## ANALISIS TERMAL KOLEKTOR SURYA TIPE PLAT DATAR DENGAN FLUIDA KERJA ETANOL 96% PADA SISTEM SOLAR WATER HEATER
Rianda, Nurrohman, Hablinur Al-Kindi
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Ibn Khaldun Bogor E-mail: riandaleonardo@gmail.com
Abstrak --Optimasi  penggunaan  energi  matahari  perlu  ditingkatkan,  salah  satunya  dengan menggunakan  kolektor  surya.  Panas  yang  diterima  digunakan  sebagai  sumber  kalor  untuk memanaskan  etanol  96%  sebagai  fluida  kerja  pada  sistem  solar  water  heater  (SWH).  Kegiatan penelitian diawali dengan desain, kontruksi, dan pengujian termal kolektor surya tipe plat datar. tujuan penelitian makalah adalah untuk menentukan energi yang diperoleh oleh fluida kerja secara optimal pada  kolektor  surya  tipe  plat  datar berdasarkan  perubahan  debit  dan  pemasangan  batu-batu  kerikil yang  disusun  secara  teratur  dan  merata  diatas  permukaan  plat  absorber  untuk  memperluas permukaan  dan  meningkatkan  temperatur  dalam  kolektor  surya  serta  menentukan  pengaruh penggunaan  dua  cermin  datar  terhadap  energi  berguna  pada  kolektor  surya  tipe  plat  datar  secara eksperimen.  Analisis  termal  ini  dilakukan  untuk  memanfaatkan  potensi  radiasi  matahari  yang  bisa mencapai 5,2 kWh/m 2 sebagai media pemanas fluida kerja yaitu etanol 96% merupakan langkah awal penelitian. Kolektor surya tipe plat datar yang digunakan memiliki geometri panjang 1m, lebar 0,5 m, tinggi 0,18 m, kolektor surya dilapisi dua bahan yang berbeda yaitu polistirena foam dengan tebal 0,02 m dan armaflex dengan tebal 0,02 m. Pengambilan data dilakukan dengan sesuai variasi. Pengukuran besaran  radiasi  dan  temperatur  didalam  box  kolektor  surya,  temperatur  pada  satu  kaca  penutup, temperatur  plat  absorber,  temperatur  lingkungan,  temperatur  masuk  etanol  96%,  temperatur  keluar etanol 96% dan kecepatan angin. Pengambilan radiasi matahari menggunakan kamera termal dan lux meter,  temperatur  menggunakan thermocouple  tipe  K,  kecepatan  angin  menggunakan  environment meter,  dan  debit  menggunakan  flow  monitor.  Hasil  dari  penelitian  ini  adalah  temperatur  capaian maksimum  terjadi  ketika  debit  maksimal  2.0  lpm,  dengan  batu  kerikil  pada  plat  absorber  dan  sudut reflektor 0 ⁰ .
Kata kunci: optimasi, analisis termal, kolektor surya
Abstract --Optimization of solar energy use needs to be improved, one of them by using solar collector. The heat received is used as a heat source to heat 96% ethanol as a working fluid on a solar water heater (SWH) system. Research activities begin with the design, construction, and thermal testing of flat plate type solar collectors. the purpose of the research paper is to determine the energy obtained by the working fluid optimally in the flat plate solar collector based on the change of discharge and the installation of  gravel stones arranged regularly and evenly over the surface  of the  absorber plate to expand the surface and increase the temperature in the solar collector and determine the effect of the use  of two flat mirrors  against  the  useful energy in the flat  plate solar collector experimentally. This thermal analysis is conducted to exploit the potential of solar radiation that can reach 5.2 kWh / m 2 as a working fluid heating medium that is 96% ethanol is the first step of research. The flat plate type solar collector  used  has  a  1m  long  geometry,  0.5  m  wide,  0.18  m  high,  solar  collector  coated  with  two different  materials:  polystyrene  foam  with  0.02m  thick  and  armaflex  with  0.02m  thick.  The  data collection  is  done  by  variation.  Measurement  of  radiation  and  temperature  quantities  in  the  solar collector box, temperature on one cover glass, absorber plate temperature, ambient temperature, 96% ethanol entry temperature, 96% ethanol exit temperature and wind speed. Taking solar radiation using thermal  and  lux  meter  cameras,  temperature  using  K  type  thermocouple,  wind  speed  using environment  meter,  and  discharge  using  flow  monitor.  The  result  of  this  research  is  the  maximum performance  temperature  occurs  when  the  maximum  discharge  is  2.0  lpm,  with  pebbles  on  the absorber plate and the reflector angle 0 ⁰ .
Keywords: optimization, thermal analysis, solar collector

## 1.  PENDAHULUAN
Sumber energi fosil seperti minyak bumi dan batu bara  semakin  terbatas  dan  berdampak  serius terhadap  polusi  udara  dan  pemanasan  global  [1] dan  salah  satu  cara  menanggulanginya  dengan penggunaan  sumber  energi  terbarukan  seperti pemafaatan  panas  buang (thermal  waste) . Penelitian  dan  pengembagan  potensi  ini  di
indonesia  telah  banyak  dilakukan  salah  satunya oleh denny widhiyanirawan,dkk. serta warjito, dkk. dimana potensi angin di indonesia mencapai 2 m/s hingga 4.16 m/s [2,3]. potensi sumber energi panas bumi  sebesar  28.112  Mw  e[4]  yang  terbesar  di dunia.  Demikian  juga  dengan  potensi  energi matahari cukup besar dimana intensitas radiasi di Indonesia  bagian  timur  sekitar  5,1  kWh/m 2 dan
bagian barat sekitar 4.5 kWh/m 2 dengan rata-rata 4.8  kWh/m 2 [5.6].  salah  satu  pemanfaatan  energi matahari  adalah  sebagai  pemanas  air,  teknologi yang  banyak  dikembangkan  untuk  pemanfaatan energi  matahari  sebagai  pemanas  air  adalah dengan teknologi kolektor surya tipe plat datar [7]. Kolektor  surya  tipe  plat  datar  dapat  didefinisikan sebagai sistem perpindahan panas yang menghasilkan  energi  panas dengan pemanfaatan radiasi  sinar  matahari  sebagai  sumber  energi utama.  Ketika  cahaya  matahari  menimpa  plat absorber  pada  kolektor  surya,  sebagai  cahaya akan dipantulkan kembali ke lingkungan, sedangkan  sebagian  besarnya  akan  diserap  dan dikonversi  menjadi  energi  panas,  lalu  panas tersebut  akan  dipindahkan  kepada  fluida  yang bersirkulasi  di  dalam  kolektor  surya  untuk kemudian dimanfaatkan guna sebagai aplikasi [8].
Beberapa  variasi  penelitian  yang  terkait dengan  sistem solar  water  heater untuk  tingkat eksperimental  hingga  saat  ini solar  water  heater dengan  fuida  kerja  kerja  etanol  dengan  pemanas dari  kolektor  surya  tipe  plat  datar  belum  pernah dilakukan  oleh  peneliti  lainnya.  Pada  dasarnya etanol memiliki nilai Cp yang lebih kecil ketimbang air  dan  pada  tempat  pengambilan  data  yaitu  di wilayah  bogor  memiliki  intensitas  matahari  yang fluktuatif oleh sebab itu etanol dipilih sebagai fluida kerja  pada  penelitian  ini,  agar  mendapatkan  nilai dari  selisih  temperatur  maksimum  dan  ini merupakan langkah awal penelitian untuk mencari variasi  yang  tepat  pada  kolektor  surya  tipe  plat datar dengan sistem solar water heater di wilayah bogor.
Penelitian ini juga dilakukan untuk mengatahui pengaruh  debit  terhadap  kolektor  surya  tipe  plat datar dengan menggunakan cermin datar sebagai reflektor yang bertujuan untuk meningkatkan fluks kalor  yang  diserap  absorber  dan  meningkatkan energi berguna kolektor [9] bedasarkan hasil studi literatur,  penelitian  ini  menggunakan  Reflektor pada  sudut  Reflektor  0 ⁰ dan  80 ⁰ .  Dilakukan  juga variasi batu kerikil pada permukaan plat absorber untuk mencari metode tambahan yang efektif untuk digunakan  dengan  penambahan  komponen  batu kerikil pada bagian permukaan plat absorber yang terbuat  dari  alumunium.  Ukuran  batu-batu  kerikil dipilih  yang  relatif  sama,  Tujuannya  untuk memperluas permukaan dan meningkatkan temperatur  dalam  kolektor  surya,  karena  bentuk permukaan batu tidak teratur yang mengakibatkan efek  pantulan  berganda  terdadap  sinar  matahari [10].  kolektor  surya  tipe  plat  datar  dalam  analisis termal  ini  menggunakan  satu  kaca  penutup  dan sudut kemiringan kolektor surya adalah 20 0 .

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Energi Matahari dan Pemanfaatannya
Radiasi  matahari  yang  terpancar  dari  matahari dapat  menembus  ruang  antar  planet  sehingga
menyebabkan  fluktuasi  dan  komposisi  kimia planet-planet dalam matahari. Energi yang datang ke  Bumi  sebagian  besar  merupakan  pancaran radiasi matahari.
Menggunakan energi pada dasarnya memanfaatkan efek perpindahan energi. Ada dua jenis  perpindahan  energi,  yakni  kerja  ( work )  dan perpindahan  panas  ( heat  transfer ).  Sistem  kerja dipicu  oleh  perbedaan  potensi  mekanik  atau elektrik,  dan  perpindahan  panas  dipicu  oleh perbedaan  temperatur.  energi  (sinar)  matahari paling unggul di sisi jumlah/cadangan energi dan faktor  lingkungan,  namun  masih  bermasalah dalam hal kerapatan energi. Diperlukan riset yang lebih  dalam  untuk  menghasilkan  alat  konversi energi sinar matahari dengan efisiensi tinggi [8].

## 2.2 Pemanas Tenaga Surya
Pemanas    tenaga    surya    atau solar    heater adalah    alat    pengumpul    panas    dari  energi matahari  yang  digunakan  untuk  memanaskan fluida. Pemanas ini menggunakan kolektor surya sebagai  komponen  utamanya.  Menurut Duffie  & Beckman pada    alat    penukar    kalor    yang mengubah    energi    radiasi    menjadi    panas. Menurut    standard ASHRAE definisi    kolektor surya    adalah    alat    yang    didesain    untuk menyerap    radiasi    matahari  dan  mentransfer energi tersebut yang melaluinya.
Ditinjau  dari  jenis  solar  collector,  pemanas air  tenaga    surya    ini    memiliki    berbagai    jenis antara lain  flat  plate  collector,  evacuated  tube collector,  dan  compound parabolic  collector [8].

## 2.3 Perpindahan Panas
Perpindahan  panas  adalah  perpindahan  energi yang  terjadi  pada  benda  atau  material  yang bersuhu  tinggi  ke  benda  atau  material  yang bersuhu rendah, hingga tercapainya kesetimbangan  panas.  Kesetimbangan  panas terjadi jika panas dari sumber panas sama dengan jumlah  panas  benda  yang  dipanaskan  dengan panas  yang  disebarkan  oleh  benda  tersebut  ke medium sekitarnya. Proses perpindahan panas ini berlangsung dalam 3 mekanisme, yaitu:
a. Konduksi
b. Konveksi
c. Radiasi.

## 2.4 Konduksi
Konduksi  adalah proses  perpindahan  panas dari suatu bagian benda padat atau material ke bagian lainnya.  Perpindahan  panas  secara  konduksi dapat berlangsung pada benda padat, umumnya logam. dengan persamaan konduksi:
= − . . (2.1)
Dimana:
q  = Laju perpindahan panas (W) k  = Konduktivitas termal (W/m o C) A  = Luas penampang (m 2 )
= Gradien suhu, yaitu laju perubahan suhu T dalam arah aliran x ( o C)
Tanda  minus  (-)  menunjukkan  arah  perpindahan panas terjadi  dari bagian  yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah.

## 2.5 Konveksi
Konveksi adalah perpindahan panas oleh gerakan massa  pada  fluida  dari  suatu  daerah  ruang  ke daerah  lainnya.  Perpindahan  panas  konveksi merupakan  mekanisme  perpindahan  panas antara  permukaan  benda  padat  dengan  fluida, persamaan konveksi adalah:
= ℎ.  ( − ) (2.2)
Dimana:
q  = Laju perpindahan panas (W)
h  = Koefisien perpindahan panas konveksi
(W/m 2 ºC)
A  = Luas permukaan (m 2 )
= Suhu dinding ( o C) = Suhu fluida ( o C)
2.6 Radiasi
Radiasi adalah  perpindahan  panas  tanpa memerlukan zat perantara ( medium ) tetapi dalam bentuk  gelombang  elektromagnetik.  Sebagai contoh, perpindahan panas dari matahari ke bumi. Panas dari matahari tidak dapat mengalir melalui atmosfer  bumi  secara  konduksi  karena  antara bumi  dan  matahari  adalah  hampa  udara.  Panas matahari  tidak  dapat  sampai  ke  bumi  melalui proses  konveksi  karena  konveksi  juga  harus melalui  pemanasan  bumi  terlebih  dahulu.  Jadi walaupun  antara  bumi  dan  matahari  merupakan ruang  hanpa,  panas  matahari  tetap  sampai  ke bumi  melalui  perpindahan  panas  secara  radiasi. besarnya  laju  perpindahan  panas  secara  radiasi adalah:
= . .  ( − )
(2.3)
Dimana: qr  = Laju perpindahan panas (W) e = Emisivitas benda yang terkena radiasi (0< e < 1) σ  = Konstanta Stefan-Boltzmann =5,67x108(W/m 2 ) A  = Luas permukaan (m 2 ) T1  = Suhu lingkungan ( o C) T2  = Suhu benda ( o C)

## 2.7 Menghitung Besar Laju Energi Panas yang Diterima oleh Aliran Fluida
Laju  aliran  energi  yang  digunakan  dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
= . . ( − )
(2.4)
Dimana: ṁ  = Laju aliran massa fluida dingin (kg/s ) Ti  = Temperatur aliran fluida dingin masuk ( ⁰ C) To  = Temperatur aliran fluida dingin keluar ( ⁰ C) Cp  = Kalor spesifik pada tekanan konstan (kJ/kg ⁰ C)

## 3. METODE PENELITIAN
Metode yang dilakukan pada penelitian ini adalah metode  analisis  dimana  hasil  yang  diperoleh adalah hasil  data pengukuran  perubahan temperatur yang terjadi pada komponen komponen dari kolektor surya dan mencatat hasil dari temperatur permukaan kolektor surya, radiasi matahari,  kecepatan  angin.  Selanjutnya  hasil pengukuran  tersebut  dihitung  menggunakan persamaan, dan dibuat grafik-grafik hasil perhitungan  dan  pengukuran  untuk  mengetahui pola  perubahan  temperatur  dan  memperoleh optimasi  dari  kolektor  surya  yang  digunakan. Diagram alir pada penelitian ini digambarkan pada gambar 1.
Mulai Perancangan kolektor Surya Tipe Plat Datar dan sistem Solar Water Heater Studi Literatur Proses Assembly Selisih Temperatur Fluida Kerja Diatas 0,1 ⁰ C NO Yes A A Pengolahan Data Pengambilan Dan Pencatatan Data Analisis dan Diskusi
1. Bedasarkan variasi 2. Temperatur fluida masuk ( ⁰ C) 3. Temperatur fluida keluar ( ⁰ C) 4. Temperatur Kaca Penutup ( ⁰ C)
5. Temperatur Dalam Box Kolektor Surya ( ⁰ C)
6. Temperatur Plat Absorber ( ⁰ C)
7. Temperatur Lingkungan ( ⁰ C) 8. Intensitas Cahaya Matahari (Lux) 9. Kecepatan Angin (m/s) 10. Temperatur Permukaan Kolektor Surya ( ⁰ C) Kesimpulan Dan Saran Selesai Kalibrasi Alat Ukur Conversi Satuan Gambar 1. Diagram alir pengambilan data analisis termal
3.1 Fasilitas Eksperimen Analisis Termal
Fasilitas eksperimen analisis termal yang digunakan  berupa  kolektor  surya  tipe  plat  datar dengan geometri panjang 1 m, lebar 0,5 m, tinggi 0,18  m.  Kolektor  surya  dilapisi  dua  bahan  yang berbeda yaitu polistirena foam dengan tebal 0,02 m dan armaflex dengan tebal 0,02 m, kolektor surya tipe  plat  juga  terdiri  dari  bagian  utama,  plat absorber, pipa cairan dan header  tembaga, kaca penutup bening dan isolator termal seperti terlihat pada gambar 2.
Gambar 2. Kontruksi purwarupa ( prototype )
kolektor surya tipe plat datar
Kontruksi purwarupa ( prototype ) solar kolektor  yang  digunakan  adalah  pengembagan hasil  dari  penelitian  yang  dilakukan  oleh  prof. Ir.sudjipto,  Ph.D,  tentang  pengaruh  batu  kerikil pada  permukaan  plat  absorber  [10],  dan budiman  sudia,  tentang  unjuk  kerja  kolektor surya  tipe  plat  datar  menggunakan  dua  cermin datar  yang  difungsikan  sebagai  reflektor  [9], kumar et al. Memberikan analisa mengenai efek reflektor  plat  datar  pada  kolektor  termal  pada bulan mei dan desember di delhi [11]. Dua buah reflektor dari bahan stainless steel agar bekerja seperti  cermin  dipasang  untuk  memaksimalkan energi  matahari,  seperti  diperlihatkan  pada gambar  2.  Tabel  1  adalah  keterangan  nama komponen pada gambar 2.
Tabel 1. Material kolektor surya tipe plat datar
No. Nama Bagian 1 Rectangular Tube (Hollow) 2 Dudukan bearing 3 Pillow block bearing 4 Poros engsel 5 Busur derajat 6 Reflektor 7 Kaca penutup 8 Engsel 9 Header pipa tembaga 10 Pipa tembaga 11 Batu kerikil 12 Plat absorber 13 Polisiterin foam 14 Armafleks Tabel  2  adalah  daftar  kuantitas  dan  dimensi bahan  yang  dibutuhkan  untuk  membuat  satu prototype kolektor surya tipe plat datar.
Tabel 2. Material kolektor surya tipe plat datar Bagian Dimensi Jumlah Reflektor dan Kaca Penutup Reflektor SS 201 P: 1 m, L: 0,5 m, T: 1 mm 2 buah Poros engsel P: 1 m, D: 25 mm 2 buah Kaca penutup P: 1 m, L: 0,5 m, T: 3 mm 1 buah Box kolektor AISI 1015 P: 1 m, L: 0,5 m, T: 1 mm 2 buah Engsel P: 108 mm, L: 76,2 mm, T: 1 mm 4 buah Penerima Pipa tembaga P: 1 m, D: 19,05 mm 6 buah Header pipa tembaga P: 1 m, D: 24,23 mm 2 buah Batu kerikil Tidak tentu 200 buah Plat absorber Al 1100 P: 1 m, L: 0,5 m, T: 5 mm 1 buah Isolator Termal Polisiterin foam P: 1 m, L: 0,5 m, T: 20 mm 7 buah Armafleks P: 1 m, L: 0,5 m, T: 20 mm  7 buah Dudukan Solar kolektor Rectan. Tube (Hollow) P: 1 m (bawah), 0,2 m (atas) L: 0,7 m, T: 0,91652 m 10 buah Dudukan bearing P: 0,1 m, L: 0, 17 m, T: 3 mm 4 buah Pillow block bearing P: 0,14 m, L: 0,03 m, D: 44 mm (luar), 25 mm (dalam) 2 buah Busur derajat P: 0,24 m, 180 ⁰ 2 buah
Bagian  dalam  kolektor  surya  ditempatkan pipa-pipa  tembaga  yang  didalamnya  akan dialirkan  fluida  kerja  yaitu  etenol  96%  yang temperaturnya akan mengalami kenaikan setelah melewati pipa tembaga (sisi keluar) akibat adanya penyerapan  kalor  akibat  pancaran  radiasi  serta intensitas  matahahari  dari  sinar  matahari  yang tertangkap  didalam  kolektor  surya.  fluida  kerja yaitu  etanol  96%  difungsikan  sebagai  sumber panas pada sistem solar water heater dan fungsi dari  reflektor  agar  dapat  meningkatkan  fluks matahari dan batu kerikil yang dapat meningkatkan  energi  yang  diperoleh  oleh  fluida kerja yaitu etanol 96% didalam pipa tembaga. Adapun  ukuran  diameter  pipa  tembaga  dan header pipa  tembaga  dapat  dilihat  pada  tabel  2. Diatas dan pipa header tembaga bagian atas dan bawah  akan  dihubungkan  dengan  pompa  air berkapasitas  10-18  liter/menit.  Untuk  mengatur laju  aliran  fluida  kerja  yaitu  etanol  96%  dengan mengatur katup dan melihat settingan debit pada flow  monitor dengan  skema  kerja  kolektor  surya ketika  pengambilan  data  analisis  termal  seperti pada gambar 3.
Gambar 3. Skema aliran fluida kerja (etanol 96%)

## Gambar 4. Posisi peletakan termokopel

## 3.2 Prosedur Eksperimen Analisis Termal
Pengambilan  data  eksperimen  dilakukan  di lingkungan  Universitas  Ibn  Khaldun  Bogor  yang terletak  pada  06 ⁰ 33’38”  LS  dan  106 ⁰ 47’32”  BT, dengan  waktu  pengambilan  data  tanggal  4-11 Oktober  2017  dan  lama  waktu  untuk  satu pengujian dari total enam belas pengujian selama 3 jam. Dan terkadang juga waktu untuk memulai pengambilan  data  menyesuaikan  pada  cuaca untuk memaksimalkan hasil yang didapat, selang pengambilan data pengumpulan setiap 30 menit.
Pengujian pada kolektor surya tipe plat datar
dilakukan  untuk  mengetahui  temperatur  pada masing-masing bagian dari solar kolektor,  yaitu : temperatur  plat  absorber,  temperatur  dalam box kolektor surya, temperatur kaca penutup, temperatur  lingkungan,  temperatur  pipa  masuk fluida kerja etanol 96% dan temperatur pipa keluar fluida kerja etanol 96% ketika masih menggunakan sebuah solar kolektor. Data pengukuran diambil dengan memperhitungkan  besar  debit  dengan  cara membuka katup dan setinggan debit dapat dilihat pada flow monitor , debit yang dipakai sebesar 0.5 lpm,  0.8  lpm,  1.0  lpm  dan  2.0  lpm.  Sebelum dilakukan  pengambilan  data  alat  ukur  dikalibrasi dan  setelah  itu  wadah  diisi  oleh  etanol  96% sebanyak  2  liter,  lakukan  pemeriksaan  pada sistem  sambungan  untuk  mencegah  kebocoran. Posisi  solar  kolektor  dihadapkan  ke  arah datangnya sinar matahari.
Data  hasil  pengukuran  kemudian  dicatat  dan dihitung  menggunakan  persamaan  yang  ada untuk  mengetahui  nilai  Q  energi  cairan  yang diperoleh,  data  juga  diolah  menggunakan perangkat lunak ( software ) pengolahan data akan diperoleh hasil pengukuran dan perhitungan.

## 4.    HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil perhitungan dan pengukuran pada dasarnya dilakukan  pada  6  titik,  dengan  grafik-grafik  pada gambar  5  sampai  12  namun  perlu  juga  diketahui bahawa  nilai  Q  energi  cairan  sangat  fluktuatif karena  Q  energi  cairan  sangat  bergantung  pada besarnya energi matahari yang di transfer kepada fluida kerja yang melintas didalam pipa tembaga, dan  kemudian  diambil  nilai-nilai  Q  energi  cairan tertinggi  pada  penelitian  ini  bedasarkan  variasi masing-masing.
1 0 : 3 0 1 1 : 0 0 1 1 : 3 0 1 2 : 0 0 1 2 : 3 0 1 3 : 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 Q f lu id (J) W a k t u   ( S ) Q   f l u i d   ( J )
Gambar 5. Debit 0.5 lpm, Menggunakan batu kerikil dan sudut reflektor 80 ⁰
1 2 : 0 0 1 2 : 3 0 1 3 : 0 0 1 3 : 3 0 1 4 : 0 0 1 4 : 3 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 Q fluid ( J ) W a k t u   ( S ) Q   f l u i d   ( J )
Gambar 6. Debit 0.8 lpm, Tanpa batu kerikil dan sudut reflektor 80 ⁰
0 8 : 0 0 0 8 : 3 0
0 9 : 0 0 0 9 : 3 0 1 0 : 0 0 1 0 : 3 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 Q f lu id (J) W a k t u   ( S ) Q f l u i d   ( J )
Gambar 7. Debit 1.0 lpm, Menggunakan batu kerikil dan sudut reflektor 80 ⁰
1 1 : 3 0 1 2 : 0 0
1 2 : 3 0
1 3 : 0 0 1 3 : 3 0 1 4 : 0 0 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 Q fluid (J) W a k t u   ( S ) Q f l u i d   ( J )
Gambar 8. Debit 2.0 lpm, Menggunakan batu kerikil dan sudut reflektor 0 ⁰
Gambar  5  nilai  Q  fluida  tertinggi  pada pengujian ini didapat sekitar pada pukul 12:15 Wib, dengan  nilai  Q  sebesar  385,352  Joule,  rata-rata nilai  Q  secara  kesuluruhan  sebesar  265,  9228 Joule  dan  jumlah  nilai  Q  secara  keseluruhan sebesar 2871881,564 Joule hasil dari 10800 data selama 3 jam pengujian. Gambar 6 didapat nilai Q tertinggi  pada  pengujian  ini  sekitar  pukul  11:35 Wib,  dengan  nilai  Q  sebesar  542,55  Joule,  rata- rata  nilai Q  secara keseluruhan  sebesar  192,748 Joule, dengan jumlah  nilai Q  secara keseluruhan sebesar  1900510,874  Joule.  Gambar  7  didapat nilai Q tertinggi pada pengujian ini didapat sekitar pukul  10:42  Wib,  sebesar  413,  99  Joule.  Denga rata-rata keseluruhan nilai Q  sejumlah 193,  7599 Joule  dengan  jumlah  keseleruhan  nilai  Q  energi fluida  sebesar  2090650,936  Joule.  Gambar  8 didapat nilai Q tertinggi pada pengujian ini didapat pada  pukul  11:22  Wib,  sebesar  469,59  Joule. Rata-rata  keseluruhan  nilai  Q  sebesar  267,305 Joule  dan  jumlah  keseluruhan  nilai  Q  sebesar
2886890,493 Joule.
Pada  gambar  5,7  dan  8,  pengujian  tertinggi bedasarkan  nilai  Q  energi  fluida,  pada  gambar  5 pengujian  dengan  debit  0.5  lpm,  gambar  7 pengujian dengan debit 1.0 lpm dan pada gambar 8  pada  debit  2.0  lpm  didapat  dengan  variasi menggunakan  batu  kerikil  pada  permukaan  plat absorber,  hal  ini  dikarenakan  peran  batu  kerikil dapat membuat nilai temperatur didalam box solar kolektor lebih tinggi sehingga menyebabkan selisih temperatur  energi  panas  yang  diperoleh  fluida kerja yang melintas didalam pipa tembaga menjadi lebih tinggi. dan pada gambar 5,6 dan 7 pada debit 0,5  lpm,  1.8  lpm,  dan  1.0  lpm.  pengujian  variasi dengan  sudut  reflektor  80 ⁰ menghasilkan  nilai  Q energi yang tinggi pada pengujian ini, dikarenakan fluks kalor yang diserap absorber dapat meningkatkan  energi  berguna  pada  kolektor  dan selisih temperatur pada fluida kerja.
1 0 : 3 0 1 1 : 0 0 1 1 : 3 0 1 2 : 0 0 1 2 : 3 0 1 3 : 0 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 R a d i a s i   ( L u x ) T i n   ( ° C ) T o u t   ( ° C ) W a k t u   ( t ) ( . . . x   3 0   M e n i t ) Radia si (Lux) 3 6 3 8 4 0 4 2 4 4 4 6 4 8 5 0 5 2 T emperatur ( 0 C )
Gambar 9. Temperatur etanol 96% masuk dan keluar pada debit 0.5 lpm
1 2 : 0 0 1 2 : 3 0 1 3 : 0 0
1 3 : 3 0 1 4 : 0 0 1 4 : 3 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 R a d i a s i   ( L u x ) T i n   ( ° C ) T o u t   ( ° C ) W a k t u   ( t ) ( . . . x   3 0   M e n i t ) Rad iasi (Lu x) 4 5 , 5 4 6 , 0 4 6 , 5 4 7 , 0 4 7 , 5 4 8 , 0 4 8 , 5 4 9 , 0 4 9 , 5 5 0 , 0 5 0 , 5 5 1 , 0 5 1 , 5 Temperatur ( 0 C )
Gambar 10. Temperatur etanol 96% masuk dan keluar pada debit 0.8 lpm
0 8 : 0 0 0 8 : 3 0 0 9 : 0 0 0 9 : 3 0 1 0 : 0 0 1 0 : 3 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 R a d i a s i   ( L u x ) T i n   ( ° C ) T o u t   ( ° C ) W a k t u   ( t ) ( . . . x   3 0   M e n i t ) Rad iasi (Lu x) 3 3 , 0 3 4 , 5 3 6 , 0 3 7 , 5 3 9 , 0 4 0 , 5 4 2 , 0 4 3 , 5 4 5 , 0 4 6 , 5 4 8 , 0 4 9 , 5 5 1 , 0 Temperatur ( 0 C )
Gambar 11. Temperatur etanol 96% masuk dan keluar pada debit 1.0 lpm
1 1 : 3 0
1 2 : 0 0
1 2 : 3 0 1 3 : 0 0 1 3 : 3 0 1 4 : 0 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 R a d i a s i   ( L u x ) T i n   ( ° C ) T o u t   ( ° C ) W a k t u   ( t ) ( . . . x   3 0   M e n i t ) Ra di asi (L u x) 3 8 , 0 3 8 , 5 3 9 , 0 3 9 , 5 4 0 , 0 4 0 , 5 4 1 , 0 4 1 , 5 4 2 , 0 4 2 , 5 Te mpe ratur ( 0 C)
Gambar 12. Temperatur etanol 96% masuk dan keluar pada debit 2.0 lpm
Gambar 9 menunjukan pada saat pengambilan  data  debit  0.5  lpm  dengan  variasi nilai Q energi cairan tertinggi yaitu dengan variasi menggunakan batu  kerikil  pada permukaan plat absorber dan sudut reflektor 80 ⁰ , terjadi dua kali penurunan  intensitas  matahari  namun  tidak berpengaruh banyak terhadap penurunan temperatur  keluar  etanol  96%  didalam  pipa tembaga, hal ini dikarenakan nilai penurunan dari intensitas  matahari  pertama  sama  dengan intensitas  matahari  awal,  dan  intensitas  mahari kedua masih berada pada nilai yang cukup tinggi.
Gambar  10  menunjukan  bahwa  pada  saat pengambilan data intensitas matahari cenderung
menurun dan nilai selisih temperatur pada etanol 96% yang berada didalam pipa tembaga bahkan juga cenderung turun. Hal ini dikarenakan karena tidak  ada  penyimpanan  panas  dalam  kolektor surya terlebih variasi dengan debit 0.8 lpm tanpa batu  kerikil  dan  sudut  plat  absorber  80 ⁰ merupakan  variasi  dari  nilai  Q  energi  cairan tertinggi pada penilitian ini.
Gambar  11  menunjukan  intensitas  matahari yang cenderung naik bahkan diikuti oleh nilai dari nilai selisih temperatur yang diterima oleh fluida kerja  yaitu  etanol  96%  yang  berada  melintas didalam pipa tembaga,  namun pada gambar  11 juga menunjukan bahwa pada saat pengambilan
data  terjadi  empat  kali  penurunan  intensitas matahari. Gambar 12 menunjukan pada saat pengambilan  data  terjadi  tiga  kali  penurunan intensitas matahari dan tidak berpengaruh pada nilai  selisih  temperatur  yang  namun  pada  saat menjelang  akhir  proses  pengambilan  data setelah pada pukul 13:00 wib, terjadi penurunan nilai selisih temperatur yang diterima oleh fluida kerja yaitu etanol 96%.

## 5.  KESIMPULAN
1.  Debit  fluida  kerja  pada  etanol  96%  sangat berpengaruh  terhadap  daya  serap  panas antara pipa tembaga dengan fluida kerja yaitu etanol    96%  dimana  debit  2.0  lpm  dengan variasi  menggunakan  batu  kerikil  dan  sudut reflektor  0 ⁰ adalah  Pengujian  yang  optimum untuk memperoleh nilai Q energi cairan yang maksimum.
2.  Penurunan  intensitas  cahaya  matahari  tidak berpengaruh  cukup  besar  bila  terdapat  batu kerikil  pada  permukaan  plat  absorber,  dan reflektor juga dapat bekerja dengan baik bila intensitas matahari naik.
3.  Pemasangan  batu  kerikil  pada  permukaan plat  absorber  dapat  menjadi  solusi  untuk penyimpanan  energi  panas  didalam  kolektor surya,  dan  reflektor  yang  memiliki  tingkat mirror yang tinggi maka dapat dijadikan solusi untuk meningkatkan nilai fluks matahari yang akan  diterima  kolektor  surya  dan  menjadi energi berguna untuk fluida kerja.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Sylvain  quoilin  experimental  study  and modeling of a low temperature rankine cycle for  smal  scale  cogeneration,  University  of liege, 2007.
[2].  Denny  widhiyanuriyawan,  sudjito  suparman mega  bur  sasongko,  potensi  sumber  energi angin  di  wilayah  perairan  indonesia  dengan data  satelit  QuikSCAT.  Proceeding  seminar nasional  tahunan  teknik  mesin  XI  (SNTTM
XI)  &  Thermofluid  IV  Universitas  Gadjah Mada  (UGM),  Yogyakarta,  16-17  Oktober 2012.
[3].  Abu  bakar  lubis,  energi  terbarukan  dalam pembangunan  berkelanjutan,  jurnal  teknik mesin  lingkungan  vol  8  No.2  Hal  155-162, Jakarta, Mei 2007, ISSN 1441-318
[4].  M.Helmi F.A.P,Epyk sunarno, Endro Wahyono,  Pemanfaatan  energi  matahari menggunakan  solar  cell  sebagai  energi alternative untuk menggerakan konveyor,-
[5].  Harmut  speliethoff,  andreas  schuster.the organic rankine cycle-power production from low  temperature  heat,  electricity  generation combined  heat  power,  strasbourg,  14-16 september 2006.
[6].  J.M. Lujan, J.R Serrano, V. Dolz, J. Sanchez. Model  expansion  precess  for  5245fa  in  an organic  rankine  cycle.  Applied  thermal engineering 40 248-257,2012.
[7].  Auliya  Burhanuddin,  Karakterisitik  Kolektor Surya Plat Datar Dengan Variasi Jarak Kaca Penutup  Dan  Sudut  Kemiringin,  Skripsi, Jurusan  Fisika,  Fakultas  Matematika  Dan Ilmu Pengertahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta 2011.
[8].  Selmi,  M.,  M.  J.  Al-Khawaja,  et  al.  (2008). "Validation of CFD Simulation For Flat Plate Solar  Energy  Collector."  Renewable  Energy 33, 383–387.
[9].  Budiman  Sudia,  Unjuk Kerja Kolektor  Surya Plat  Datar  Menggunakan  Reflektor  Dua Cermin  Datar,  DINAMIKA  Jurnal  Ilmiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 2, Mei 2010, 85-91
[10]. P.  Ir.  Sudjito,  Ph.D,  Alat  Penyerap  Panas Radiasi  Matahari  dengan  Lapisan  Batu Kerikil,  Paten  No.  P00200200648  (ID  P 0026349).
[11]. Kumar  R,  kaushik  SC,  Garg  HP.  Analytical study of collector solar-gain enhancement by multiple reflectors. Energy 20 (6):511e2
[12]. Duffie,  A.John  &  Beckmann,  William,  A, “Solar  Energy  Thermal  Processes”,  John Willey & sons.