Jurnal Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat UNSIQ, Vol. 10 No. 1, 8 - 12 ISSN (print): 2354-869X | ISSN (online): 2614-3763

## KARAKTERISTIK PENYIMPAN KALOR LATEN PADA PARABOLIC MIRROR DISH

## Agus Dwi Korawan
Program Studi Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Email : ad_korawan@yahoo.co.id2

## INFO ARTIKEL

## ABSTRAK
Riwayat Artikel : Diterima : 30 November 2022 Disetujui : 20 Januari 2023 Menyimpan kalor dalam bentuk kalor laten merupakan salah satu metode  yang  baik,  karena  mampu  menyimpan  sejumlah  energi panas yang  besar  dengan  volume  media  penyimpan yang  kecil. Penggunaan  paraffin  sebagai  media  penyimpan  kalor  memiliki banyak  keuntungan,  diantaranya  sifat  termalnya  stabil,  tidak beracun,  tidak  mengalami  degradasi,  dan  memiliki  kapasitas penyimpanan  panas  laten  yang  tinggi.  Penelitian  ini menggunakan  parabolic  mirror dish sebagai  pengumpul  energi panas  matahari,  dilengkapi  dengan  dudukan  berengsel  yang mampu diatur supaya mengarah pada posisi matahari dari pagi sampai  sore  hari,  energi  yang  terkumpul  disimpan  ke  dalam thermal  storage  yang  menggunakan  paraffin  sebagai  media penyimpan.  Penelitian  dilakukan  mulai  jam  09.00  WIB  sampai jam  24.00  WIB,  lokasi  penelitian  di  kampus  Sekolah  Tinggi Teknologi  Ronggolawe.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa suhu tertinggi  yang  diperoleh  pada  parafin  sebagai  penyimpan kalor  sebesar  112 o C,  sedangkan  lama  waktu  penyimpanan sampai  jam  24.00  WIB  masih  mampu  mempertahankan temperaturnya pada  36 o C.
Kata  Kunci    :  Parafin,  Parabolic Mirror  Dish,  Penyimpan  Kalor, Temperatur.

## ARTICLE INFO

## ABSTRACT
Riwayat Artikel : Received : 30 November 2022 Accepted : 20 Janauri 2023 Storing heat in the form of latent heat is a good method, because it  is  able  to  store  a  large  amount  of  heat  energy  with  a  small volume  of  storage  media.  The  use  of  paraffin  as a  heat storage medium has many advantages, including thermal stability, non- toxicity,  no  degradation,  and  high  latent  heat  storage capacity. This  study  uses  a  parabolic  mirror  dish  as  a  collector of  solar thermal  energy,  equipped  with  a  hinged  holder  that  can  be adjusted  so that  it  points  to  the  sun's position  from  morning  to evening, the collected energy is stored in thermal storage using paraffin as a storage medium. The research was conducted from 09.00  WIB  to  24.00  WIB,  the  research  location  was  on  the Ronggolawe College of Technology campus. The results showed that  the  highest  temperature  obtained  in  paraffin  as  a  heat storage was 112 o C, while the duration of storing until 24.00 WIB was still able to maintain the temperature at 36 o C.
Key  words: Paraffin,  Parabolic Mirror Dish, Heat Storage, Temperature.

## 1. PENDAHULUAN
Karena  penggunaan  energi  yang  berasal dari  fosil  semakin  lama  semakin  mahal,  maka dari  itu  perlu  adanya  penggunaan  energi  baru yang  tersedia  secara  melimpah,  murah  serta ramah lingkungan, yaitu energi panas matahari. Intensitas  energi  ini  cukup  mampu  memenuhi kebutuhan  karena  Indonesia  berada  di  daerah khatulistiwa,  dengan  rata-rata  radiasi  harian sekitar  4  kWh/m2  (Handayani  and  Ariyanti 2012).
Energi  panas  matahari  selain  mempunyai kelebihan  juga  mempunyai  kekurangan,  di antaranya yaitu energi ini hanya ada pada siang hari,  itu  pun  tergantung  pada  musim,  dimana energi  panas  matahari  lebih  banyak  diterima pada musim kemarau, hal lain yang mengganggu  penerimaan  intensitas  adalah cuaca.  Maka  dengan  kondisi  diatas,  untuk menutupi    kelemahan  tersebut,  penyimpanan energi  panas  dianggap  sebagai  pilihan  yang sempurna (Hayder, Sapit, and Abed 2017).
Parabolic  mirror  dish sebagai  pengumpul energi  panas  matahari    sangat  berguna    untuk pemanasan,  memasak,  dan  pembangkit  listrik (Bhende  et  al.  2019).  Hal  ini  dikarenakan  alat ini mempunyai banyak keuntungan, diantaranya efisiensi  yang  tinggi  dalam  hal  konversi  daya dan penyerapan energi panas (Aljabair, Habeeb, and  Ali  2020).  Selain  itu  alat  ini  juga  mampu menghasilkan  temperatur  yang  sangat  tinggi (Mahmood, Munef, and Bazzaz 2015).
Sistem penyimpanan energi termal memiliki  potensi  untuk  penggunaan  peralatan termal  lebih  efektif,  dan  merupakan  sarana penting  untuk  mengimbangi  ketidak  sesuaian antara  ketersediaan  dan  permintaan  energi panas  (Gabriela  2015),  berdasarkan  wujud material yang digunakan, maka ada dua macam, yaitu penyimpan kalor sensibel dan penyimpan kalor  laten,  yang  mana  pada  penyimpan  kalor sensibel,  kalor  disimpan  menggunakan  media yang  wujudnya  tetap,  sedang  pada  penyimpan kalor  laten,  kalor  disimpan  menggunakan material  yang  berubah  fase,  misalnya  berubah fase  dari  padat  menjadi  cair,  pada  sistem berubah fase ini memberikan keuntungan yang besar (Murali, Mayilsamy, and Ali 2015) karena mampu  menyimpan  energi  panas  yang  besar dengan  volume  material  penyimpan  yang relatip  kecil.  Senada  dengan  itu,  sistem  ini
merupakan cara yang efektif untuk menyimpan energi panas matahari atau energi panas limbah industri  yang  bisa  digunakan  untuk  berbagai aplikasi  yaitu  pemanasan/pendinginan  ruang, pemasakan,  pemanasan  rumah  kaca,  pemanas air  dan  sebagainya  (Medved,  Kvakovsky,  and Sklenarova 2018).
Penggunaan  parafin  sebagai  material penyimpan  kalor  latent  mempunyai  banyak keuntungan, diantaranya mampu mempertahankan sifat termalnya bahkan setelah mengalami  sepuluh  siklus  dan  menampilkan stabilitas  yang  baik  (Trujillano,  González,  and Rives 2021), Parafin dikenal sebagai penyimpan kalor yang menarik, tidak beracun, tidak  mengalami  degradasi  dan  memiliki kapasitas penyimpanan panas laten yang tinggi (Yazıcı et al. 2014), disamping itu,  parafin telah dianggap  sebagai  penyimpan  kalor  paling prospektif, karena karakteristiknya yang sesuai dengan  keinginan,  termasuk  panas  laten peleburan  yang  signifikan,  supercooling  yang dapat  diabaikan,  tekanan  penguapan  rendah selama proses lelehan, dan stabilitas kimia (Ho and Gao 2013).
Berdasarkan hasil pengujian untuk mengetahui  sifat  thermal  paraffin,  maka diperoleh  temperatur  peleburan    sebesar  327.6 K dan temperatur pembekuan sebesar 322.7 K (Korawan et al. 2017).
Pada penelitian ini, dilakukan dengan cara mengumpulkan energi panas matahari menggunakan Parabolic  mirror  dish ,  panas yang  terkumpul  disimpan  pada  penyimpan kalor  yang  menggunakan  parafin  sebagai material penyimpan kalor laten. Parameter yang diukur adalah temperatur paraffin dan temperatur sekitar.

## 2. METODE
Penelitian  ini  menggunakan  satu  unit Parabolic mirror dish dan satu unit penyimpan kalor  yang  ditunjukkan  pada  gambar  1. Parabolic  mirror  dish mempunyai  ukuran diameter  1200  mm,  kerangka  terbuat  dari aluminium,  reflector  dari  cermin  fleksibel berbentuk  heksagonal  yang  disusun  menutupi semua  permukaan  dish,  kerangka  terbuat  dari pipa baja yang merupakan satu kesatuan dengan parabolic  mirror  dish ,  penyangga  terbuat  dari pipa  baja  sebanyak  2  buah,  masing-masing
tersusun atas dua pipa yang berbeda diameternya, dengan pengikat baut supaya bisa diatur panjangnya sesuai kebutuhan. Disamping itu  juga  difasilitasi  dengan  sambungan  engsel dengan kerangka sehingga kerangka bisa diatur mengikuti  posisi  matahari  sejak  pagi  hingga sore.
Gambar 1. Susunan peralatan penelitian
Penyimpan kalor berbentuk tabung tertutup dengan  diameter  110  mm  dan  tinggi  120  mm, terbuat  dari  aluminium.  Di  dalam  penyimpan kalor  terdapat  parafin  dengan  volume  ¾  dari volume  tabung.  Menggunakan  dua  buah termokopel  yang  digunakan  untuk  mengukur perubahan  temperatur  parafin  dan  temperatur sekitar.
Penelitian  dilakukan  mulai  jam  09.00 dengan  mengarahkan parabolic  mirror  dish searah  datangnya  cahaya  matahari,  seiring perubahan posisi matahari, maka arah parabolic mirror  dish diatur  kembali  setiap  10  menit, temperatur  parafin  dan  temperatur  sekitar dicatat  setiap  10  menit.  Penelitian  dilakukan sampai jam 24.00.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengujian  yang  dilakukan  di Cepu  Jawa  Tengah  pada  tanggal  1  September 2022, diperoleh hasil seperti pada gambar 2.
Gambar  2.  Grafik  temperatur  terhadap waktu
Dari  gambar  2  terlihat  bahwa  temperatur sekitar mengalami kenaikan yang dimulai pada jam  09.00  sebesar  27°C  sampai  mencapai maksimal  pada  jam  13.20  sebesar  40°C. Selanjutnya  berangsur-angsur  turun  sampai akhir pengamatan yaitu pada jam 24.00 sebesar 24°C.
Temperatur parafin juga mengalami kenaikan sejak jam 09.00, tetapi pada awalnya kenaikannya  lebih  rendah  dari  temperatur sekitar, hal ini bisa dijelaskan bahwa temperatur parafin  diukur  pada  bagian  tengah  dari penyimpan kalor, sehingga panas yang diserap oleh  parafin  digunakan  untuk  menaikkan temperatur  parafin  yang  berada  pada  bagian bawah  penyimpan  kalor.  Panas  yang  diterima pada  awalnya  digunakan  untuk  menaikkan temperatur parafin padat sampai mencapai titik lebur.  Pada  temperatur  antara    57°C  sampai 60oC terlihat grafik cenderung mendatar, hal ini disebabkan  karena  panas  yang  diterima  oleh parafin  disimpan  dalam  bentuk  kalor  laten, dimana kalor digunakan untuk merubah wujud dari  padat  menjadi  cair  (peleburan)  tanpa mengalami perubahan temperatur yang signifikan,  hal  ini  karena  panas  laten  parafin jauh lebih besar dari panas spesifiknya, dimana panas laten yang dimiliki sebesar 184.48 kJ/kg dan  panas  spesifiknya  sebesar  2.44  kJ/kg  K (Almousa et al. 2021). Selanjutnya, panas yang diterima digunakan untuk menaikkan temperatur paraffin cair sehingga dalam grafik terlihat  kembali  naik.  Sampai  mencapai puncaknya  pada  jam  13.40  sebesar  112oC. Setelah jam 15.00 terjadi penurunan temperatur secara  perlahan,  seiring  dengan  penurunan
0 20 40 60 80 100 120 09.00 09.50 10.40 11.30 12.20 13.10 14.00 14.50 15.40 16.30 17.20 18.10 19.00 19.50 20.40 21.30 22.20 23.10 00.00 T e m p e ra tu r ( o C) Waktu (WIB ) Temperatur parafin Keterangan: 1. Matahari
2. Parabolic mirror dish 3. Penyimpan kalor 4. Termokopel 5. Kerangka 6. Penyangga
intensitas  cahaya  matahari,  penurunan  ini berlangsung sampai dengan temperatur mencapai  60oC  pada  jam  20.00.    Penurunan temperatur  terjadi  karena  energi  panas  yang tersimpan  di  dalam  paraffin  dibuang  menuju lingkungan.
Antara  jam  20.20  sampai  22.00  terlihat penurunan temperatur yang relatip lebih lambat, hal ini disebabkan karena pada daerah itu terjadi perubahan  bentuk  parafin  dari  cair  menjadi padat  (pembekuan),  dimana  pada  proses pembekuan  ini  terjadi  pada  temperatur  yang relatif  konstan.  Sampai  akhir  pengamatan  jam 24.00 WIB   temperatur parafin terbaca sebesar 36 ˚C.
Dengan  adanya  proses  peleburan  dan pembekuan  paraffin  pada  temperatur  konstan dan  pada  kedua  proses  ini  mengalami penyimpanan dan pelepasan kalor yang sangat besar, maka paraffin ini cocok digunakan pada penyimpan  kalor  yang  diaplikasikan  pada peralatan  dengan  temperatur  kerja  medium, seperti pemanas air atau pemanas ruangan.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan diperoleh kesimpulan  bahwa suhu tertinggi  yang  di  peroleh  pada  parafin  sebagai penyimpan  kalor  sebesar  112°C,  sedangkan lama  waktu  penyimpanan  sampai  jam  24.00 masih mampu mempertahankan  temperaturnya menjadi 36°C.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Aljabair,  Sattar,  Laith  J.  Habeeb,  and Ameer  M.  Ali.  2020.  “Experimental Analysis of Parabolic Solar Dish with Radiator  Heat  Exchanger  Receiver.”
Journal  of  Engineering  Science  and Technology 15(1): 437–54.
Almousa, Norah Hamad, Maha R. Alotaibi,
Mohammad  Alsohybani,  Dominik Radziszewski,  Saeed  M.  Alnoman, Bandar  M.  Alotaibi,  and  Maha  M. Khayyat.  2021.  “Paraffin  Wax  [as  a Phase  Changing  Material  (Pcm)] Based Composites Containing Multi-
Walled Carbon Nanotubes for Thermal Energy Storage (Tes)
Development.” Crystals 11(8): 1–14. Bhende, S. S., J. S. Bagi, L. S. Nikam, and
M.  M.  Wagh.  2019.  “Performance Evaluation of Parabolic Dish Collector  with  Different  Reflecting Polymeric  Materials.”  International Journal  of  Applied  Engineering Research 14(15): 3372–80. http://www.ripublication.com.
Gabriela,  Lavinia.  2012.  “Thermal  Energy Storage :  An  Overview.”  Acta Technica  Napocensis  55  Issue  I(I):
785–94. Handayani,  N.  A.,  and  D.  Ariyanti.  2012. “Potency of Solar Energy Applications in Indonesia.”
International  Journal  of  Renewable Energy Development 1(2): 33–38. Hayder, Ali Mohammed, Azwan Bin Sapit, and  Qahtan  Adnan  Abed.  2017. “Review  of  Solar  Thermal  Storage Techniques.”  ARPN  Journal  of Engineering  and  Applied  Sciences 12(21): 6103–19.
Ho,  C  J,  and  J  Y  Gao.  2013.  “An Experimental Study on Melting Heat Transfer  of  Paraffin  Dispersed  with Al 2 O 3 Nanoparticles in a Vertical Enclosure.” 62: 2–8.
Korawan,  Agus  Dwi,  Sudjito  Soeparman,
Widya Wijayanti, and Denny Widhiyanuriyawan. 2017. “Increased
Melting  Heat  Transfer  in  the  Latent Heat Energy Storage from the Tube- and-Shell Model to the Combine-and- Shell  Model.”  Modelling  and Simulation in Engineering 2017. Mahmood, Yaseen Hamid, Rafea Abdullah Munef,  and  Ayoub  Abdulwahid Bazzaz.  2015.  “Modulating  a  Solar Parabolic  Dish  to  Produce  Boiled Water.”  Journal  of  Environmental Science and Engineering A 4(5): 225– 32.
Medved,  Dusan,  Milan  Kvakovsky,  and Vieroslava Sklenarova. 2018. “Latent Heat Storage Systems.” Comprehensive Energy Systems 2-5: 396–434. Murali, G., K. Mayilsamy, and B.Mubarak
Ali. 2015. “A Review of Latent Heat
Thermal  Energy  Storage  Systems.” Applied  Mechanics  and  Materials 787(May): 37–42. Trujillano,  Raquel,  Beatriz  González,  and
Vicente Rives. 2021. “Phase Change Materials (PCMs) Based in Paraffin/synthetic  Saponite  Used  as Heat  Storage  Composites.”  Energies
14(21). Yazıcı, M Yusuf, Mete Avcı, Orhan Aydın, and  Mithat  Akgun.  2014.  “Effect  of Eccentricity  on  Melting  Behavior  of Paraffin in a Horizontal Tube-in-Shell Storage  Unit :  An  Experimental Study.” 101: 291–98.