## ANALISA PENGGUNAAN BAHAN PENYIMPAN PANAS PADA KOLEKTOR ALAT PENGERING BENIH ENERGI SURYA

## M. Fathuddin Noor
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Panca Marga Jl. Yos Sudarso 107 Pabean Dringu Probolinggo (0335) 67271 Ext.-18 Email: fathuddin@upm.ac.id

## ABSTRAK
Ketersediaan bahan pengan sebagai kebutuhan manusia di masa depan ditentukan kemampuannya menyiapkan benih.  Potensi  energi  radiasi  matahari  yang  besar  di  negara  tropis  dapat  dimanfaatkan  dalam  bentuk  energi  panas pada  alat  pengering  sangat  tergantung  dari  kualitas  desain  dan  efisiensi  kolektor.  Kelemahan  dari  energi  surya adalah  kontinyuitas  radiasi  yang  sangat  dipengaruhi  cuaca.  Usaha  mengurangi  kelemahan  dilakukan  dengan menambahkan bahan penyimpan panas yang diletakkan di kolektor berupa batu-batu berbentuk bulat dengan ukuran diameter  antara  2  sampai  3  cm.  Metode  penelitian  dilakukan  dengan  membuat  alat  pengering  dengan  dua  buah kolektor  yang  dilengkapi  alat  pengukur  temperatur  dan  radiasi  matahari.  Data  diperoleh  dengan  mengamati temperatur  keluaran  udara kolektor sebelum dan  setelah penambahan bahan penyimpan  panas. Hasil akhir tercatat temperatur udara tertinggi sebesar 62 o C, lebih rendah dibanding kolektor tanpa penambahan penyimpan panas.
Kata kunci : Energi Surya, Penyimpan Panas, Kolektor

## ABSTRACT
Availability of human need foods as future determined ability preparing seeds. Potential energy solar radiation in tropical countries can be utilized in the heat energy on a dryer is depended by quality and efficiency of design collectors.  Problems  of  kontinyuitas  solar  radiation  is  strongly  influenced  by  the  weather.  Retreival  reduce  this problem solved by adding substances the depositary hot stones laid in a collector with diameter between 2 to 3 cm. A  method  of  research  is  done  by  making  a  dryer  collector  equipped  with  two  unit,  temperature  sensor  and pyranometer for solar radiation measuring. Data obtained by observing air temperature at outlet side of collector before and after addition of material heat storage. The final result was highest 62 o C, by air temperature lower than collector without additional the heat storage.
Key words : Solar Energy, Heat Storage, Collector

## PENDAHULUAN
Salah  satu  kebutuhan  pokok  manusia  adalah pangan.  Dengan  dibangunnya  gudang  benih Svalbard di Kutub Utara menunjukan contoh usaha manusia  untuk  mempertahankan  ketersediaan pangan  untuk  ratusan  tahun  kedepan.  Hal  itu menunjukkan  bahwa  teknik  pembuatan  dan penyiapan benih sangat penting untuk dikuasai.
Metode yang umum dipakai yaitu mengeringkan  dibawah  sinar  matahari  langsung, dengan  alat  pengering  surya  atau  alat  pengering berbahan bakar minyak. Pada alat pengering benih energi surya terdapat kekurangan yaitu kontinyuitas  temperatur  dan  kelembaban  yang kurang  terkontrol.  Selain  itu  temperatur  yang terlalu  tinggi  dari  radiasi  termal  matahari  dapat berpotensi merusak benih.
Jensen  (2001)  melakukan  uji  coba  dengan menambahkan  150  kg heat  storage dari  bebatuan dengan ukuran beragam pada alat pengering energi surya dengan tujuan untuk menurunkan temperatur maksimum  udara  panas.  Hasil  yang  diperoleh adalah  temperatur  maksimum  bisa  diturunkan sekitar  3  –  10 o C  dengan capacity  loss hanya sekitar  2%.  Artinya capacity  loss tidak  terlalu besar  bila  dibandingkan  dengan  resiko  rusaknya produk bila tanpa penggunaan heat storage .
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  menganalisa karakteristik  temperatur  keluaran  kolektor  pada kolektor  standar  dengan  kolektor  yang  diberi tambahan  bahan  penyimpan  panas.  Diharapkan kelebihan  energi  panas  ketika  intensitas  radiasi maksimum  dapat  diredam  atau  disimpan  di  bahan
penyimpan  panas  dan  dilepaskan  kembali  pada sore  atau  malam  hari  ketika  intensitas  radiasi matahari menjadi rendah mendekati nol.
Tujuan  yang  ingin  dicapai  adalah  membuat sebuah  kolektor  yang  memiliki  output  temperatur yang  memenuhi  syarat  untuk  alat  pengering  tetapi tidak  terlalu  tinggi  yang  dapat  berpotensi  merusak benih.

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  dilakukan  adalah penelitian eksperimental, yaitu melakukan pengamatan langsung untuk mengetahui hubungan sebab-akibat  dengan  menggunakan  satu  atau  lebih kelompok perlakuan.
Ada dua buah variabel yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu
a. Variabel bebas adalah variabel yang besarnya ditentukan  oleh  peneliti  dan  ditentukan sebelum penelitian dilakukan.
Dalam penelitian ini variabel bebasnya adalah dimensi  kolektor  surya  serta  penambahan bahan  penyimpan  panas  pada  salah  satu kolektor.
b. Variabel terikat adalah variabel yang besarnya tergantung  dari  variabel  bebas  dan  diketahui setelah penelitian dilakukan. Dalam penelitian ini  variabel  terikatnya  adalah  temperatur keluaran kolektor.
Alat  dan  bahan  yang  dipilih  harus  mampu beradaptasi  dengan  lingkungan  luar  ( out  door ) dengan  cuaca  cukup  ekstrim.  Radiasi  panas langsung  di  siang  hari  dapat  merusak  peralatan elektronik,  dan  embun  di  malam  sampai  pagi  hari dapat menyebabkan hubung singkat.
Berdasarkan  pertimbangan  tersebut  dipilih  alat dan bahan sebagai berikut:
1. Alat pengering surya kapasitas 2 rak.
2. Kolektor surya 2 unit.
Gambar 1. Susunan penyimpan panas pada kolektor. 3. Pyranometer, untuk mengukur radiasi matahari..
Gambar 2. Pyranometer. 4. Sensor temperatur (LM35).
5. Datalogger 1 unit.
Gambar 3. Datalogger dengan 10 sensor temperatur.
Urutan  pelaksanaan  pengambilan  data  pada kolektor dengan datalogger sebagai berikut: 1. Mempersiapkan semua peralatan yang diperlukan  dan  disusun  sesuai  dengan  gambar instalasi yang direncanakan.
2. Menghidupkan  datalogger  dan  mengaktifkan software akuisisi data.
3. Melakukan  kalibrasi  pada  tiap-tiap  sensor temperatur.
4. Melakukan kalibrasi pada pyranometer.
5. Melakukan  perekaman  data  24  jam  sehari selama 3 hari.
Gambar 4. Posisi kolektor pada alat pengering.
Data yang diambil adalah temperatur lingkungan  (masuk  kolektor),  temperatur  keluar kolektor, dan radiasi total matahari.
Hasil  pengukuran  sensor  temperatur  24  jam sehari  selama  3  hari  direkam  pada  hardisk komputer  dalam  bentuk  file  *.txt.  Kemudian  data *.txt dikonversi menjadi file *.xls untuk selanjutnya diolah menggunakan software Microsoft Excel ® untuk pembuatan grafik.
Grafik  yang  ditampilkan  akan  menunjukkan perbedaan karakteristrik temperatur keluar kolektor untuk  yang  diberi  penyimpan  panas  dengan  yang tanpa  perlakuan.  Hasilnya  akan  digunakan  untuk menganalisa kinerja kolektor.
Perpindahan panas yang terjadi pada kolektor dihitung dengan persamaan:
Qu = m  cp (  T) (Holman, 1994)
Dengan:
Qu  = panas yang ditransfer, (watt).
m  = laju aliran massa (kg/s). cp  = panas spesifik, (kJ/kg. 0C).  T  = perbedaan temperatur ( 0 C).
Untuk mengetahui jumlah energi yang diserap dan dilepaskan material penyimpan panas dilakukan  dengan  cara  menghitung  luasan  antara grafik  temperatur  udara  sebelum  dan  setelah perlakuan menggunakan metode Simpson.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengambilan data selama tiga hari dapat dilihat pada grafik berikut:
GRAFIK TEMPERATUR & RADIASI TOTAL SELAMA 3 HARI TANPA PENYIMPAN PANAS 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6:00 AM 12:00 PM 6:00 PM 12:00 AM 6:00 AM 12:00 PM 6:00 PM 12:00 AM 6:00 AM 12:00 PM 6:00 PM 12:00 AM Waktu (Jam) Te m pe r a tur ( C ) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 R a di a s i To ta l (W /m 2 ) T keluar kolektor T lingkungan Radiasi total

## Gambar 5. Grafik temperatur & radiasi total tanpa penyimpan panas.
Dari grafik temperatur dan radiasi total sebelum penambahan  bahan  penyimpan  panas  terlihat bahwa  temperatur  maksimum  keluar  kolektor mencapai  lebih  dari  80 o C.  Hal  ini  menunjukkan kemampuan  kolektor  untuk  menghasilkan  udara panas  untuk  proses  pengeringan  sudah  memadai. Sedangkan  pada  hari  kedua  terlihat  sedikit  lebih rendah.  Hal  ini  biasa  terjadi  akibat  fluktuasi intensitas  radiasi  matahari.  Tetapi  bila  dilihat grafik radiasi masih cukup tinggi, maka hal ini bisa disebabkan  pengaruh  kecepatan  angin  yang berbeda antara hari pertama dan kedua.
GRAFIK TEMPERATUR & RADIASI TOTAL SELAMA 3 HARI DENGAN PENYIMPAN PANAS 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 6:00 AM 2:20 PM 10:40 PM 7:00 AM 3:20 PM 11:40 PM 8:00 AM 4:20 PM 12:40 AM Waktu (Jam) T emp er atu r ( C) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Radiasi T o t al ( W /m2) T keluar kolektor T lingkungan Radiasi total

## Gambar 6. Grafik temperatur & radiasi total dengan penyimpan panas.
Dari  grafik  temperatur  pada  kolektor  yang diberi  tambahan  bahan  penyimpan  panas  terlihat bahwa  temperatur  udara  yang  keluar  dari  kolektor rata-rata  lebih rendah  berkisar  antara  73 o C  sampai 78 o C pada siang hari pada saat radiasi maksimum. Panas  yang  lebih  rendah  disebabkan  sebagian energi  panas  terserap  oleh  bebatuan  yang  ada dibawah  pelat  absorber  ketika  aliran  udara melewati ruangan kolektor.
Melewati tengah hari intensitas radiasi matahari mulai  menurun,  diikuti  penurunan  temperatur keluaran  kolektor.  Pada  kolektor  dengan  bahan penyimpan  panas,  laju  penurunan  lebih  lambat karena sebagian panas yang sebelumnya tersimpan pada  bebatuan  mulai  dilepaskan  perlahan-lahan. Dari  sini  dapat  disimpulkan  bahwa  jumlah  total energi  panas  yang  dihasilkan  kolektor  tetap  sama meskipun temperatur maksimum lebih rendah pada kolektor  dengan  tambahan  bahan  penyimpan panas.

## KESIMPULAN
Dari penelitian ini disimpulkan hal-hal sebagai berikut:
1. Penggunaan  bahan  penyimpan  panas  mampu menstabilkan  temperatur  aliran  udara  ketika terjadi fluktuasi intensitas radiasi matahari.
2. Temperatur  maksimum  udara  panas  yang keluar  dari  kolektor  dapat  diturunkan  12 o C  – 18 o C sehingga cukup aman untuk menghindari kerusakan benih akibat kelebihan panas.
3. Penambahan  bahan  penyimpan  panas  akan menyerap  kelebihan  energi  ketika  intensitas radiasi matahari
maksimum dan melepaskannya kembali ketika terjadi penurunan temperatur keluar kolektor.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Firmasnyah  B,  A  Firdaus,  2011. Kaji Eksperimental Alat Pengering Kerupuk Tenaga  Surya  Tipe  Box  Menggunakan Konsentrator Cermin Datar. Prosiding
Seminar  Nasional  AVoER  ke-3,  26  s-d  27 Oktober 2011. Palembang.
2. Ismail  T,  Anton  K,  2011. Rancang  Bangun Alat  Pengering  Ubi  Kayu  Tipe  Rak  Dengan Memanfaatkan Energi Surya. Prosiding Seminar  Nasional  AvoER  ke-3,  26-27 Oktober 2011. Palembang.
3. Budiman  Sudia,  2010. Unjuk  Kerja  Kolektor Surya Plat Datar Menggunakan Konsentrator Dua  Cermin  Datar .  Dinamika,  ISSN:2085- 8817 hal.85-90.
4. Sarkar,  M.A.R.  and  Saleh,  T.,  2002. Performance Study of A PV Operated Forced Convection  Solar  Energy  Dryer .  The  8th International  Symposium  for  Renewable Energy  Education,  Orlando  University  of Florida, August 4-8, 2002.
5. Jensen ,  S.O.,  2002. Solar  drying  in  Ghana  – Final  report .  Solar  Energy  Centre  Denmark, Danish  Technological  Institute.  ISBN  87- 7756-659-9.