1) Prodi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura
2,3) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tanjungpura email: 1) rinjani_s@yahoo.com, 2) syaifur.rahman@yahoo.com, 3) usmanagani@gmail.com
Abstrak– Kalimantan Barat dilalui Garis Khatulistiwa dimana surya  menyinari selama 10-15 jam/hari. Energi surya diserap langsung  oleh  sistem  pemanas  surya.  Energi  panas  yang dihasilkan  dapat  digunakan  sebagai  sumber  panas  dalam menghasilkan  bahan  bakar    terbarukan  misalnya  bioetanol dan  biodiesel.    Implementasi  untuk  gagasan  di  atas  dapat berupa  teknologi  pemanas  surya  yang  sederhana,  tanpa memerlukan  energi  listrik,  biaya  operasi  murah  dan  ramah lingkungan.    Tujuan  penelitian  ini  adalah  merancang  dan menguji pemanas air surya.  Pemanas surya dirancang bertipe datar  dengan  media  pemanas  berupa  air.  Pemanas  surya terdiri  dari  kolektor  panas  dan  tangki  penampung  air  yang terbuat  dari  bahan stainlees  steel dan  polistiren  sebagai isolator.  Hasil  rancang  diperoleh  pemanas  air  surya berkapasitas  50  liter  yang  diuji  selama  3  hari  dan  mampu menghasilkan  temperatur  air  maksimal  sebesar  53 o C  pada intensitas cahaya rata-rata sebesar 1426 lux.
Kata  Kunci:  Energi  terbarukan,  intensita  cahaya,  khatulistiwa, pemanas, surya

## I. P ENDAHULUAN
Sumber energi terbarukan yaitu energi surya dihasilkan oleh proses peleburan nuklir oleh hidrogen menjadi helium dan menghasilkan laju massa pengosongan sebesar 4,7x10 6 ton/s  [1].  Dewasa  ini  panas  surya  telah  diaplikasikan sebagai  sumber  energi  untuk  mesin  pembangkit,  mesin pendingin,  alat  penukar  panas,  dan  sistem  air  panas  di perkotaan. Berdasarkan data Ditjen Listrik dan Pengembangan  Energi,  kapasitas  terpasang  listrik  tenaga surya  di  Indonesia  baru  mencapai  0,88  MW  dari  potensi yang  tersedia  sebesar  1,1  x  10 9 MW  [2].  Pemanfaatan energi panas surya diaplikasikan dengan teknologi pemanas air  surya  yang  menggunakan  medium  pemanas  berupa fluida air [3].
Pemanas  air  surya  dapat  digolongkan  menjadi  2  jenis yaitu  pemanas  pasif  dan  pemanas  aktif.  Pemanas  pasif murni mengandalkan panas matahari dan tidak menggunakan listrik. Sedangkan pemanas aktif memanfaatkan pompa dan sistem control tenaga listrik serta dilengkapi  dengan emergency  back-up .  Pemanas  air  surya pasif  memiliki  2  bagian,  yaitu  panel  kolektor  dan  tangki penyimpan  air  yang  saling  terhubung  dengan  dua  pipa. Pada  panel  kolektor  yang  ditutup  oleh  kaca,  didalamnya terdapat  serangkaian  pipa  tembaga  sebagai  jalannya  air dengan  sirip-sirip  sebagai  penyerap  panas  [4].  Tangki penyimpanan  digunakan  untuk  menyimpan  air  setelah dipanaskan agar panasnya bertahan lama.
Ada  tiga  tipe  panel  kolektor  yang  paling  banyak diaplikasikan  yaitu  kolektor  tipe  datar,  kolektor  dengan sistem  penyimpanan  terintegrasi  dan  kolektor  berbentuk
pipa  [5].  Panel  kolektor  tipe  datar  dapat  menggunakan bahan-bahan  yang  bermassa  ringan  dan  sederhana  dengan absorber panas berlapis hitam (gelas atau polimer) sehingga dapat  menghasilkan  efisiensi  penyerapan  energi  surya sebesar 60%.
Pemanas  air  panel  surya  merupakan  aplikasi  profit pemanfaatan  panel  surya.  Sistem  sederhana  pemindah panas  dengan  kolektor  berbentuk  piring  datar  atau  pipa dipasang secara bertingkat-tingkat dan horizontal pada atap bangunan  dapat  menghasilkan  suhu  pemanasan  100-160 o C sedangkan  kolektor  konsentrasi  ( Fresnel ,  bak  parabola, menara dan oven)  dapat  mencapai suhu pemanasan  hingga 250 o C  [6].  Penelitian  yang  telah  disajikan  Ogie  dkk.  [7] temperatur  maksimum  dan  temperatur  kolektor  yang mampu  dicapai  oleh  pemanas  air  surya  dengan  kolektor bertipe datar adalah 55 o C dan 51 o C pada 1480 W/m 2 . Tujuan  penelitian  ini  adalah  merancang  dan  menguji Pemanas  Air  Surya  Tipe  Datar  yang  dapat  digunakan sebagai  sumber  panas  untuk  produksi  energi  terbarukan sebagai  contoh  biodiesel  dan  bioetanol.  Pemanas  air  surya dibuat  menggunakan  material  yang  ringan  dan  lebih ekonomis. Selain itu pula pemanas air dirancang sederhana sehingga  lebih  mudah  untuk  dioperasikan.  Indikator  yang diuji  adalah  temperatur  tangki  penyimpanan  air  dan intensitas  cahaya  surya.  Aplikasi  dari  teknologi  ini diharapkan  dapat  meningkatkan  kemandirian  masyarakat dalam  pemenuhan  kebutuhan  energi,  khususnya  daerah pedalaman  dan  perbatasan  yang  sering  mengalami  krisis bahan  bakar  dan  belum  teraliri  listrik.  Selain  itu  pula, pemanfaatan teknologi ini dapat mengurangi ketergantungan  masyarakat  terhadap  kebutuhan  bahan bakar fosil.

## II. METODELOGI PENELITIAN

## 2.1 Bahan dan Alat
Pemanas  air  surya  yang  dirancang  memiliki  kolektor surya  berbentuk  datar.  Kolektor  surya  berbentuk  datar dengan  penutup  kaca  dalam  kotak  isolator  bewarna  hitam. Berikut rangkaian pemanas air surya yang dirancang, dapat di lihat pada gambar 1.
Penggunaan  bahan  dan  rangkaian  yang  tepat  akan meminimalisir  kehilangan  panas  pada  kolektor  surya  [8]. Data spesifikasi material pemanas air surya yang dirancang disajikan pada Tabel 1.

## Rancang Bangun Pemanas Air Surya Tipe Datar
Rinjani Rakasiwi 1) , Syaifurrahman 2) , dan Usman A Gani 3)
Gambar 1 .  Rancangan pemanas air surya: (1) Tangki penyimpanan; (2) Kolektor surya; (3) Pipa perpindahan panas; (4) Pipa aliran atas; (6) Pipa aliran bawah
Tabel 1. Spesifikasi pemanas air surya
Bagan Bahan Tangki penyimpan air Tabung: Stainlees steel Isolator  Polistiren Pipa kolektor Stainless steel Penutup Kaca akrilik Absorber Polistiren hitam Pipa aliran Stainless steel 2.2  Prosedur
Tahapan  penelitian  terdiri  dari  pembuatan  pemanas  air surya  tipe  datar  dan  uji  coba    pemanas  air  surya.  Uji  coba pemanas  air  surya  dilakukan  selama  3  hari  dengan  waktu pemanasan  selama  6  jam.  Indikator  yang  diukur  adala temperatur tangki dan intensitas cahaya surya.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Pemanas air surya
Pemanas air dirancang mengguanakn bahan yang lebih ekonomis dan dapat dioeparasikan dengan mudah, sehingga dapat  menekan  biaya  produksi  alat  dan  Pemanas  air  surya yang  dirancang  terdiri  dari  surya  kolektor  dan  tangki penyimpanan  air.  Surya  kolektor  terdiri  atas  beberapa bagian yaitu:
- 79 -
.  Rancangan pemanas air surya: (1) Tangki penyimpanan; (2) Kolektor surya; (3) Pipa perpindahan panas; (4)
Pipa aliran atas; (6) Pipa aliran bawah

## Spesifikasi pemanas air surya
Ukuran (pxl)cm Tabung: Stainlees 70 x 30 70 x 2,5 70 x 100 70 x 100 150 x2,5
Tahapan  penelitian  terdiri  dari  pembuatan  pemanas  air surya  tipe  datar  dan  uji  coba    pemanas  air  surya.  Uji  coba pemanas  air  surya  dilakukan  selama  3  hari  dengan  waktu pemanasan  selama  6  jam.  Indikator  yang  diukur  adalah temperatur tangki dan intensitas cahaya surya.

## PEMBAHASAN
Pemanas air dirancang mengguanakn bahan yang lebih ekonomis dan dapat dioeparasikan dengan mudah, sehingga dapat  menekan  biaya  produksi  alat  dan  Pemanas  air  surya dirancang  terdiri  dari  surya  kolektor  dan  tangki penyimpanan  air.  Surya  kolektor  terdiri  atas  beberapa
1. Pipa perpindahan panas dibuat dari bahan sehingga dapat mengurangi laju korosi dan panas dapat diserap dengan baik oleh pipa.
2. Penutup  luar  dibuat  dari  bahan  kaca  akrilik,  sehingga dapat mengoptimlakan energi surya yang diserap.
3. Lapisan  hitam  dibuat  dari  bahan  polistiren  yang  dicat hitam  dimaksudkan  untuk  meningkatan  penyerapan energi panas oleh air dalam pipa pada  pemans air (emitivitas lapisan hitam = 1).
Tangki  penyimpanan  air  dibuat  dari  bahan steel dan  lapisan  isolator  yang  terdiri  dari  busa  dan alumunium foil . Lapisan isolator diharapkan dapat meredam panas air sehingga mengurangi energi panas yang hilang lingkungan.  Air  dalam  pipa  menyerap  panas  dari  surya sehingga temperatur air  naik. Perbedaan densitas antara air panas  dan  air  dingin,  sehingga  air  panas  mengalir  ke  atas dan  air  dingin  mengalir  ke  bawah.  Hal  ini  berkelanjutan sehingga  membentuk  sirkulasi.  Sehingga  tanpa  bantuan tenaga pompa air dapat mengalir.
Gambar 2 . Sistem Panas Air Surya hasil rancangan
Radiasi  yang  dipancarkan  permukaan  pemanas merupakan  radiasi  dengan  gelombang  yang  panjang.  Kaca memiliki sifat tak tembus dengan cahaya panas pada radiasi gelombang  panjang  sehingga  panas  dapat  masuk.    Radiasi surya  masuk  ke  kolektor  melalui  penutup  trans akrilik)  dan  mencapai  absorber  dimana  radiasi  diubah menjadi bentuk energi panas. Bahan dengan kondukstivitas panas  yang  baik  dibutuhkan  untuk  memindahkan  panas yang  terkumpul  ke  pipa  kolektor  untuk  dihantarkan  keair. Absorber  berupa  polistiren  ringan berfungsi  untuk  mengurangi  kehilangan  energi  radiasi. Pelapisan  warna  hitam  pada  permukaan  absorber  dapat mengurangi  kehilangan  energi  radiasi  sebesar  4%  hingga 7% [9].

## Rancang Bangun Pemanas Air Surya Tipe Datar (R. Rakasiwi, Dkk)
Pipa perpindahan panas dibuat dari bahan stainless steel sehingga dapat mengurangi laju korosi dan panas dapat pa.
Penutup  luar  dibuat  dari  bahan  kaca  akrilik,  sehingga dapat mengoptimlakan energi surya yang diserap.
Lapisan  hitam  dibuat  dari  bahan  polistiren  yang  dicat hitam  dimaksudkan  untuk  meningkatan  penyerapan energi panas oleh air dalam pipa pada  pemans air surya (emitivitas lapisan hitam = 1).
Tangki  penyimpanan  air  dibuat  dari  bahan stainless dan  lapisan  isolator  yang  terdiri  dari  busa  dan . Lapisan isolator diharapkan dapat meredam panas air sehingga mengurangi energi panas yang hilang ke lingkungan.  Air  dalam  pipa  menyerap  panas  dari  surya sehingga temperatur air  naik. Perbedaan densitas antara air panas  dan  air  dingin,  sehingga  air  panas  mengalir  ke  atas dan  air  dingin  mengalir  ke  bawah.  Hal  ini  berkelanjutan
asi.  Sehingga  tanpa  bantuan tenaga pompa air dapat mengalir.
. Sistem Panas Air Surya hasil rancangan
Radiasi  yang  dipancarkan  permukaan  pemanas merupakan  radiasi  dengan  gelombang  yang  panjang.  Kaca memiliki sifat tak tembus dengan cahaya panas pada radiasi gelombang  panjang  sehingga  panas  dapat  masuk.    Radiasi surya  masuk  ke  kolektor  melalui  penutup  transparan  (kaca akrilik)  dan  mencapai  absorber  dimana  radiasi  diubah menjadi bentuk energi panas. Bahan dengan kondukstivitas panas  yang  baik  dibutuhkan  untuk  memindahkan  panas yang  terkumpul  ke  pipa  kolektor  untuk  dihantarkan  keair.
ringan  yang  dicat  warna  hitam berfungsi  untuk  mengurangi  kehilangan  energi  radiasi. Pelapisan  warna  hitam  pada  permukaan  absorber  dapat mengurangi  kehilangan  energi  radiasi  sebesar  4%  hingga

## 3.2 Uji coba pemanas air surya
Air  dalam  pipa  menyerap  panas  dari  surya  sehingga temperatur air naik. Perbedaan densitas antara air panas dan air  dingin,  sehingga  air  panas  mengalir  ke  atas  dan  air dingin  mengalir  ke  bawah.  Hal  ini  berkelanjutan  sehingga membentuk sirkulasi.
Gambar 3 . Proses pengambilan data pemanas air surya
Uji coba dilaksanakan pada bulan terjadinya fenomena titik  kulminasi  surya  di  Kota  Pontianak.  Kulminasi  adalah fenomena  dimana  posisi  surya  tepat  berada  di  garis khatulistiwa.  Hal  ini  juga  dapat  meningkatkan  intensitas cahaya yang diserap oleh pemanas air surya. Selain itu pula untuk  meningkatkan  temperatur  air  panas  maka  di  reaktor ditambahkan  elemen  pemanas.  Elemen  pemanas  ini dijalankan  menggunkan  energi  listrik  searah  dari  panel surya.
Beberapa  hal  yang  dapat  mempengaruhi  tidak optimumnya temperatur air yang diperoleh adalah:
1. Sinar  surya  yang  menyinari  bumi  tidak  stabil  selama waktu percobaan.
2. Panas yang diserap sebagian hilang ke lingkungan
Pemanas  air  surya  ditempatkan  pada  atap  bangunan supaya  sinar  surya  dapat  diserap  secar Berdasarkan  hasil  pengamatan  yang  dilkaukan  selama  3 hari,  setiap  hari  mulai  pukul  9.00  hingga  13.00  diperoleh data yang disajikan pada Tabel 2.
panas  dari  surya  sehingga temperatur air naik. Perbedaan densitas antara air panas dan air  dingin,  sehingga  air  panas  mengalir  ke  atas  dan  air dingin  mengalir  ke  bawah.  Hal  ini  berkelanjutan  sehingga
data pemanas air surya
Uji coba dilaksanakan pada bulan terjadinya fenomena titik  kulminasi  surya  di  Kota  Pontianak.  Kulminasi  adalah fenomena  dimana  posisi  surya  tepat  berada  di  garis khatulistiwa.  Hal  ini  juga  dapat  meningkatkan  intensitas iserap oleh pemanas air surya. Selain itu pula untuk  meningkatkan  temperatur  air  panas  maka  di  reaktor ditambahkan  elemen  pemanas.  Elemen  pemanas  ini dijalankan  menggunkan  energi  listrik  searah  dari  panel
Beberapa  hal  yang  dapat  mempengaruhi  tidak optimumnya temperatur air yang diperoleh adalah:
Sinar  surya  yang  menyinari  bumi  tidak  stabil  selama
Panas yang diserap sebagian hilang ke lingkungan.
Pemanas  air  surya  ditempatkan  pada  atap  bangunan supaya  sinar  surya  dapat  diserap  secara  optimal. Berdasarkan  hasil  pengamatan  yang  dilkaukan  selama  3 hari,  setiap  hari  mulai  pukul  9.00  hingga  13.00  diperoleh
Tabel 2 . Data hasil uji pemanas air surya
Hari ke - Waktu Temperatur air ( o C) I 09.00 39,60 10.00 48,40 11.00 53,30 12.00 54,40 13.00 53,60 II 09.00 38,80 10.00 46,00 11.00 52,00 12.0 0 54,20 13.00 53,10 III 09.00 31,60 10.00 42,30 11.00 46,10 12.00 48,20 13.00 52,60
Temperatur  air  yang  lebih  tinggi  dapat  dihasilkan dengan  meningkatkan  konsentrasi  radiasi  cahaya  ke permukaan  absorber  [10].  Kolektor  surya  harus  terpasang dengan  sudut  kemiringan  yang  tepat  menghadap  sinar surya.  Pada  pemanas  air  yang  dirancang  sudut  kemiringan kolektor surya sebesar 30 o .

## IV. KESIMPULAN
Pemanas  air  surya  tipe  datar  yang  telah  dirancang memiliki  dua  bagian  yaitu  kolektor  panas  dan  tangki penampungan  air  panas.  Pemanas  air  surya  menggunakan bahan yang bermassa ringan dan dirangkai secara sederhana sehingga  mudah  untuk  dioperasikan. pemanas air surya diperoleh temperatur maksimum air yaitu 53 o C pada intensitas cahaya 1426 lux.

## UCAPAN TERIMA
Pendana penelitian teknologi terapan dari Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi

## DAFTAR PUSTAKA
[1]    H.  Bradke,  C.  Doetsch,  H.  Huhn,  dkk.,  Researching:  energi, brochure,  Aliance  of  Scientific  Organizations,  Germany, 2011.
[2]  SSI,  “Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya:  Solar  Surya Indonesia”,  Ditjen  Listrik  dan  Pengembangan  Energi, Jakarta, 2015.

## Rancang Bangun Pemanas Air Surya Tipe Datar (R. Rakasiwi, Dkk)
. Data hasil uji pemanas air surya
Temperatur air Intensitas Cahaya
(lux) 732,00 1118,00 1193,00 1172,00 1426,00 782,00 971,00 1164,00 1122,00 162,30 744,00 1062,00 1156,00 1029,00 1090,00
Temperatur  air  yang  lebih  tinggi  dapat  dihasilkan dengan  meningkatkan  konsentrasi  radiasi  cahaya  ke permukaan  absorber  [10].  Kolektor  surya  harus  terpasang sudut  kemiringan  yang  tepat  menghadap  sinar surya.  Pada  pemanas  air  yang  dirancang  sudut  kemiringan

## KESIMPULAN
Pemanas  air  surya  tipe  datar  yang  telah  dirancang memiliki  dua  bagian  yaitu  kolektor  panas  dan  tangki panas.  Pemanas  air  surya  menggunakan bahan yang bermassa ringan dan dirangkai secara sederhana sehingga  mudah  untuk  dioperasikan.  Hasil  uji  coba pemanas air surya diperoleh temperatur maksimum air yaitu
C pada intensitas cahaya 1426 lux.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pendana penelitian teknologi terapan dari Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
H.  Bradke,  C.  Doetsch,  H.  Huhn,  dkk.,  Researching:  energi, brochure,  Aliance  of  Scientific  Organizations,  Germany,
“Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya:  Solar  Surya Indonesia”,  Ditjen  Listrik  dan  Pengembangan  Energi,
[3]    Verma,  Abhishek,  Kumar  dan  Vishal,  “Solar  Water  Heating System”,  IJRAME. Vol 3 Issue 1, pp 53-63, 2015.
[4] Weiss W, “Solar Thermal, State of the art, Application Areas and  Preview  of  Technology  Development”,  IEA  Solar Heating  and  Cooling  Roadmap  Workshop,  28-29  April,
Paris. 2015
[5]    Okafor  dan    Basil,    “Thermo  Siphon  Solar  Water  Heater”. IJET, vol.3 no.3, 2013.
[6]  Gangane,  S.D,  Bhere,  S.H,  dkk,  “Economical  Solar  Water Heater ,” IOSR- JMCE, pp 68-71, 2017.
[7]  Ogie  dkk,“  Design  and  construction  of  Solar  water  heater based on the thermo siphon principle, JFREA, vol. 3. 2013.
[8]   C. Homola, “Solar Domestic Hot Water Heating Systems Design, Installation and Maintenance’, Solar Rating and Certification Corporation, 2014.
[9]  C.  Philibert,  “Solar  Energi  Perspectives,  Renewable Energi  Technologies”,  French:  International  Energi Agency, 2014.
[10]  Tarquini,  Pietro,  “Hydrogen  and  Fuels  Production  by  Solar Thermochemical Cycle”,  Energy and Sustainable Economic Development, Itali, 2011.