada jam 07.00 sampai 17.00 WIB dan langsung berada dibawah sinar matahari dengan durasi pencatatan data dilakukan setiap 5 menit pada titik yang telah ditentukan. Lokasi pembuatan dan pengujian di Laboratorium Tenaga Surya dan Energi Alternatif Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Widyagama Malang. Adapun pengambilan data dilakukan pada waktu yang sama dalam rangka membandingkan bentuk cover sudut 350 dan Cover bentuk atap untuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi solar still. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Pengujian membandingkan bentuk cover 350 dengan cover bentuk atap terhadap produktifitas solar still Dari data hasil penelitian dan perhitungan dapat dibuat grafik sebagai berikut:
METODE PENELITIAN Pengukuran Peubah Variabel bebas : Bentuk Cover 350 dan bentuk Cover 170 (pembanding) Variabel terikat : Temperatur kaca penutup (Tk), Temperatur air diatas pelat penyerap (Ta), Temperatur basin/pelat penyerap (Tb), Temperatur lingkungan (TL), Radiasi 72 Nova , Pengaruh Bentuk Cover Terhadap Produktifitas Dan Efisiensi Solar Still
Grafik Produksi Air Laut pada Pengujian Penambahan Sudut Cover dan Reflektor
P r o d u k s i A ir L a u t ( m l)
3100
45000
2900 40000
2700 2500
R a d . T o ta l M a ta h a r i ( W /m 2 )
50000
3300
35000
pengujian ketiga dengan penambahan reflektor tanggal 15-9-2009 sebesar 76,4 %, sedangkan efisiensi terendah pada pengujian kedua tanggal 13-9-2009 sebesar 73,0 %. Pada cover bentuk atap efisiensi tertinggi pada pengujian ketiga dengan penambahan reflektor tanggal 15-9-2009 sebesar 73,6 %, sedangkan efisiensi terendah pada tanggal 13-9-2009 tanpa penambahan reflektor sebesar 69,8 %.
9/12/09 9/13/09 9/14/09 9/15/09 9/16/09 Tanggal Pengambilan Data Prod.35
Prod.atap
Gt
Gambar 3. Hubungan bentuk cover terhadap produktifitas solar still. Dari gambar 3, hubungan bentuk cover terhadap produktifitas solar still diperoleh hasil produktifitas tertinggi pada bentuk cover sudut 350, hal demikian terjadi pada pengujian pertama yaitu tanggal 12-9-2009 sebesar 3,250 liter tanpa penambahan reflektor, sedangkan produktifitas terendah pada pengujian ketiga dengan penambahan reflektor tanggal 15-9-2009 sebesar 2,693 liter. Pada cover bentuk atap produktifitas tertinggi terjadi pada pengujian pertama tanggal 12-9-2009 sebesar 3,225 liter tanpa penambahan, sedangkan produktifitas terendah pada pengujian ketiga dengan penambahan reflektor pada tanggal 15-92009 sebesar 2,623 liter. 2. Pengujian membandingkan bentuk cover 350 dengan cover bentuk atap terhadap efisiensi solar still. Dari data hasil penelitian dan perhitungan dapat dibuat grafik sebagai berikut: Grafik Efisiensi Solar Still pada Pengujian Penambahan Sudut Cover dan Reflektor
E ff. S o la r S till ( % l)
81 77
45000
73 69 65
R a d . T o ta l M a ta h a r i ( W /m 2 )
55000
85
35000 9/12/09 9/13/09 9/14/09 9/15/09 9/16/09 Tanggal Pengambilan Data Eff.35
Eff.atap
Gt
Gambar 4. Hubungan bentuk permukaan pelat penyerap terhadap efisiensi solar still. Dari gambar 4, diperoleh hasil efisiensi tertinggi pada bentuk cover sudut 350 pada
Pembahasan Dari hasil penelitian dapat dilakukan pembahasan sebagai berikut: 1. Dari gambar 3 dapat di analisa bahwa sudut cover 350 menghasilkan produktifitas air kondensat lebih tinggi dibandingkan dengan cover bentuk atap. Kondisi demikian disebabkan oleh; • Sudut cover 350 mempunyai permukaan lebih luas, sehingga uap air yang menempel pada permukaan cover bagian bawah lebih banyak, menyebabkan temperatur cover lebih rendah, sehingga uap air yang menempel pada permukaan cover bagian bawah lebih cepat berubah menjadi air kondensat dibandingkan dengan cover bentuk atap. • Pada tanggal 15 september dan 16 september 2009 pengujian dilakukan dengan penambahan reflektor, hasil yang diperoleh produkifitas air kondensat menurun. Kondisi demikian disebabkan radiasi matahari yang rendah. 2. Efisiensi solar still menggunakan sudut cover 350 lebih tinggi dibandingkan cover bentuk atap. Kondisi demikian disebabkan oleh; • Produksi air kondensat menggunakan bentuk cover 350 lebih tinggi dibandingkan dengan cover bentuk atap, sehingga efisiensi solar still menggunakan sudut cover 350 lebih tinggi dibandingkan dengan cover bentuk atap. • Temperatur air laut pada bentuk cover 350 lebih rendah dibandingkan dengan cover bentuk atap. Pada temperatur air laut yang rendah, jika dilihat pada tabel enthalpi penguapan (hfg) nilainya menjadi tinggi, begitu pula sebaliknya, sehingga efisiensi solar still menggunakan sudut cover 350 lebih tinggi dibandingkan dengan cover bentuk atap.
Jurnal Teknologi, Volume 3 Nomor 1 , Juni 2010, 70-74
73
•
Pada penambahan reflektor, hasil yang diperoleh dapat lebih meningkatkan efisiensi solar still. Kondisi demikian disebabkan oleh penambahan energi radiasi matahari yang berasal dari pantulan reflektor, sehingga meningkatkan energi yang diterima pelat penyerap, selanjutnya dapat meningkatkan penguapan, produktifitas air kondensat dan efisiensi solar still.
KESIMPULAN Dari pembahasan dapat disimpulkan 0 bahwa sudut cover 35 dan dengan penambahan reflektor dapat meningkatkan produktifitas air kondensat dan efisiensi solar still lebih tinggi dibandingkan dengan cover bentuk atap. DAFTAR PUSTAKA Arif, dkk (2007), Penelitian dikembangkan untuk mengetahui pengaruh bentuk dan media pendingin dengan principle of capillary film terhadap produktifitas dan efisiensi solar still. PKMP. DIKTI. Caddet, (2001), ”A simple, low cost solar desalination still”. Http://www.cadet.co.uk/html/contjapa.ht m Catur W. T. (2002). “ Perencanaan thermal dan uji laboratorium terhadap solar still untuk distilasi air”. Skripsi. Malang: Jurusan Teknik Mesin FT Unibraw Malang. Duffie J.A. dan Beckman W.A. (1980). Solar Engineering Of Thermal Processes. New York : John Willey & Sons.
Ismail N. R. (Juli 2006), Pemanfaatan panas konduksi untuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi solar still, PDM DIKTI Ismail N. R. (September 2006), Studi eksperimen pengaruh jenis dan jarak dinding kondensasi terhadap efisiensi dan produktifitas solar still, Thesis. Malang: Program Pascasarjana Jurusan Teknik Mesin Unibraw Malang. Ismail N. R. (Oktober 2009), Pengaruh penambahan reflektor terhadap produktifitas dan efisiensi solar still, Jurnal Proton, Volume 1 No. 1 Jurusan Teknik Mesin Univ. Widyagama Malang. Ismail N. R. (Maret 2010), Pengaruh pelat penyerap gelombang terhadap produktifitas dan efisiensi solar still, Jurnal Proton, Volume 2 No. 1 Jurusan Teknik Mesin Univ. Widyagama Malang. Ismail N. R. (Maret 2010), Pengaruh perbandingan sudut cover terhadap produktifitas dan efisiensi solar still, Jurnal Widya Teknika, Volume 18 No. 1 Jurusan Teknik Mesin Univ. Widyagama Malang. Monintja N. C. V. (2004). “Usaha-usaha untuk meningkatkan efisiensi dan produktifitas solar still”. Thesis. Malang: Program Pascasarjana Jurusan Teknik Mesin Unibraw Malang. Rahmad S, (2001), “Penelitian absorber solar still untuk distilasi air laut”, Skripsi, Malang: Jurusan Teknik Mesin FT Unibarw Malang Suyatno A. dan Putra T. D. (2007), Pengaruh penambahan ruang penyerap terhadap produktifitas dan efisiensi harian solar still. PDM DIKTI Solar Water Purification Project (2000) “Solar water distillation-still” http://www.epsea.org/still.html
74 Nova , Pengaruh Bentuk Cover Terhadap Produktifitas Dan Efisiensi Solar Still
