## STUDI EKSPERIMEN BENTUK KACA PENUTUP UNTUK MENINGKATKAN PRODUKTIFITAS DAN EFISIENSI SOLAR STILL
Nova Risdiyanto Ismail 1 , Andi Hardianto 2
1 Jurusan Teknik Mesin Universitas Widyagama Malang
2 Jurusan Teknik Industri Universitas Widyagama Malang
E-mail : novarislampung@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Based  on  the  previous  research,  it’s  needed  a  research  on  the  development  of  solar  distillation model. The development of a concrete absorbed plate with fin has been conducted and resulted on improving productivity and efficiency of solar still. The development is continued by making a model using the glass covered model  with roof shape and V. Experimental method is used in this work. Absorbent plate from concrete with fins models and some gravel are used in this solar still research. The concrete composition is determined by two parts of iron sand and one part of PCC cement. The cover glass design is determined by roof model, V model and conventional model (flat model). Water volume is designed as varied variables. The results show that V model can increase the productivity of  freshwater  and  efficiency  of  the  solar  still  compared  with  roof  model  and  conventional  model under different water volume. The absorber plate temperature, water temperature and cover glass temperature satisfy the solar radiation pattern.
Keywords: solar distillation, cover glass shape, water volume

## 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. Kekeringan  yang  melanda  di  sebagian  besar wilayah di Jatim, membuat Gubernur menetapkan sebagai  bencana.  Daerah  berpotensi  kekeringan terutama di daerah pesisir pantai wilayah Madura (Bangkalan, Sampang, Sumenep dan Kali Anget) [1].  Kondisi  demikian  diperlukan  usaha  untuk memenuhi  kebutuhan  air  bersih,  terutama  untuk kebutuhan  rumah  tangga.  Didaerah  pantai  dan kepulauan  terdapat  sumber  air  yang  berlimpah yaitu air laut yang dapat dimanfaatkan menjadi air tawar  melalui  proses  penyulingan  atau  distilasi dengan  memanfaatkan  energi  matahari.  Proses penyulingan  tersebut  membutuhkan  teknologi tepat guna, yaitu solar distillation . Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan  kinerja solar  still ,  khususnya tentang  kaca  penutup.  Berbagai  upaya  untuk meningkatkan  kinerja solar  still yaitu:  meneliti solar still tipe V menggunakan penambahan pelat penyerap  arang  dan  cermin  [2].  Menghasilkan efisiensi solar still 24,47%  tanpa arang,  30,05% dengan arang, 11.92% dengan cermin dan 14.11% dengan  cermin  dan  arang.  Menggunakan cover model  atap  atau  dua  sisi  dapat  meningkatkan produktifitas dan efisiensi solar still [3].
Penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan  volume  air  suling  hasil  destilasi melalui  penambahan  salah  satu  komponen  dari sistem  destilasi  yaitu  pada  bagian  kondensor dengan  menggunakan  sistem  blower,  melihat pengaruh  variasi  kecepatan  blower  terhadap kapasitas produksi air hasil destilasi, variasi debit air pendingin terhadap kapasitas produksi air hasil destilasi  serta  menentukan  pH  dan  salinitas  air hasil  destilasi  [4].  Berdasarkan  hasil  uji  di laboratorium menunjukkan bahwa tingkat keasaman (pH) air hasil destilasi bervariasi mulai dari 6,1 sampai 7,1 dan salinitas air hasil destilasi berada  antara 0,1  – 0,5.  Penelitian  dengan  tujuan untuk  mengetahui  pengaruh solar  distillation bertingkat  terhadap  produktifitas  air  tawar  dan kualitas garam. Penelitian menghasilkan; produksi air kondensat (tawar) dan garam meningkat seiring dengan  jumlah  tingkat solar  distillation [5]. Efisiensi  solar  still  cenderung  menurun  seiring dengan  jumlah  tingkat solar  distillation .  Kualitas air  yang  dihasilkan,  mempunyai  keasaman  (pH) rata-rata  7  dan  cenderung  netral,  sehingga  layak untuk  dimanfaatkan  manusia.  Kandungan  garam (Nacl)  relatif  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan garam  grasak  hasil  petani  garam.  Meneliti solar still ganda  untuk  memanfaatkan  panas  evaporasi [6].  Dengan  variasi  menggunakan solar  still tipe ganda,  penambahan  batu  granit  hitam,  dan
penambahan  tabung  vakum.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa,  air distillation meningkat dengan  penambahan  tabung  vakum  sebesar  56% dan  dengan  penambahan  tabung  vakum  dan  batu granit hitam 65%. Meneliti solar still menggunakan  kaca  penutup  tunggal  dengan penambahan  pendingin  pada  kaca  penutup  [7]. Menghasilkan  tanpa  menggunakan  pendingin diatas  kaca  penutup  menghasilkan  efisiensi  lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan pendingin diatas kaca penutup.
Berbagai penelitian tentang pelat penyerap menggunakan material beton cor yaitu: komposisi pelat penyerap beton cor dan ketebalan beton cor [8];  jenis  pasir:  pasir  lumajang,  pasir  tumpang, pasir  galian  dan  pasir  besi;  jenis  batu:  batu cor/seleb,  batu  lumajang,  batu  tumpang  dan  batu galian dan jenis/merk semen: semen gresik, semen tigaroda,  semen  holcim  dan  semen  Puger-Jember [9];  menggunakan  pasir  besi  pada  beton  cor  dan warna permukaan [10]; komposisi beton cor (pasir besi,  semen  puger  dan  batu  cor/seleb)  [11]; menggunakan  pelat  penyerap  beton  cor  dengan perlakuan  penekanan  dan  memberikan  lapisan tembaga,  kuningan  dan  almunium  pada  pelat penyerap beton cor [12].
Berdasarkan penelitian terdahulu, diperlukan penelitian tentang pelat penyerap untuk meningkatkan kinerja solar distillation . Pengembangan  pelat  penyerap  ( absorber )  beton cor  menggunakan  material  pasir  besi  dan  semen PCC  dengan  model  sirip  dan  gelombang. Permukaan  model  sirip  dan  gelombang  dapat memperluas  permukaan  pelat  penyerap,  sehingga dapat  meningkatkan  energi  radiasi  matahari  yang diserap.    Beton  cor  merupakan  material  porous, sehingga  air  laut  dapat  masuk  pada  material.  Air laut  yang  masuk  dalam  bentuk  lapisan  tipis, sehingga  memudahkan  proses  evaporasi.  Kondisi demikian  dapat  meningkatkan  produktifitas  dan efisiensi solar still .

## Tinjauan Pustaka
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 (2.1) dari Duffie [13], sebagai berikut:
t e i G q   (%) ………………..   (1)
Panas  yang dibutuhkan  untuk evaporasi- kondensasi  pada  luasan  tertentu  [13],  sebagai berikut:
A h m q fg p e .  (kW/m 2 )…….… (2)
Untuk  menghitung  radiasi  total  harian pada solar  still ,  dari  Lempoy  (2004),  sebagai berikut:


1000000 60 t
s xG tx
G  (MJ/m 2 )….. (3)
Untuk  efisiensi  harian  yang  dihasilkan oleh solar  still secara  eksperimen,  dari  Duffie
(1980), sebagai berikut:
% 100 .
A G h m s fg p i  
……(4)

## Produktifitas solar still
Perkalian  waktu  operasi  dari solar  still , kapasitas produksi air tawar dapat dihitung dengan persamaan  (2.11)  dari  Duffie  (1980),  sebagai berikut:
t h q m fg e
D  (kg/m 2 )................(5)
dengan:
i  =  Efisiensi solar still (%)
. p m =  Laju aliran masa produk destilasi perhari
(kg/hari)
h fg =   Panas laten penguapan (kJ/kg) G t =   Radiasi total matahari (W/m 2 ) G s =   Radiasi total matahari harian (MJ/m 2 ) A =   Luasan dari basin (m 2 ) q e =   Panas  yang  dibutuhkan  untuk  evaporasi
(kW/m 2 ) t =   Interval waktu pengambilan data (menit)

## Metode Penelitian
Peralatan Penelitian
(a) (b) Gambar 1. (a) Kaca penutup model V (b) model Atap

## Prosedur pengujian
Adapun  prosedur  pengambilan  data  sebagai berikut:
1. Pembuatan  peralatan solar  distillation model kaca penutup model V, Atap dan konvensional.
2. Persiapan peralatan ukur menggunakan thermocouple .
3. Set  Up  komputer  untuk  pengambilan  data temperatur setiap 10 menit. Pengambilan data temperatur  dilakukan  selama  23  jam  yaitu mulai  jam  07.00  WIB  sampai  dengan  jam 06.00 WIB hari berikutnya.
4. Pengambilan data produktifitas pada jam 17.00 WIB dan jam 6 pagi pada hari berikutnya.
5. Pengambilan data radiasi matahari
menggunakan pyranometer .

## Hasil dan Pembahasan
1. Pengaruh  bentuk  kaca  penutup  dengan variasi  volume  air  terhadap  temperatur pelat penyerap
Dari  data  yang  diperoleh,  kemudian  dirata- rata dan dapat dibuat Gambar 2 sebagai berikut:
Gambar 2. grafik bentuk kaca penutup dengan variasi volume air terhadap temperatur pelat penyerap
Dari  Gambar  2  terlihat  temperatur  pelat penyerap  pada  volume  air  1,  1.5  dan  2  (liter) membentuk  pola  yang  sama  dengan  intensitas radiasi matahari.
Pada  volume  yang  kecil,  permukaan  pelat penyerap  dan  kerikil  menerima  panas  radiasi matahari, kemudian ditransfer ke air laut. Air laut yang  berada  didalam  pelat  penyerap  dan  batu kerikil berbentuk lapisan tipis sesuai dengan besar lubang  pori-pori  dan  kemampuan  pelat  penyerap dalam menyerap air. Dengan demikian temperatur pelat  penyerap  dapat  mengikuti  pola  intensitas radiasi matahari.
Sedangkan  dengan  volume  air  yang  besar (permukaan air laut sejajar dengan pelat penyerap) intensitas radiasi matahari dapat diterima langsung oleh  pelat  penyerap  dan  air  laut.  Selain  itu  panas dari  pelat  penyerap  ditransfer  secara  konveksi  ke air laut yang berada di sampingnya. Air laut dalam jumlah  besar  dapat  menyerap  panas  dari  pelat penyerap  dalam  jumlah  yang  besar  juga.  Namun demikian  temperatur  pelat  penyerap  masih  tetap mengikuti pola intensitas radiasi matahari.
Temperatur  pelat  penyerap  menggunakan kaca penutup  model V memiliki temperatur  yang lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  temperatur dengan kaca penutup model atap dan
konvensional.  Kondisi  demikian  disebabkan  oleh kaca penutup  model V  memiliki jarak yang lebih dekat dengan pelat penyerap.
2. Pengaruh  bentuk  kaca  penutup  dengan variasi  volume  air  terhadap  temperatur air dalam basin
Dari  data  yang  diperoleh  kemudian  dirata- rata dan dapat dibuat Gambar 3 sebagai berikut:
Gambar 3. grafik bentuk kaca penutup dengan variasi volume air terhadap temperatur air dalam basin
Dari Gambar 3 terlihat temperatur air dalam basin mempunyai  pola  yang  sama  dengan temperatur  pelat  penyerap  dan  radiasi  matahari. Pola  yang  sama  tersebut  disebabkan  oleh temperatur  air  dalam basin sangat  dipengaruhi oleh  temperatur  pelat  penyerap  dan  radiasi matahari.
Tingginnya  temperatur  air  dalam basin merupakan indikasi tingginya penguapan. Penguapan  yang  tinggi  merupakan  indikasi tingginya  produktivitas  uap  untuk  diproses menjadi air kondensat pada kaca penutup.
3. Pengaruh  bentuk  kaca  penutup  dengan variasi  volume  air  terhadap  temperatur kaca penutup
Dari  data  yang  diperoleh  kemudian  dirata- rata dan dapat dibuat Gambar 4 sebagai berikut:
Gambar 4. grafik bentuk kaca penutup dengan variasi volume air terhadap temperatur kaca penutup
Kaca  penutup  merupakan  peralatan  yang berfungsi  sebagai  tempat  proses  kondensasi  dan isolator.  Kaca  penutup  mentransfer  intensitas radiasi  matahari  sebesar  ±  88  %,  sehingga  nilai absorbtansinya  kecil.  Intensitas  radiasi  matahari sebesar  88%  diterima  oleh  pelat  penyerap.  Pelat penyerap  mentransfer  panas  ke  air  laut,  sehingga terjadi proses penguapan. Uap air menempel pada permukaan  bawah  kaca  penutup,  sehingga mempengaruhi temperatur kaca penutup. Pengaruh  jumlah  uap  dan  temperatur  pelat penyerap  pada  kaca  penutup  lebih  besar dibandingkan  dengan  intensitas  radiasi  matahari yang di serap kaca penutup. Dengan demikian pola pada  Gambar  4  lebih  banyak  dipengaruhi  oleh jumlah  uap,  temperatur  pelat  penyerap  dan temperatur lingkungan.
4. Pengaruh  bentuk  kaca  penutup  dengan variasi volume air terhadap produktifitas air tawar
Dari  data  yang  diperoleh  kemudian  dirata- rata dan dapat dibuat tabel  seperti  yang disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Produktifitas hasil penelitian
Produktifitas (liter/m 2 /hari)
Vol. Air V ATAP  Datar Rad.Harian 1 3.5 3.5 3.4 15.1 1.5 3.3 3.2 3.1 14.8 2 3.1 3.1 3.0 14.6
Kemudian dapat dibuat grafik yang disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5 grafik bentuk kaca penutup dengan variasi volume air terhadap produktivitas air tawar
Produktivitas  air  tawar  dipengaruhi  oleh jumlah  penguapan,  sedangkan  jumlah  penguapan tergantung  dari  temperatur  air  dalam basin .  Pada volume air laut dalam basin yang kecil, kenaikan temperatur menjadi  lebih  cepat  dibandingkan dengan  volume  air  laut  yang  lebih  besar volumenya.  Dengan  demikian  semakin  kecil
volume  air  dalam basin, maka  perubahan  proses penguapan  menjadi  semakin  lebih  cepat.  Proses penguapan yang lebih cepat dapat menjadi indikasi peningkatan produktivitas air kondensat/tawar.
Model  kaca  penutup  dengan  bentuk  V memiliki  produktivitas  air  kondensat  lebih  besar dibandingkan dengan model atap dan konvensional.  Kondisi demikian disebabkan oleh luasan  kaca  penutup,  lintasan  aliran  uap  menjadi pendek dan aliran air kondensat cepat.
Tabel 2. Produktifitas solar still [14]
5. Pengaruh  bentuk  permukaan  dengan variasi  volume  air  terhadap  temperatur air di atas pelat penyerap
Dari  data  yang  diperoleh  data,  kemudian dirata-rata dan dapat dibuat tabel sebagai berikut:
Tabel 3. Efisiensi Solar Still
Tabel Efisiensi (%) Liter V ATAP Datar Rad.Harian 1.0 55.1 54.2 52.9 15.1 1.5 52.3 51.3 50.3 14.8 2.0 50.3 49.7 48.4 14.6
Dari tabel tersebut kemudian dapat dibuat gambar
6 sebagai berikut:
Gambar 6. Grafik bentuk bentuk kaca penutup dengan variasi volume air terhadap efisiensi solar still
Dari  Gambar  6,  terlihat  semakin  besar volume air laut yang di masukkan kedalam basin
atau  diatas  permukaan  pelat  penyerap,  maka semakin  kecil  efisiensi  yang  dihasilkan.  Kondisi demikian  disebabkan  oleh  semakin  besar  volume air laut, maka produktivitas air kondensat semakin kecil.  Sehingga  produktivitas  air  kondensat semakin  besar,  maka  efisiensi solar  still semakin besar pula.
Dari  Gambar  6,  terlihat  bentuk  permukaan model  V  mempunyai  efisiensi solar  still lebih tinggi  dibandingkan  dengan  bentuk  atap  dan konvensional.  Kondisi  demikian  disebabkan  oleh produktivitas air kondensat lebih tinggi.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  dapat  disimpulkan  sebagai berikut:
1. Temperatur  pelat  penyerap,  air  dalam basin dan  temperatur  kaca  penutup  menggunakan bentuk  kaca  penutup  model  V  lebih  tinggi dibandingkan model atap dan konvensional.
2. Produktifitas  air  tawar  menggunakan  bentuk kaca penutup model V lebih tinggi dibandingkan model atap dan konvensional.
3. Efisiensi solar still menggunakan bentuk kaca penutup  model  V  lebih  tinggi  dibandingkan model atap dan konvensional.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Bappeda Provinsi Jawa Timur. 2011. 7 Desa Kekeringan  Parah  BPBD  Jatim  Ajukan  79 Miliar untuk Air Bersih.
[2] http://bappeda.jatimprov.go.id/2011/09/21/41 7-desa-kekeringan-parah-bpbd-jatim-ajukan- 79-miliar-untuk-air-bersih/
[3] B.S. Kumar, Sanjay K., R. Jayaprakash. 2008. Performance analysis of a “V” type solar still using  a  charcoal  absorber  and  a  boosting mirror. Desalination 229 (2008) 217–230
[4] Monintja,  N.C.V.,  2004. Usaha-usaha  untuk meningkatkan efisiensi dan produktifitas solar still .  Thesis.  Program  Pascasarjana  Jurusan Teknik Mesin Unibraw Malang.
[5] Irawati.  2009. Pengembangan  teknologi destilasi  solar  still  tipe  basin  double  slope
menggunakan  sistem  blower. Universitas Haluoleo.  Jurusan  Fisika.  Jurnal  aplikasi fisika. Vo. 5 No. 2. Hal. 105-109
[6] Nova Risdiyanto Ismail dan Dadang Hermawan,  2012,  Pengaruh  solar  distillation bertingkat terhadap produktifitas air tawar dan kualitas garam. PROTON, Vol. 4 No. 1/Hal. 33 – 38
[7] Hitesh  N.  Panchal  2013. Enhancement  of distillate output of double basin solar still with vacuum  tubes .  Journal  of  King  Saud University – Engineering Sciences.
[8] Kalidasa  M.K.,  Chockalingama  Kn.K.S.K., Srithar  K.,  2008.  An  experimental  study  on single basin double slope simulation solar still with  thin  layer  of  water  in  the  basin. Desalination 220 pp. 687–693.
[9] Ismail  N.R  dan  Aditya  C..  2010.  Pengaruh komposisi  dan  ketebalan  kolektor  beton  cor terhadap  efisiensi  penyerapan  panas.  Jurnal Proton Vol 2, No. 2 Hal 35-38.
[10] Ismail  N.R.  dan  Fuhaid  N.  2012.  Analisa material  beton  cor  sebagai  pelat  penyerap panas radiasi matahari. Tahun I. PHB-Dikti.
[11] Ismail  N.R.  dan  Fuhaid  N.,  2013.  Analisa material  beton  cor  sebagai  pelat  penyerap panas radiasi matahari. Tahun II. PHB-Dikti.
[12] Ismail  N.R.,  Fuhaid  N.  dan  Hermawan  D. 2014.  Analisa  beton  cor,  cover  dan  isolator sebagai  peralatan  utama  pemanfaatan  energi panas radiasi matahari. Tahun I. PHB-Dikti.
[13] Ismail  N.R.  dan  Fuhaid  N..  2014. Concrete composition  analysis  cast  as  a  plate  solar radiation . IJRET, Volume 2014; 3(07): 284– 290.
http://ijret.org/Volumes/V03/I07/IJRET_110 307048.pdf
[14] Duffie, J.A. dan Beckman, W.A. 1980. Solar Engineering  Of  Thermal  Processes .  John Willey & Sons. New York.
[15] Z.M.  Omara,  Mofreh  H.H.,  A.E.  Kabeel  , 2011.  Performance  of  finned  and  corrugated absorbers solar stills under Egyptian conditions. Desalination 277. pp. 281–287