MAKALAH ENERGI ALTERNATIF APLIKASI PEMBANGKIT LISTRIK

TENAGA SURYA

KELOMPOK : 7 (TUJUH)

KELAS : KE-2B

NAMA ANGGOTA :

1. ALBETH YUAN WIJAYA 04

2. DONY SADAKA RAHARDJO 12

3. DIDIK MARGI UTAMA 11

PROGRAM STUDI KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG SEMARANG

2012

PENDAHULUAN

PLTS – Pembangkit Listrik Tenaga Surya adalah salah satu solusi energi baru dan

terbarukan (Renewable Energy/ RE), yaitu dengan memanfaatkan solar module atau modul

surya, atau sering juga disebut panel surya, yang berfungsi mengubah sinar atau cahaya

matahari menjadi energi listrik.

Indonesia yang terletak di equator/ khatulistiwa sungguh sangat beruntung mendapat

paparan sinar matahari yang stabil sepanjang tahun baik di musim kemarau atau musim hujan

sekalipun. Sehingga solusi listrik tenaga surya ini sangat cocok diaplikasikan di semua

wilayah, dengan energi listrik yang dihasilkan relatif merata.

Teknologi pabrikasi modul surya/panel surya saat ini sudah sangat berkembang

dengan cepat, sehingga secara teknis efisiensi makin tinggi dan harga menjadi makin

ekonomis serta terjangkau. Jenis, ukuran kapasitas modul surya dan merek yang dipasarkan

pun semakin beragam. Harga yang ditawarkan juga beragam tergantung pabrikan pembuat,

sertifikasi dan kualitas produk panel surya tersebut. Disini, ketelitian dan mempelajari

spesifikasi produk adalah wajib bagi calon pembeli atau pengguna listrik tenaga surya, agar

mendapatkan kinerja sekaligus harga terbaik.

Apakah Sistem Solar Thermal?

Sistem Thermal Solar sistem air terbarukan pemanasan. Mereka menggunakan energi

Suns untuk menghasilkan sebagian besar kebutuhan air panas untuk bangunan.

Apakah Panel Solar Thermal sama dengan Panel PV Solar?

Tidak, walaupun keduanya menggunakan energi matahari untuk mengurangi

ketergantungan kita pada energi bahan bakar fosil yang dihasilkan, mereka melakukannya

dengan dua cara berbeda. Solar PV Sistem menggunakan energi matahari untuk

menghasilkan listrik mana sebagai Sistem Solar Thermal menggunakan energi matahari

untuk menghasilkan air panas.

Saat ini aplikasi modul surya tidak hanya sebagai SHS-Solar Home System, yaitu

sistem pembangkit listrik untuk rumah tinggal, akan tetapi sudah marak digunakan juga

sebagai PJU Surya – Penerangan Jalan Umum tenaga Surya. Serta dilengkapi dengan

Electronic Box System (EBS) untuk tempat inverter dan control system sehingga bisa awet

dan tahan lama.

PLTS SHS juga dilengkapi dengan kabel instalasi, saklar, terminal blok lampu, stop

kontak, dan komponen pendukung sehingga pemasangan dapat dilakukan dengan sangat

mudah. Selebihnya aplikasi PLTS ini sangat luas meliputi aplikasi back-up power,

telekomunikasi / wartel satelit tenaga surya (solar satellite public phone), sistem pendingin

vaksin (vaccine refrigerator), pompa air tenaga surya, sistem lampu lalu lintas, sebagai heater

(air dan udara) / Pemanasan ruangan dan air, Penerangan ruangan atau jalan (solar street

lamp), Kompor matahari, Pengeringan hasi pertanian, Distilasi air kotor, Pembangkitan

listrik, dan sebagainya. Selanjutnya, PLTS-Pembangkit Listrik Tenaga Surya juga dapat

digabungkan (sistem hybrid) dengan sumber energi listrik lain, misalnya jaringan PLN,

mikrohidro, PLTB-Pembangkit Listrik Tenaga Bayu atau Turbin Angin (wind turbine),

Genset, dan lain sebagainya.

Berikut ini adalah beberapa bentuk energi yang merupakan turunan dari energi matahari

misalnya:

Energi angin yang timbul akibat adanya perbedan suhu dan tekanan satu tempat dengan tempat lain sebagai efek energi panas matahari.

Energi air karena adanya siklus hidrologi akibat dari energi panas matahari yang mengenai bumi.

Energi biomassa karena adanya fotosintesis dari tumbuhan yang notabene menggunakan energi matahari.

Energi gelombang laut yang muncul akibat energi angin.

Energi fosil yang merupakan bentuk lain dari energi biomassa yang telah mengalami proses selama berjuta-juta tahun.

Selain itu energi panas matahari juga berperan penting dalam menjaga kehidupan di bumi

ini. Tanpa adanya energi panas dari matahari maka seluruh kehidupan di muka bumi ini pasti

akan musnah karena permukaan bumi akan sangat dingin dan tidak ada makluk yang sanggup

hidup di bumi.

APLIKASI PLTS

Energi panas matahari merupakan salah satu energi yang potensial untuk dikelola dan

dikembangkan lebih lanjut sebagai sumber cadangan energi terutama bagi negara-negara

yang terletak di khatulistiwa termasuk Indonesia, dimana matahari bersinar sepanjang tahun.

Dapat dilihat dari gambar di atas bahwa energi matahari yang tersedia adalah sebesar 81.000

TerraWatt sedangkan yang dimanfaatkan masih sangat sedikit.

1. Pemanasan RuanganAda beberapa teknik penggunan energi panas matahari untuk pemanasan ruangan, yaitu:

Jendela

Ini merupakan teknik pemanasan dengan menggunakan energi panas matahari

yang paling sederhana. Hanya diperlukan sebuah lubang pada dinding untuk meneruskan

panas matahari dari luar masuk ke dalam bangunan. Ada jendela yang langsung tanpa ada

kacanya dan ada yang menggunakan kaca. Untuk mendapatkan panas yang optimal maka

pada jendela dipasang kaca ganda. Biasanya di daerah-daerah empat musim

dinding/tembok bangunan diganti dengan kaca agar matahari bebas menyinari dan

menghangatkan ruangan pada saat musim dingin.

Dinding Trombe(Trombe Wall)

Dinding trombe adalah dinding yang diluarnya terdapat ruangan sempit berisi

udara. Dinding bagian luar dari ruangan sempit tersebut biasanya berupa kaca. Dinding ini

dinamai berdasarkan nama penemunya yaitu Felix Trombe, orang berkebangsaan Perancis.

Prinsip kerjanya adalah permukaan luar ruangan ini akan dipanasi oleh sinar matahari,

kemudian panas tersebut perlahan-lahan dipindahkan kedalam ruangan sempit.

Selanjutnya panas di dalam ruangan sempit tersebut akan dikonveksikan ke dalam

bangunan melalui saluran udara pada dinding trombe.

Greenhouse

Teknik ini hampir sama dengan dinding trombe hanya saja jarak antara dinding masif

dengan kaca lebih lebar, sehingga tanaman bisa hidup di dalamnya.

Prinsip kerja greenhouse juga serupa dengan dinding trombe. Panas masuk melalui kaca

ke dalam greenhouse lalu dikonveksikan ke dalam bangunan untuk menghangatkan

ruangan atau menjaga suhu rungan tetap stabil meskipun pada waktu siang atau malam

hari.

2. Penerangan RuanganAdalah teknik pemanfaatan energi matahari yang banyak dipakai saat ini. Dengan

teknik ini pada siang hari lampu pada bangunan tidak perlu dinyalakan sehingga

menghemat penggunaan listrik untuk penerangan. Teknik ini dilaksanakan dengan

mendesain bangunan yang memungkinkan cahaya matahari bisa masuk dan menerangi

ruangan dalam bangunan.

3. Kompor MatahariPrinsip kerja dari kompor matahari adalah dengan memfokuskan panas yang diterima

dari matahari pada suatu titik menggunakan sebuah cermin cekung besar sehingga

didapatkan panas yang besar yang dapat digunakan untuk menggantikan panas dari

kompor minyak atau kayu bakar.

Untuk diameter cermin sebesar1,3 meter kompor ini memberikan daya thermal

sebesar 800 watt pada panci. Dengan menggunakan kompor ini maka kebutuhan akan

energi fosil dan energi listrik untuk memasak dapat dikurangi.

4. Pengeringan Hasil PertanianHal ini biasanya dilakukan petani di desa-desa daerah tropis dengan menjemur

hasil panennya dibawah terik sinar matahari. Cara ini sangat menguntungkan bagi

para petani karena mereka tidak perlu mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil

panennya. Berbeda dengan petani di negara-negara empat musim yang harus

mengeluarkan biaya untuk mengeringkan hasil panennya dengan menggunakan oven

yang menggunakan bahan bakar fosil maupun menggunakan listrik.

5. Distilasi Air

Cara kerjanya adalah sebuah kolam yang dangkal, dengan kedalaman 25mm hingga

50 mm, ditututup oleh kaca. Air yang dipanaskan oleh radiasi matahari, sebagian

menguap, sebagian uap itu mengembun pada bagian bawah dari permukaan kaca yang

lebih dingin. Kaca tersebut dimiringkan sedikit 10 derajat untuk memungkinkan

embunan mengalir karena gaya berat menuju ke saluran penampungan yang

selanjutnya dialirkan ke tangki penyimpanan.

6. Pemanasan AirPenyediaan air panas sangat diperlukan oleh masyarakat, baik untuk mandi

maupun untuk alat antiseptik pada rumah sakit dan klinik kesehatan. Penyediaan air

panas ini memerlukan biaya yang besar karena harus tersedia sewaktu-waktu dan

biasanya untuk memanaskan digunakan energi fosil ataupun energi listrik. Namun

Dengan menggunakan pemanas air tenaga surya maka hal ini bukan merupakan

masalah karena pemanasan air dilakukan dengan menyerap panas matahari dengan

menggunakan kolektor sehingga tidak memerlukan biaya bahan bakar.

Prinsip kerjanya adalah panas dari matahari diterima oleh kolektor yang terdapat di

dalam terdapat pipa-pipa berisi air. Panas yang diterima kolektor akan diserap oleh air yang

berada di dalam pipa sehingga suhu air meningkat. Air dingin dialirkan dari bawah

sedangkan air panasnya dialirkan lewat atas karena massa jenis air panas lebih kecil daripada

massa jenis air dingin (prinsip thermosipon). Air ini lalu masuk ke dalam penyimpan panas.

Pada penyimpan panas, panas dari air ini dipindahkan ke pipa berisi air yang lain yang

merupakan persediaan air untuk mandi/antiseptik. Sedangkan air yang berasal dari kolektor

akan diputar kembali ke kolektor dengan menggunakan pompa atau hanya menggunakan

prinsip thermosipon. Persediaan air panas akan disimpan di dalam tangki penyimpanan yang

terbuat dari bahan isolator thermal. Pada sistem ini terdapat pengontrol suhu jika suhu air

panas yang dihasilkan kurang dari yang diinginkan maka air akan dimasukkan kembali ke

tangki penyimpan panas untuk dipanaskan kembali.

Kolektor yang digunakan pada pemanas air tenaga panas matahari ini adalah kolektor

surya plat datar yang bagian atasnya terbuat dari kaca yang berwarna hitam redup sedangkan

bagian bawahnya terbuat dari bahan isolator yang baik sehingga panas yang terserap kolektor

tidak terlepas ke lingkungan. Air panas di dalam kolektor bisa mencapai 82°C sedangkan air

panas yang dihasilkan tergantung keinginan karena sistem dilengkapi pengontrol suhu.

Selain untuk solar sel yang memanfaatkan “partikel” sinar matahari untuk menumbuk

ion-ion pada silikon sehingga terjadi pelepasan elektron dan menghasilkan listrik, sinar

matahari juga dapat dimanfaatkan panasnya. Modul Solar Thermal mengandung cairan surya

yang bersirkulasi melalui panel dan ke dalam sebuah silinder koil kembar surya. Silinder ini

terdiri dari satu kumparan yang menerima panas dari kolektor di atap, dan lain yang

digunakan untuk memasok panas dari rumah utama terus ketel / sumber pemanas ketika

energi matahari tidak cukup.Beberapa sistem juga dilengkapi dengan pemanas imersi.

Pada solar sel bukan panas matahari yang menghasilkan listrik , tapi tekanan sinarnya

pada solar sel. Sedang kali ini kita akan memanfaatkan panas sinar matahari untuk

memanaskan air. Dan akan sangat menyenangkan jika jika setiap kita mandi, kita bisa

menggunakan air dengan air hangat. Saat ini pemanas air banyak dipasang dirumah-rumah

modern. Terutama didaerah-daerah yang bersuhu dingin seperti Bandung, Malang, dan lain-

lain. Ada banyak alasan memasang pemanas air dirumah antara lain, mandi dengan air hangat

bisa mengeluarkan racun toksin karena terbukanya pori-pori. Selain itu mandi dengan air

hangat, baik untuk terapi bagi selesma, sakit kepala dan mengembalikan kelelahan di kaki.

KEKURANGAN-KELEBIHAN

Jenis pemanas air ada banyak sekali macamnya. Ada pemanas air tenaga listrik dan

ada juga pemanas air menggunakan tenaga gas. Ada satu lagi jenis pemanas air yaitu

pemanas air dengan menggunakan energi Surya (Solar water heater system). Pemanas air

dengan memanfaatkan sumber energi dari alam yang ini, memiliki beberapa keuntungan

antara lain, dibanding tenaga listrik dan tenaga gas, Pemanas Air tenaga surya tidak bakal

habis sumber energinya. Apalagi tarif listrik dan gas selalu naik dari tahun ke tahun.

Dari sisi keamanan, pemanas air tenaga surya sangat aman, karena, resiko tersengat aliran

listrik minim. Ramah lingkungan karena hasil pemanasan pemanas air tenaga surya tidak

menimbulakn senyawa lain. Bandingkan dengan pemanas air tenaga listrik yang

mengakibatkan timbulnya gas CO2 yang bisa mencemari lingkungan. Tetapi disisi lain

pemanas air tenaga surya juga memiliki kekurangan juga, karena pemanas air ini perlu sinar

matahari sebagai energinya, maka kemampuannya tergantung pada banyaknya sinar

matahari. Jadi, kalau mendung, dayanya akan sedikit berkurang. Tapi, tetap tidak masalah,

karena pemanas tenaga surya masih bisa menyerap sinar matahari, dan tetap bisa berfungsi.

Kekurangan pemanas air tenaga surya yang lain adalah tidak bisa ditaruh di

sembarang tempat dan harus terkena sinar matahari langsung. Beda dengan pemanas air

tenaga listrik atau gas yang tidak membutuhkan tempat yang luas dan juga bisa ditaruh di

dalam ruangan, misalnya, di dalam kamar mandi. Dan hal lain yang masih menjadikan orang

berpikir dua kali adalah harganya yang terbilang mahal dibanding pemanas air tenaga air

lainnya. Perlu diketahui harga Pemanas Air berkisar antara 10 juta hingga ada yang mencapai

34juta.

CARA-KERJA

Pemanas air tenaga surya biasanya terdiri dari panel kolektor dan tangki yang dihubungkan

dengan dua pipa assesories. Panel kolektor dilengkapi dengan penutup kaca berfungsi sebagai

penangkap panas sinar matahari yang didalamnya tersusun rangkaian pipa tembaga sebagai

jalur air yang dibalut sirip absorber. Sedangkan tangki berfungsi sebagai "Thermos" (tempat

penyimpanan air berinsulasi) yang mampu menahan penurunan panas secara minimal.

Pada saat matahari bersinar, panel kolektor menangkap sinar matahari dan secara mekanis

mengalirkan panas dari sirip absorber ke pipa-pipa tembaga yang berisi air, sehingga suhu air

didalamnya perlahan meningkat. Panel solar memakai prinsip alamiah air "Thermosiphon".

Thermosiphon ialah prinsip pasif perpindahan panas dengan memanfaatkan proses alamiah

konveksi-air.

Pada prakteknya, prinsip ini dimulai dari air yang berada pada panel kolektor mengalami

pemanasan dan akan bergerak ke sisi atas dan masuk ke dalam tangki. Pada saat bersamaan,

air di dalam tangki yang bersuhu rendah terdorong turun ke dalam panel kolektor. Pergerakan

perputaran air ini bergerak berkesinambungan sehingga terjadi sirkulasi air secara mekanis

yang mengakumulasi peningkatan suhu air didalam tangki. Pergerakan perpindahan antara air

bersuhu tinggi digantikan air bersuhu rendah dapat bergerak mekanis tanpa bantuan

tambahan pompa.

BAHAN YANG DIPERLUKAN:

1. selembar plat logam (boleh terbuat dari seng, alumunium, stainless steel);

2. dudukan plat terbuat dari besi (dapat memesan ke tukang las);

3. pipa air terbuat dari logam (secukupnya);

CARA MEMBUATNYA:

Lihat gambar berikut ini.

CARA KERJA:

1. Panas dikumpulkan oleh kolektor pada parabola dipantulkan ke titik apinya.

2. Air yang mengalir pada pipa di titik api parabola dari tangki air akan dipanaskan oleh

panas yang dikumpulkan kolektor.

3. Air yang panas dialirkan ke bak mandi.

7. Pembangkitan Listrik

Prinsipnya hampir sama dengan pemanasan air hanya pada pembangkitan listrik, sinar

matahari diperkuat oleh kolektor pada suatu titik fokus untuk menghasilkan panas yang

sangat tinggi bahkan bisa mencapai suhu 3800°C. Pipa yang berisi air dilewatkan tepat pada

titik fokus sehingga panas tersebut diserap oleh air di dalam pipa. Panas yang sangat besar ini

dibutuhkan untuk mengubah fase cair air di dalam pipa menjadi uap yang bertekanan tinggi.

Uap bertekanan tinggi yang di hasilkan ini kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin

uap yang kemudian akan memutar turbo generator untuk menghasilkan listrik.

Ada dua jenis kolektor yang biasa digunakan untuk pembangkitan listrik yaitu kolektor

parabolik memanjang dan kolektor parabolik cakram.

Kolektor Parabolik Memanjang Kolektor Parabolik Cakram

Di California, Amerika Serikat, alat ini telah mampu menghasilkan 354 MW listrik.

Dengan memproduksi kolektor ini secara massal, maka harga satuan energi matahari ini di

AS, sekitar Rp 100/KWh lebih murah dibandingkan energi nuklir dan sama dengan energi

dari tenaga pembangkit dengan bahan baku energi fosil.(Ivan A Hadar, 2005).

Di India dengan area seluas 219.000 meter persegi maka kolektor mampu

menghasilkan listrik sebesar 35-40 MW dengan rata-rata intensitas penyinaranya adalah

sebesar 5.8 KWH per meter persegi per hari.(Gordon Feller).

Kita dapat juga membangkitkan listrik langsung dari energi surya, yaitu dengan

menggunakan photovoltaic. Alat ini terbuat dari bahan semikonduktor yang sangat peka

dalam melepaskan elektron ketika terkena panjang gelombang sinar matahari tertentu. Akan

tetapi alat ini masih sangat mahal dan efisiensinya masih sangat rendah, yaitu sekitar 10%.

Pembangkitan listrik berdasarkan perbedaan tekanan pada gas juga bisa dilakukan,

yaitu dengan menggunakan chimney. Ini sebuah sistem tower yang terdiri turbin gas dan

jalinan kaca tertutup yang luas untuk memerangkap panas matahari.

Prinsipnya: sinar matahari akan menembus kaca dari alat ini kemudian memanaskan

gas yang terperangkap di bawah kaca. Gas suhu tinggi ini akan memasuki tower tertutup

yang tingginya bisa mencapai 1000 meter vertikal. Oleh karena perbedaan suhu gas pada

permukaan bumi dan 1000 meter diatas permukaan bumi, maka gas akan mengalir ke atas

melalui tower ini. Aliran gas/udara tersebut akan memutar turbin gas. Skema sederhana dapat

dilihat pada gambar dibawah.

Keuntungan dari penggunaan energi panas matahari antara lain:

Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh bagian permukaan bumi dan tidak habis (renewable energy).

Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi yang berbahaya baik bagi manusia maupun lingkungan.

Penggunaan energi panas matahari untuk pemanas air, pengeringan hasil panen akan dapat

mengurangi kebutuhan akan energi fosil.

Pembanguan pemanas air tenaga matahari cukup sederhana dan memiliki nilai ekonomis.

Kerugian dari penggunaan energi panas matahari antara lain:

Sistem pemanas air dan pembangkit listrik tenaga panas matahari tidak efektif digunakan pada daerah memiliki cuaca berawan untuk waktu yang lama.

Pada musim dingin, pipa-pipa pada sistem pemanas ini akan pecah karena air di dalamnya membeku.

Membutuhkan lahan yang sangat luas yang seharusnya digunakan untuk pertanian,

perumahan, dan kegiatan ekonomi lainya. Hal ini karena rapat energi matahari

sangat rendah.

Lapisan kolektor yang menyilaukan bisa mengganggu dan membahayakan penglihatan, misalnya penerbangan.

Sistem hanya bisa digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak bisa digunakan ketika malam hari atau pada saat cuaca berawan.

Penyimpanan air panas untuk perumahan bukan merupakan masalah, tetapi penyimpanan uap air pada pembangkit listrik memerlukan teknologi yang sulit.

8. P e n d ingin R ua n gan den g an Tenaga Panas

Ma t ahari (Re v olu s i Air Co n ditionin g )

Air conditioning adalah sistem pengaturan suhu dan kelembaban untuk

kenyamanan thermal manusia. Penggunaan sistem air conditioning yang semakin

meningkat di berbagai pertokoan, kantor-kantor, kendaraan pribadi, gedung sekolah

dan kampus menjadi hal yang biasa dalam kehidupan kita sehari-hari. Tren

perkembangan penggunaan sistem air conditioning menunjukkan perkembangan

yang sangat pesat di seluruh dunia.

Sayangnya, konsumsi energi listrik pada sistem air conditioning konvensional

relatif sangat tinggi. Konsumsi energi listrik yang begitu besar menuntut daya listrik

yang besar pula. Mengingat bahwa listrik pada umumnya masih dihasilkan oleh bahan

bakar fosil, penggunaan air conditioning secara tidak langsung juga berkontribusi

secara signifikan terhadap emisi gas rumah kaca. Emisi gas rumah kaca menyebabkan

peningkatan efek pemanasan global. Karena suhu lingkungan makin panas, makin

banyak industri dan rumah tangga yang menggunakan perangkat AC dan

menyebabkan emisi gas rumah kaca yang semakin banyak. Hal ini membuat siklus

emisi dan pemborosan energi yang tiada habisnya.

Mengingat bahwa menghambat laju penggunaan sistem air conditioning adalah hal yang

nyaris mustahil, diperlukan solusi ramah lingkungan untuk sebuah sistem air conditioning

baik dari segi proses maupun dari sumber energi yang digunakan. Solusi untuk masa depan

untuk pemenuhan energi yang berkelanjutan memerlukan sebuah sistem yang menggunakan

energi terbarukan dan sekaligus ramah lingkungan.

Salah satu sistem yang memiliki prospek kedepan dalam hal air conditioning dengan energi

terbarukan adalah sistem solar thermal cooling, pendinginan ruangan dengan menggunakan

panas matahari. Menghasilkan udara yang dingin dengan menggunakan panas matahari

sekilas tampak konyol. Pada umumnya matahari dikenal selama berabad-abad sebagai

sumber panas. Namun dengan menggunakan teknologi modern, ada beberapa proses thermal

yang dapat menggunakan energi panas matahari untuk menggerakkan suatu proses

pendinginan.

Salah satu proses thermal yang dapat digunakan untuk menggerakkan proses pendinginan

adalah suatu proses refrigerasi yang dikenal sebagai absorption chilling. Secara umum, suatu

sistem refrigerasi bertugas untuk memindahkan energi panas dari suatu ruangan tertutup ke

lingkungan, agar suhunya lebih rendah dari suhu lingkungan.

Berikutnya akan dijelaskan tentang:

1. Prinsip Umum Sistem Refrigerasi Modern

2. Perbedaan Proses Refrigerasi Konvensional dengan Sistem Solar Thermal Cooling

3. Keunggulan Utama Sistem Solar Thermal Cooling

1. Prinsip Umum Sistem Refrigerasi

Tentu saja secara alami energi panas hanya dapat berpindah dari benda bersuhu tinggi

ke benda yang bersuhu rendah. Untuk terus menerus memindahkan energi panas dari ruangan

yang dingin ke lingkungan yang lebih panas diperlukan suatu sistem refrigerasi.

Secara sederhana dapat dikatakan bahwa sistem refrigerasi harus memiliki “bagian

dingin” dan “bagian panas”. Agar ruangan menjadi lebih dingin, energi panas harus diserap

dari dalam ruangan oleh “bagian dingin” sistem refrigerasi dan dibuang melalui “bagian

panas” sistem refrigerasi. Tentu saja sesuai hukum ke-2 thermodinamika, tidak mungkin

suatu siklus sistem apapun dapat bekerja secara kontinu memindahkan energi panas dari

“bagian dingin” ke “bagian panas” tanpa memerlukan input energi dari luar. Pada

penggunaan air conditioning, umumnya input energi ini berupa energi listrik yang digunakan

untuk menggerakkan kompresor mekanik. Lalu bagaimana sebuah sistem refrigerasi modern

bekerja?

Sistem refrigerasi modern memanfaatkan sifat cairan yang dapat menyerap kuantitas

panas yang besar pada saat penguapan (evaporasi) dan melepaskan kuantitas panas yang

besar pada saat pengembunan (kondensasi). Baik evaporasi dan kondensasi dapat terjadi pada

suhu tertentu yang dikenal sebagai titik didih atau titik embun. Nilai titik didih atau titik

embun ditentukan oleh tekanan fluida. Pada tekanan yang tinggi, titik didih akan menjadi

lebih tinggi dan pada tekanan yang lebih rendah, titik didih akan menjadi lebih rendah.

Jika kita turunkan tekanan suatu fluida sehingga suhu didihnya menjadi lebih rendah

daripada suhu ruangan, maka fluida tersebut akan mendidih dan menguap (evaporasi). Untuk

berubah fase dari cairan menjadi gas, fluida memerlukan energi panas. Energi panas ini akan

diambil oleh fluida dari ruangan sehingga ruangan akan menjadi dingin dan panas digunakan

oleh fluida untuk berubah wujud menjadi fase gas. Komponen yang mengakibatkan evaporasi

dikenal sebagai evaporator.

Setelah fluida menyerap aliran kalor dari ruangan dan berubah menjadi gas, energi

panas yang berhasil diserap harus dibuang ke lingkungan luar. Akan tetapi tekanan fluida

masih rendah, jika diekspos langsung ke “bagian panas” dari sistem, fluida ini malah akan

menyerap lebih banyak panas karena titik didih masih lebih rendah daripada suhu

lingkungan. Agar energi panas dapat dibuang, fluida dalam bentuk gas ini harus memiliki

titik didih yang lebih tinggi daripada lingkungan luar. Supaya titik didih lebih tinggi, tekanan

fluida harus dinaikkan. Komponen yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida dikenal

sebagai kompresor. Setelah melalui kompresor, tekanan fluida akan menjadi lebih tinggi.

Setelah melalui kompresor, fluida akan memiliki tekanan dan titik didih yang lebih

tinggi dari lingkungan. Karena titik didih fluida lebih tinggi dari lingkungan, proses kebalikan

dari apa yang terjadi di evaporator terjadi. Fluida gas akan berubah wujud menjadi cair

(kondensasi) dan membuang aliran energi panas ke lingkungan. Agar siklus lengkap, supaya

fluida dapat dialirkan ke evaporator lagi tekanan fluida harus diturunkan oleh alat yang

dikenal sebagai expansion valves.

2. Perbedaan Proses Refrigerasi Konvensional dengan Sistem Solar Thermal Cooling

Lalu dimanakah letak perbedaan antara sistem refrigerasi dengan listrik biasa dan

dengan panas matahari? Pada prinsipnya tidak ada perbedaan kecuali pada bagaimana fluida

dapat dinaikkan titik didihnya sehingga dapat mengembun (kondensasi) pada kondenser.

Pada sistem biasa yang menggunakan input listrik, titik didih ini dicapai dengan

menggunakan kompresi mekanik. Pada sistem pendingin yang menggunakan energi matahari,

titik didih ini dicapai dengan menggunakan “kompresi thermal”. Bandingkan gambar siklus

di bawah ini dengan diagram skema pendinginam konvensional pada gambar sebelumnya.

Bagaimanakah kompresi thermal bekerja? Kompresi thermal bekerja dengan

menggunakan kombinasi generator, absorber, pompa dan heat exchanger untuk

menggantikan kerja kompresor. Fluida yang praktis untuk digunakan adalah campuran air

dengan LiBr. Fungsi dari penggunaan larutan LiBr adalah untuk menaikkan titik didih dari

air, namun menurunkan tekanan uap saturasi dari air.

Fluida bersuhu dan tekanan rendah memasuki “bagian dingin” evaporator dan

menguap dengan menyerap energi panas dari lingkungan. Setelah melalui evaporator, uap

fluida bersuhu dan tekanan rendah memasuki absorber yang memiliki larutan yang rendah

kadar airnya. Larutan ini menyerap refrigerant dan bertambah kadar airnya. Proses

penyerapan ini bersifat eksothermik sehingga energi panas dibuang ke lingkungan pada

proses ini. Larutan yang kadar airnya tinggi dipompa sehingga larutan bergerak memasuki

generator. Pada generator, energi di supply dengan menggunakan energi panas matahari,

sehingga uap air terbentuk pada tekanan yang tinggi. Uap bertekanan tinggi ini diembunkan

di kondenser sehingga melepas energi panas ke lingkungan. air yang telah berkondensasi

diturunkan tekanannya menggunakan expansion valves lalu dikembalikan ke evaporator dan

begitu siklus terus berlanjut. Pada proses ini, input energi panas matahari pada generator

menggantikan input energi listrik pada kompresor. Di sini digunakan pompa juga untuk

mengalirkan fluida namun dayanya jauh lebih kecil daripada daya kompressor (dapat

diabaikan). Penyerapan panas terjadi pada evaporator, sama dengan sistem konvensional dan

pembuangan panas terjadi pada absorber dan kondenser. Dengan menggunakan sistem yang

dikenal sebagai absorption chilling ini, energi listrik yang mahal dapat digantikan oleh panas

matahari menggunakan proses kompresi. Jika panas matahari sedang tidak mencukupi dapat

di backup juga dengan menggunakan pemanas gas.

3. Keunggulan Sistem Pendingin Tenaga Matahari

Keunggulan penggunaan energi matahari pada proses air conditioning adalah pada

kesesuaian kronologis antara waktu supply (penyediaan energi) dan pada waktu demand

(permintaan energi) yang terjadi pada saat yang bersamaan. Karena sumber panas utama

adalah matahari, hari yang sangat panas umumnya memiliki kebutuhan pendinginan yang

besar namun memiliki input energi matahari yang besar sebagai kompensasi. Begitu juga

pada saat matahari sedang lemah pancarannya maka kebutuhan pendinginan umumnya

menjadi kecil juga. Karena waktu supply dan demand yang hampir bersamaan maka tidak

dibutuhkan tangki penyimpanan thermal yang terlalu besar untuk mengatasi pengaruh musim.

Hal ini memberikan sistem solar cooling keuntungan ekonomis jika kita memiliki area yang

cukup luas untuk kolektor matahari. Untuk negara dengan empat musim sistem solar cooling

pun dapat diubah menjadi solar heating pada musim dingin.

Keuntungan lingkungan dari sistem solar cooling adalah bahwa tidak ada dampak

lingkungan dari penggunaan LiBr karena tidak menambah efek rumah kaca. Walaupun ada

berbagai permasalahan teknis dan ekonomis seperti butuhnya area kolektor yang cukup luas

atau cuaca yang tak terduga, hal ini bisa diatasi dengan berbagai teknik. Salah satu saja dari

contoh solusinya adalah dengan menggunakan kombinasi hybrid dengan sistem sumber

energi gas alam, ditambah dengan tangki thermal storage dan sistem insulasi yang baik, jika

diperhitungkan resiko emisi, keuntungan ekonomis dan energi tetap secara umum lebih baik

jika dibandingkan dengan menggunakan sistem yang berbasis listrik jaringan saja. Apalagi

dengan makin menipisnya persediaan bahan bakar fosil dunia, penggunaan energi matahari

dan berbagai sumber daya energi terbarukan lainnya akan memegang peranan yang semakin

penting dalam dinamika energi global.

Heater element adalah peralatan yang fungsinya untuk menghasilkan panas dari

sumber listrik. Heater atau pemanas dewasa ini sudah sangat umum dipakai dalam kehidupan

sehari hari. Untuk rumah tangga kita mengenal Dispenser yaitu alat pemanas air. Kita

mengenal magic com alat untuk menanak nasi ataupun menghangatkan makanan. Kita

mengenal kompor listrik alat untuk memasak. Strika listrik juga merupakan pemanas yang

sangat kita kenal.

Di dunia industry heater lebih banyak lagi difungsikan sebagai proses produksi dari

suatu produk yang dihasilkan oleh pabrik tersebut. Contoh : sebuah industri makanan permen

misalnya, sudah sejak awal mengunakan heater untuk proses produksinya. Begitu pula

ditahap akhir industry permen juga menggunakan heater untuk proses packegingnya hingga

tampak menarik dan laku untuk dijual.

Water heater adalah heater yang difungsikan untuk memanaskan air. Contoh

heater untuk air ini adalah immersion heater. Sebuah pemanas imersi adalah

perangkat yang dipasang di tangki atau wadah untuk memanaskan

cairan. Instalasi bisa di-sisi, flens atau ulir.

Air heater adalah heater yang difungsikan untuk memanaskan udara. Contoh

heater untuk udara adalah tubular fin heater yang aplikasinya adalah untuk

pemanas ruangan.

Oil heater adalah heater yang difungsikan untuk memanaskan media oli untuk

keperluan sesuatu hal. Contoh penggunaan heater oli ini adalah untuk mesin

hotpress atau mesin pembuat kayu berlapis yang populer dengan sebutan triplex.

Pada umumnya ada tiga jenis aplikasi pemakaian heater yaitu untuk udara, air dan oli.

Akan tetapi prakteknya amat luas. Misalnya saja untuk air, bisa untuk air mandi, air minum,

ataupun air dirubah menjadi uap sebagai miniature dari boiler. Heater untuk udara

aplikasinya juga sangat luar, yaitu untuk oven, untuk mesin packaging, untuk pengering roti,

untuk strika dlsb.

PUSTAKA

Arismunandar, W. 1995. Teknologi Rekayasa Surya. Bandung. Pradnya Paramita.

Boyle, G. 1996. Renewable Energy. Milton Keynes. The Open University.

Gordon Feller. India Building Large-Scale Solar Thermal Capacity. Available from ht t p: / /ww w . ec owo r ld.o r g/Home/A r t i c les2. c fm ?TID=325

Ivan A Hadar. Kompas, 11 Oktober 2005. Keluar dari Ketergantungan (Pasar) BBM.

Passive Solar Architecture Heating. Available from ww w . a z sola rce n t e r. c o m / d e si g n/pa s - 2

Solar Cooking. Available from w w w. e n e r g i i n f o.o r g /so l a r _ c ooking

Wikipedia thermosiphon (http: / /en. w ik i p e dia.o r g / wiki / the r mos i phon)

ht t p: / /ww w .indonesia - p r op e r t y . c om L alu ikuti menu di Solar Water Heater klik bagian

“Referensi” lalu klik “Analisa Studi Biaya Hotel”

w w w. w ik i p e dia.o r g / r e f r i g e r a t i on

w w w. w ik i p e dia.o r g / a bsorptio m _ c hi l ler

ww w . ec o f r iend. o r g /ent r y /rot a rtica - s - so l a r - po w e re d -a ir -c ondi t ion i n g