UNIVERSITAS HALU OLEO iii - SITEDI UHOsitedi.uho.ac.id/uploads_sitedi/E1C115084_sitedi_SKRIPSI...

UNIVERSITAS HALU OLEO i

EFISIENSI PENGERING PRODUK MENGGUNAKAN ALAT

PENGERING SURYA TYPE DOWN DRAF

SKRIPSIUntuk memenuhi sebagian persyaratan

Mencapai derajat sarjana SIJurusan Teknik Mesin

Bidang Ilmu Konversi Energi

Disusun oleh :

BASRIE1C1 15 084

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HALU OLEO

KENDARI

2017

UNIVERSITAS HALU OLEO ii

UNIVERSITAS HALU OLEO iii

UNIVERSITAS HALU OLEO iv

KATA PENGANTAR

Assalamu ’Alaikum Wr. Wb.

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat

limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis diberi kesehatan dan kesempatan,

shalawat dan salam senantiasa tercurahkan kepada junjungan kita Baginda

Rasulullah Muhammad SAW karena berkat perjuangan Beliau sehingga kita

dapat menikmati alam yang terang benderang ini yang dipenuhi dengan ilmu dan

pengetahuan. Sehingga Skripsi yang berjudul “EFISIENSI PENGERINGAN

PRODUK MENGGUNAKAN PENGERING SURYA TYPE DOWN DRAFT

” dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini disusun untuk melengkapi

persyaratan kelulusan pada Program Studi S-1 Teknik Mesin Universitas Halu

Oleo Kendari.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Eng. Lukas Kano M,

ST., MT selaku Pembimbing I dan Muh. Hasbi, S.T.,M.T selaku Pembimbing

II, yang telah meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan bimbingan serta

motivasi kepada penulis, sehingga Skripsi ini dapat terselesaikan.

Terima kasih dan penghargaan tidak lupa penulis sampaikan kepada

semua pihak yang telah banyak membantu penulis baik secara langsung maupun

tidak langsung, utamanya kepada:

1. Rektor Universitas Halu Oleo.

2. Mustarum Musaruddin, ST.,MIT.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Univesitas Halu Oleo.

3. Muh. Hasbi, ST.,MT selaku ketua Jurusan S-1 Teknik Mesin, Univesitas Halu

Oleo.

4. Seluruh dosen dan staf, khususnya pada Jurusan Teknik Mesin yang telah

banyak memberikan ilmu dan bantuannya kepada penulis.

5. Teman-teman fakultas Teknik khususnya Jurusan Teknik Mesin dan dindaku

Muhammad Ali Usman dan Fajarul Kadir serta semua pihak yang belum

disebutkan namanya terima kasih atas dukungan, perhatian, semangat dan

UNIVERSITAS HALU OLEO v

kebersamaannya. Semoga jalinan persahabatan ini senantiasa tetap terjaga dan

tetap harmonis.

Akhir kata semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dan pengalaman

kepada penulis dan pembaca. AMIN YA ROBBIL ‘ALAMIN

Wassalamu ’Alaikum Wr. Wb.

Kendari. Maret 2017

Penulis

UNIVERSITAS HALU OLEO vi

INTISARI

Basri, 2017, Efisiensi Pengeringan Produk Menggunakan Alat Pengering TenagaSurya Type Down Draft. Skripsi Teknik Mesin Universitas Halu Oleo Kendari SulawesiTenggara.

Tujuan skripsi ini yaitu untuk mengetahui efisiensi pengeringan dan kualitasproduk pengeringan menggunakan alat pengering tenaga surya type down draft.

Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu termokopel,anemometer, solar power meter, dan kaca. Adapun prosedur penelitian ini adalahmempersiapkan alat dan bahan, kemudian melakukan pengujian alat pengeringan suryadengan cara diletakan pada lapangan terbuka yang tidak terkena naungan sepanjang hari.Posisikan alat membujur Utara Selatan dengan kolektor dari kaca hitam. Mengamatiperubahan suhu pada masing-masing rak dengan parameter yang diukur T0, T1, T2, T3, T4,T5, T6 dan T7 serta kelembaban luar (H0), kelembaban dalam ruang alat pengering (H1),kecepatan angin (m/s) dan intensitas radiasi matahari (w/m2). Pengukuran dilakukansetiap 60 menit.

Setelah melakukan penelitian didapatkan kesimpulan yaitu distribusi lajupengeringan dalam setiap rak bervariasi sesuai dengan suhu masing-masing rak. Hasildari pengeringan gabah selama 7 jam menggunakan alat pengering tenaga surya mampumenurunkan berat basah gabah dari 1000 g menjadi 831 g dan berat basah sagu dari 1000g menjadi 894 g. Efisiensi total alat pengering tenaga surya yaitu sebesar 43,94 %.

Kata kunci : Type down draft, Distribusi laju pengeringan, Efisiensi.

UNIVERSITAS HALU OLEO vii

ABSTRACT

Basri, 2017, efficiency drying products using solar dryer type down draft. Thesismechanical engineering university Halu Oleo Kendari Sulawesi Tenggara.

Thesis purpose of this is to determine the drying efficienciyand product qualitydrying using solar dryers type down draft.

Tools and materials used in this study is termokopel, anemometer, solar andpower meter and glass. As for the procedure of this study is to prepare tools andmaterials, then test the solar drying apparatus in a manner to place it in an open field thatis not exposed to shade throughout the day. Position the tool longitudinal north south withthe collector of black glass. Observed changes in temperature on each shelf with aparemeter that is measured T0, T1, T2, T3, T4, T5, T6 and T7 as wellas the ousidehumudity (H0), humudity in the camber dryers (H1), wind speed (m/s), and solar radiationintensity (w/m2), measurements done every 60 minute.

After doing research on get the conclusion that the distribution in each rackdrying rate varies according to the temperature of each shelf. The results of grain dryingfor 7 hours using a solar dryer capable of lowering the grain wet weight of 1000 gbecome 831 g and the weight of 1000 g become 894 g. The total efficiency of solar dryersin the amount of.

Key words : Type down draft, the drying rate distribution, efficiency.

UNIVERSITAS HALU OLEO viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL… … … … … … … … … … … … . . … … … … … … … … … … … i

HALAMAN PENGESAHAN… … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. ii

HALAMAN PERNYATAAN… . . … … … … … … … … … … … … … … … … … .. iii

KATA PENGANTAR… . … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … iv

INTISARI… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … …. vi

ABSTRACT… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .. vii

DAFTAR ISI… … … … … … … … … … … … … … … . … … … … … … … … … … … .. viii

DAFTAR GAMBAR… … … … … … … … . . … … … … … … … … … … … … . … …. xi

DAFTAR TABEL… … … … … … … … … . … … … … … … … … … … … … … … . . .. xiii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN… . … … … … … … … … … … … … … … xiv

DAFTAR LAMPIRAN… … … … … … … … … . … … … … … … … … … … … … … xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … …. 1

1.2 Rumusan Masalah… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … 2

1.3 Batasan Masalah… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … 21.4 Tujuan… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … . … … 3

1.5 Manfaat… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … … . … 3

1.6 Sistematika Penulisan… … … … … … … … … … … … … … … … . … … … . . … .. 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pustaka Terdahulu. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … 5

2.2 Situasi Energi Di Indonesia… … … … … … … … … … … … … … … . … . … … .. 7

2.2.1 Penyediaan Dan Pemanfaatan Energi Nasional… … … . … … … … .. 9

2.2.2 Rasio Elektrifikasi… … … … … … … … … … … … … … … … … . . … …. 12

2.2.3 Arah Kebijakan Energi Nasional… … … … … … … … . . … … … … . … 13

2.2.4 Harga Energi… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. 14

2.3 Pengertian Energi… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … …. 15

2.3.1 Hukum Thermodinamika… … … … … … … … … … … … … … … . . …. 15

2.3.2 Aplikasi Hukum Thermodinamika… … … … … … … … … … … … … 16

UNIVERSITAS HALU OLEO ix

2.3.3 Neraca Energi … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …. 18

2.3.4 Sistem Energi… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 18

2.3.5 Energi yang dipindahkan ke sistem. … … … … … … … … … … . … … 19

2.3.6 Energi yang dimiliki sistem … … … … … … … … … … … … … … … .. 20

2.3.7 Peristilahan Energi. … … … … … … … … … … … … … … … … … … . .. 22

2.4 Energi Surya. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … .. 22

2.4.1 Pemanfaatan Energi Matahari. … … … … … … … … … … … … … …. 22

2.4.2 Radiasi Matahari. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 23

2.5 Konsep Perpindahan Panas. … … … … … … … … … … … … … . … . . … … …. 23

2.5.1 Perpindahan Panas Konveksi… … … … … … … … … … … … … … … 23

2.5.2 Perpindahan Panas Radiasi… … … … … … … … … … … … … … . … 242.5.3 Perpindahan Panas Konduksi… … … … … … … … … … … … … …. 24

2.6 Sistem Pengering Surya. … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … 25

2.6.1 Pengering Surya Pasif dan Aktif Tipe Langsung … … … … … 26

2.6.2 Pengering Surya Pasif dan Aktif Tipe Tidak Langsung … … … .. 26

2.6.3 Pengering Surya Pasif dan Aktif Tipe Gabungan… … … … . … 27

2.7 Konduktivitas Termal Bahan. … … … … … … … … … … … … … … … . . . … . 302.8 Standar Efisiensi Pengeringan… … … … … … … … … … … … … … . … … … 30BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian… … … … … … … … … … … … … … … … … . . 353.2 Alat dan Bahan… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … . … 35

3.2.1 Alat… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . … … 35

3.2.2 Bahan… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . … … 37

3.3 Prosedur penelitian. … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … .. 37

3.4 Diagram Alir Prosedur Penelitian. … … … … … … … … … … … … … … … … 40

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan… … … … … … … … … … … … … … … … … … … , , .. 41

4.2 Menghitung Temperatur Masing – Masing Rak… … … … … … … . … … .. 44

4.3 Aliran Udara Dalam Alat Pengering… … … … … … … … … … … … . … … … 49

4.4 Menghitung Energi Yang Masuk Pada Alat Pengering… … … … … . . … … 50

UNIVERSITAS HALU OLEO x

4.5 Menghitung Energi Yang Terbuang… … … … … … … … … … … … . … … … 53

4.6 Menghitung Efisiensi Alat Pengering… … … … … … … … … … … … … … … 54

4.7 Analisa Pengeringan Produk… … … … … … … … . . … … … … … … … … … … 57

4.7.1 Gabah… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … … 57

4.7.2 Sagu… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 60

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … .. 62

5.2 Saran… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . . . … … 62

DAFTAR PUSTAKA

UNIVERSITAS HALU OLEO xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Bauran Energi Primer Tahun 2011 (Upgrading and Leveraging

Indonesia To Fortify Energy Efficiency Through Academic and

Technical Trainings For Energy Management Professionals, 2014)

Gambar 2.2. Perkiraan Kebutuhan Energi Tahun 2009 – 2019 (Upgrading and

Leveraging Indonesia To Fortify Energy Efficiency Through

Academic and Technical Trainings For Energy Management

Professionals, 2014)

Gambar 2.3. Rasio Elektrifikasi Nasional (Upgrading and Leveraging Indonesia

To Fortify Energy Efficiency Through Academic and Technical

Trainings For Energy Management Professionals, 2014)

Gambar 2.4. Arah Kebijakan Energi (Upgrading and Leveraging Indonesia To

Fortify Energy Efficiency Through Academic and Technical


Gambar 2.5 Sumber Energi Panas Bumi (UPLIFT,2014)

Gambar 2.6 Sistem boiler (Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify

Energy Efficiency Through Academic and Technical Trainings For

Energy Management Professionals, 2014)

Gambar 2.7 Neraca energi boiler (Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify



Gambar 2.8 Sketsa yang menunjukkan arah aliran kalor

Gambar 2.9 Tipe-tipe pengering surya (Endri Yani, 2009)

Gambar 2.10 Bagian-bagian kolektor (Endri Yani, 2009)

Gambar 3.1 Termokopel

Gambar 3.2 Anemo meter

Gambar 3.3 Solar power meter

Gambar 3.4 Kaca

Gambar 3.5 Alat Pengering Produk Tenaga Surya

Gambar 3.6 a. Alat pengering tenaga surya tampak dari samping kanan

UNIVERSITAS HALU OLEO xii

b. alat pengering tenaga surya tampak dari atas

Gambar 3.7 a. Alat pengering tenaga surya tampak dari belakang

b. alat pengering tenaga surya tampak dari depan

Gambar 4.1 Grafik rata – rata temperatur masing - masing rak pada alat pengering

tenaga surya per hari

Gambar 4.2 Grafik Temperatur rata – rata alat pengering tiap rak pada pengujian

hari ke-2

Gambar 4.3 Grafik rata – rata temperatur masing - masing rak pada alat pengering

tenaga surya per hari

Gambar 4.4 Arah aliran panas yang terjadi pada alat pengering tenaga surya

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara waktu, intensitas matahari dan kecepatan

angin terhadap efisiensi alat pengering tenaga surya

Gambar 4.6 Grafik hubungan berat gabah terhadap waktu

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara waktu dan kelembaban

Gambar 4.8 Temperatur masing-masing rak di dalam alat pengering tenaga surya

dengan produk yang dikeringkan berupa gabah

Gambar 4.9 Grafik hubungan berat sagu terhadap waktu

Gambar 4.10 Grafik temperatur masing-masing rak dalam alat pengering tenaga

surya dengan produk yang dikeringkan berupa sagu

Gambar 4.11 Grafik temperatur rak 5 pada alat pengering tenaga surya dalam

kondisi kosong dan ketika mengeringkan produk gabah dan sagu

UNIVERSITAS HALU OLEO xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Potensi Dan Pemanfaatan Energi Fosil Dan Energi Terbarukan

(Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify Energy Efficiency

Through Academic and Technical Trainings For Energy Management


Tabel 2.2 Bauran Energi Primer Tahun 2011 (Upgrading and Leveraging



Tabel 2.3 Konsumsi Energi setiap Sektor Tahun 2011 (juta BOE) (Upgrading and




Tabel 2.4 Konduktivitas termal bahan (Fisika Dasar 1, 1987)

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” pada kondisi kosong

Tabel 4.2 Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ”

Tabel 4.3 Hasil Analisa Data Alat Pengering Tenaga Surya

UNIVERSITAS HALU OLEO xiv

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

E = Energi

Ʃ = Sigma

U = Energi Internal

EP = Energi Potensial

EK = Energi Kinetik

Q = Laju Perpindahan Panas (W)

A = Luas Penampang Bidang (m2)

h = Koefisien Konveksi (W/ m2 0C)

∆T = Perbedaan Suhu (oC)

Ԑ = Emisivitas Bahan (0 < Ԑ < 1)

Σ = Konstanta Stefan-Boltzman (W/m2K4)

k = Kondukivitas Termal Bahan, (W/m0C)

= Gradien Suhu (0C)

m = Laju Aliran Massa Yang Masuk Ke Kolektor

Cp = Panas Jenis Udara (J/Kg 0C)

I = Intensitas Radiasi Matahari (W/m0C)

= Efisiensi (%)

T = Temperatur (0C)

UNIVERSITAS HALU OLEO xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” pada

kondisi kosong tanggal 19 februari 2017

Lampiran 2. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” pada

kondisi kosong tanggal 20 februari 2017

Lampiran 3. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” tanggal 23

februari 2017 dengan produk yang dikeringkan berupa gabah

Lampiran 4. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” tanggal 23

februari 2017 dengan produk yang dikeringkan berupa gabah

Lampiran 5. Pemasangan kolektor kaca pada alat pengering tenaga surya

Lampiran 6. Pengukuran kelembaban rak pada alat pengering tenaga surya

Lampiran 7. Pengukuran suhu rak pada alat pengering tenaga surya

UNIVERSITAS HALU OLEO 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengeringan merupakan salah satu cara mengeluarkan atau menghilangkan

sebagian kadar air yang ada di dalam bahan menggunakan energi panas yang

sudah lama dikenal oleh masyarakat. Keuntungan pengeringan antara lain adalah

bahan menjadi lebih awet dan memudahkan pengolahan selanjutnya. Metode

pengeringan yang paling banyak dilakukan adalah menggunakan energi panas

matahari yang selalu tersedia di alam dan tidak memerlukan biaya yang mahal

untuk pemanfaatannya. Jika hal ini dapat diekploitasi dengan tepat, maka energi

panas dari matahari mampu menyediakan kebutuhan konsumsi energi dalam

waktu yang lebih lama.

Selama ini kebanyakan petani melakukan pengeringan hasil-hasil

pertanian dengan cara penjemuran langsung dibawah terik sinar matahari dengan

suhu lingkungan sekitar 30 0C. Suhu pengeringan yang ideal untuk komoditas

pertanian pada umumnya berkisar antara 60-70 0C. Dengan demikian, jika hanya

menggunakan energi panas radiasi matahari pada suhu lingkungan, maka akan

membutuhkan waktu pengeringan yang lebih lama.

Metode pengeringan produk umumnya menggunakan energi surya dan

buatan atau menggunakan udara panas yang digerakkan (forced air drying).

Sesuai pertimbangan nilai ekonomis dan kondisi cuaca. Pengeringan sagu dengan

cara penjemuran langsung masih terus berlangsung hingga saat ini. Cara

konvensional ini memiliki kelemahan yaitu kontaminasi produk akibat hujan,

angin, uap air dan debu, penurunan mutu akibat dekomposisi, serangga dan jamur.

Proses pengeringan dengan penjemuran langsung memerlukan tenaga kerja

intensif, waktu lebih lama dan memerlukan lahan lebih luas. Selain sangat

bergantung pada kestabilan kondisi cuaca, penjemuran langsung memerlukan

waktu pengeringan lebih lama yakni 4 – 5 hari.

Agar dapat memanfaatkan energi radiasi matahari untuk menaikan suhu

udara digunakan suatu perangkat untuk mengumpulkan energi radiasi matahari


yang sampai ke permukaan bumi dan mengubahnya menjadi energi kalor yang

berguna, perangkat ini disebut dengan pengering surya. Kegunaan dari kolektor

ini adalah untuk dapat menerima dan mengumpulkan energi radiasi matahari dari

segala posisi matahari.

Pengering surya adalah alat yang sangat tepat digunakan untuk

mengeringkan bahan-bahan hasil pertanian yang memiliki kadar air yang tinggi.

Pemilihan pengeringan surya buatan merupakan pilihan yang tepat untuk

mewujudkan energi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Pengeringan surya

adalah seperangkat alat pengumpul panas dengan memanfaatkan panas dari sinar

matahari sebagai sumber energi.

Pengering surya tipe down draft merupakan sistem pengeringan yang

memanfaatkan aliran udara alami yang kemudian dipanaskan menggunakan panas

yang dikumpul oleh kolektor surya lalu ditransfer secara konveksi ke masing-

masing ruang pengering.

Untuk menghemat energi dan mengetahui kualitas dari pengeringan

produk pasca panen maka peneliti mengambil judul skripsi efisiensi pengeringan

produk menggunakan pengering surya type down draft.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada penelitian ini adalah

1. Bagaimana efisiensi penggunaan alat pengering surya type down draft ?

2. Bagaimana kualitas produk pengeringan menggunakan pengering type down

draft ?

1.3 Batasan Masalah

1. Menggunakan pengering type down draft

2. Pengambilan data dilakukan setiap 1 jam

3. Pengambilan data dilakukan mulai pukul 09.30-15.30

4. Mencari efisiensi pengeringan


1.4 Tujuan

1. Untuk mengetahui efisiensi pengeringan menggunakan pengering surya type

down draft

2. Untuk mengetahui kualitas produk pengeringan menggunakan pengering type

down draft

1.5 Manfaat

1. Laju pengeringan lebih cepat.

2. Mendapatkan hasil pengeringan yang baik dengan waktu yang singkat.

1.6 Sistematika Penulisan

Penulisan proposal penelitian ini disusun dengan menggunakan

sistematika sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang,rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan

masalah manaat penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang teori dasar dan tinjauan pustaka. Tinjauan pustaka

memuat uraian sistematis tentang hasil-hasil riset yang didapat oleh peneliti

terdahulu dan berhubungan dengan penelitian ini. Dasar teori ini dijadikan

sebagai penuntun untuk memecahkan masalah yang berbentuk uraian kuallitatif

atau model sistematis.

BAB III METODE PENELITIAN

Meliputi waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan,

skema gambar penelitian, prosedur penelitian, teknik analisa data, dan diagram

alir penelitian.

BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN

Mengungkapkan, menjelaskan dan membahas hasil penelitian,

menganalisis hasil penelitian dengan menggunakan pendekatan yang telah

ditentukan, pengungkapan temuan yang mengacu pada tujuan penelitian.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN


Menyatakan pemahaman peneliti tentang masalah yang diteliti berkaitan

dengan skripsi berupa kesimpulan dan saran.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pustaka Terdahulu.

Anhar Khalid (2013) “Optimasi Desain Alat Pengering Ikan Air Tawar

Dengan Kapasitas 20 Kg Memanfaatkan Energi Surya” dari hasil penelitian ini

diperoleh kesimpulan bahwa analisis dan desain dari alat pengering ikan air tawar

dengan kapasitas 20 kg sehingga diharapkan kadar air ikan yang semula 70%

turun menjadi 10% dimana panas energi untuk menurunkan kadar air ikan

tersebut berasal dari energi surya.

Rian Juli Yanda, Hendri Syah dan Raida Agustina (2014) “Uji Kinerja

Pengering Surya Dengan Kincir Angin Savonius Untuk Pengeringan Ubi Kayu

(Manihot esculenta)” dari hasil penelitian ini diperoleh kesimpulan bahwa dengan

penambahan kincir angin savonius, kecepatan udara di dalam pengering surya

lebih stabil bila dibandingkan dengan kecepatan udara di lingkungan. Temperatur

di dalam ruang pengering lebih tinggi dari pada temperatur lingkungan,

sedangkan kelembaban relatif di dalam pengering lebih rendah dibandingkan

dengan lingkungan, hal ini menyebabkan proses pengeringan berlangsung cepat.

Nilai iridiasi surya yang didapat berfluktuasi, iradiasi tertinggi diperoleh pada hari

kedua penelitian yaitu 595 W/m2. Kadar air awal ubi kayu yaitu 61,7 %, kadar air

akhir yang diperoleh rak A5 yaitu sebesar 11,7% dan rak B1 yaitu sebesar 12,9%

sudah mendekati kadar air yang diharapkan untuk pembuatan tepung yaitu 12%.

Elieser Imbir, Hens Onibala dan Jengki Pongoh (2015) ”Studi

Pengeringan Ikan Layang (Decapterus sp) Asin Dengan Penggunaan Alat

Pengering Surya” dari hasil penelitian didapatkan kesimpulan ikan layang asin

yang dikeringkan selama 8 jam dalam alat pengering surya dengan perlakuan pada

rak bagian atas dengan posisi ikan di gantung memiliki nilai rata-rata organoleptik

secara umum pada rak bagian tengah memiliki nilai terendah. Rata organoleptik

secara umum pada rak bagian tengah memiliki nikai terendah. Perubahan suhu

dalam alat pengering sangat ditentukan oleh suhu lingkungan di luar dalam hal ini


pengaruh sinar matahari yang menembus alat pengering surya yang digunakan,

suhu tertinggi pada siang hari yaitu pada jam 14.00 atau jam 2 sore hari.

Ansar, Cahyawan dan Safrani (2012) “ Karakteristik Pengeringan Chips

Mangga Menggunakan Kolektor Surya Kaca Ganda” dari hasil penelitian

didapatkan kesimpulan penggunaan kolektor surya kaca ganda dapat

mempercepat proses pengeringan chips mangga, laju energi panas untuk

menaikkan suhu chips mangga bergantung pada intensitas radiasi matahari yang

di serap oleh kolektor surya kaca ganda, laju energy untuk mengevaporasi kadar

air chips mangga menurun seiring dengan bertambahnya waktu pengeringan,

variasi ketebalan chips mangga memiliki laju penurunan kadar air yang berbeda-

beda untuk mencapai kondisi konstan, ketebalan irisan 3, 6 dan 8 mm berturut-

turut membutuhkan waktu pengeringan 10, 14 dan 18 jam untuk mencapai kadar

air konstan yaitu 14%, efisiensi kolektor surya kaca ganda dapat mencapai

77,82%.

Ismet Eka Putra dan Pitri Hadi (2013) “Analisa Efisiensi Alat Pengering

Tenaga Surya Tipe Terowongan Berbantukan Kipas Angin Pada Proses

Pengeringan Biji Kopi” dari penelitian ini di dapatkan kesimpulan alat pengering

tenaga surya tipe terowong mampu mengeringkan biji kopi sebanyak 29 kg

selama 15 jam, alat beroperasi dari jam 09.00 WIB s/d 16.00 WIB, alat ini dapat

mengeringkan biji kopi hingga memenuhi kadar air biji kopi yaitu 12,5 % sesuai

dengan standar SNI. Efisiensi pengeringan dengan alat pengering tenaga surya

tipe terowong tertinggi terjadi pada hari pertama, jam 15.00 WIB dengan nilai 37

%, Hal ini disebabkan oleh rendahnya intensitas matahari pada jam tersebut yaitu

sebesar 450W/m², efisiensi pengeringan terendah terjadi pada hari kedua, dengan

nilai 13% dan intensitas matahari sebesar 780W/m². Efisiensi sangat tergantung

kepada intensitas matahari. Karena makin tinggi intensitas matahari, maka akan

semakin tinggi pula panas yang masuk kedalam sistem pengeringan, hal ini yang

mempercepat pengurangan kadar air dalam biji kopi, efisiensi yang rendah

dikarenakan tingginya intensitas matahari yang masuk ke sistem pengering tetapi

tidak termanfaatkan secara maksimal, sedangkan efisiensi akan tinggi bila energi


yang masuk kedalam alat pengering dapat dimanfaatkan secara maksimal dan

tidak banyak energi yang terbuang selama proses pengeringan.

Rendi (2016) “Optimasi Perancangan Alat Pengering Ikan Air Tawar

Kapasitas 50 Kg Memanfaatkan Tenaga Surya Dan Biomasa” dari penelitian ini

di dapatkan kesimpulan desain koletkor surya yang paling optimal yaitu didesain

dengan kemiringan 100 memberikan sudut Zenit 160, sudut Azimut 860 dan luas

kolektor 8,76 m2. Desain ruang pengering yang paling optimal yaitu didesain

dengan kecepatan udara 1,9 m/s, lebar ruang pengering 1,7 m dan luas ruang

pengering 2,89 m2 memberikan penurunan kadar air komolatif 6,67 kg/h. Desain

APK yang paling optimal yaitu didesain dengan diameter tube 0.028 m panjang

tube 0,7 m Susunan tube 600, Pr 1,5 jumlah tube 35 dan diameter shell 0,27 m.

2.2 Situasi Energi Di Indonesia

Indonesia mempunyai sumber daya energi yang terdiri dari

sumberdaya energi fosil dan sumberdaya energi terbarukan. Sumberdaya

energi fosil meliputi minyak bumi, gas bumi dan batubara, sedangkan

sumberdaya energi terbarukan meliputi air, panas bumi, energi matahari,

angin, biomasa, energi samudera. Pada saat ini potensi energi fosil sangat

terbatas dan semakin menurun. Pada tahun 2010 potensi minyak bumi (cadangan

terbukti) sebesar 3.741 milyar barrel sedangkan produksinya sebesar 314

milyar barrel. Dengan demikian apabila tidak ada penemuan cadangan baru dan

produksi minyak tetap maka umur dari minyak bumi tersebut hanya sekitar 12

tahun. Potensi gas bumi dengan cadangan terbukti sebesar 103,35 TSCF

sementara itu produksinya sebesar 2,98 TSCF, sehingga umur gas bumi

sekitar 35 tahun. Adapun cadangan terbukti batubara sebesar 28,17 milyar ton

dengan produksi 317 juta ton, sehingga umur cadangan batubara sekitar 89

tahun.

Jumlah tersebut di atas sangat fluktuatif tergantung pada penemuan

cadangan baru dan jumlah produksi. Sementara itu, Indonesia mempunyai

potensi energi terbarukan yang sangat besar namun pemanfaatannya masih

sangat terbatas. Potensi tenaga air atau hydro sebesar 75 GW namun baru


dimanfaatkan 6,85 GW atau hanya 9,13% dari potensi yang ada. Salah satu

kendala dari pembangunan pembangkit listrik tenaga air ini adalah karena

lokasi sumber energi air jauh dari pusat beban atau pengguna. Potensi panas

bumi sebesar 29,2 GW.

Potensi panas bumi tersebut sama dengan 40% dari potensi dunia.

Sedangkan yang sudah dimanfaatkan baru sebesar 1.341 GW atau 4,6% dari

potensi yang ada. Sebagai Negara tropis, Indonesia mendapatkan sinar

matahari sepanjang tahun sehingga potensi energi matahari cukup besar.

Namun demikian, pemanfaatannya sangat kecil hanya sekitar 27 MW.

Kendala utama dalam pengembangan energi surya adalah besarnya investasi

dan peralatan utamanya yaitu sel surya masih diimpor. Disamping hydro

skala besar, potensi hydro skala kecil (mini dan micro hydro) juga cukup

besar dengan lokasi biasanya di perdesaan dan remote area yang jauh dari

jaringan listrik. Potensi energi terbarukan lainnya adalah energi angin. Di

Indonesia potensi energi angin tidak terlalu besar, namun di lokasi-lokasi

tertentu seperti Nusa Tenggara, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tenggara dll.

potensinya cukup besar dan pemanfaatannya belum banyak. Adapun energi

Samudera masih dalam tahap penelitian. Potensi dan pemanfaatan energi

fosil dan energi terbarukan seperti ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Potensi Dan Pemanfaatan Energi Fosil Dan Energi Terbarukan

(Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify Energy Efficiency

Through Academic and Technical Trainings For Energy Management



2.2.1 Penyediaan Dan Pemanfaatan Energi Nasional

Penyediaan energi primer nasional pada tahun 2011 sebesar 1.237

juta BOE didominasi oleh energi fosil yaitu sebesar 96%, sedangkan sisanya

sebesar 4% dipenuhi dari energi terbarukan. Energi fosil meliputi minyak

sebesar 594 juta BOE atau 48% dari total penyediaan energi nasional, diikuti

oleh batubara sebesar 334 juta BOE atau 27% dan gas 262 atau 21%. Energi

terbarukan meliputi hydro sebesar 31 juta BOE atau 3% dan panas bumi 16 juta

BOE atau 1%. Dengan demikian dapat dilihat bahwa jumlah penyediaan

minyak bumi merupakan yang terbesar dari seluruh penyediaan energi primer di

Indonesia, sementara itu potensi minyak bumi sangat terbatas dan bahkan

semakin menurun. Gambar 1 dan Tabel 2 menunjukkan bauran energi primer

tersebut di atas.

Gambar 2.1. Bauran Energi Primer Tahun 2011 (Upgrading and Leveraging



Tabel 2.2. Bauran Energi Primer Tahun 2011 (Upgrading and Leveraging




Pertumbuhan pemanfaatan energi setiap tahun terus meningkat yang

disebabkan oleh pertumbuhan ekonomi yang cukup tinggi dan pertumbuhan

penduduk. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2, pada tahun 2009 – 2019

diperkirakan pertumbuhan ekonomi sebesar 6,1% per tahun dan pada periode

yang sama, pertumbuhan penduduknya 1,1% per tahun. Situasi ini menyebabkan

pertumbuhan kebutuhan energi juga meningkat menjadi 7<1% per tahun dari 712

juta BOE pada tahun 2009 menjadi 1,316 juta BOE pada tahun 2019.

Gambar 2.2. Perkiraan Kebutuhan Energi Tahun 2009 – 2019 (Upgrading and




Sektor pengguna energi terdiri dari sektor industri, rumah tangga,

komersial, dan transportasi. Sektor industri merupakan sektor pengguna

energi terbesar dari seluruh penggunaan energi nasional terutama industri lahap

energi antara lain industri besi baja, semen, tekstil, pupuk, dll. Pada tahun 2011

konsumsi energi di sektor industri sekitar 458,1 juta BOE atau 41,1%, disusul

oleh sektor rumah tangga sekitar 320,4 juta BOE atau 28,74%. Jenis energi

yang digunakan di sektor rumah tangga termasuk biomassa yang sebagian

besar digunakan untuk memasak di daerah perdesaan terutama daerah yang

aksesnya jauh dari energi komersial. Minyak digunakan untuk memasak dan

penerangan, sedangkan LPG digunakan untuk memasak. Sebelum ada program

konversi minyak tanah ke LPG, konsumsi minyak tanah untuk memasak jauh

lebih besar dibandingkan dengan penggunaan LPG untuk memasak. Namun


setelah ada program tersebut maka konsumsi LPG untuk memasak jauh lebih

besar dari pada konsmsi mintak tanah. Listrik digunakan untuk peralatan

pemanfaat listrik seperti kipas angin, kulkas, AC, lampu, rice cooker, mesin cusi

dll. Peralatan pemanfaat listrik tersebut masih banyak yang boros energi

meskipun ada beberapa yang sudah hemat seperti AC yang menggunakan

inverter, lampu hemat energi, TV LCD, dll. Namun untuk peralatan yang

hemat energi harganya lebih mahal, sehingga masih banyak masyarakat yang

menggunakan peralatan yang boros energi. Dengan adanya program labelisasi

dan standar minimum penggunaan energi untuk peralatan pemanfaat listrik,

masyarakat akan semakin banyak yang memilih peralatan yang hemat energi

karena dalam jangka panjang akan memberikan keuntungan bagi pengguna

peralatan tersebut.

Konsumsi energi di sektor transportasi sebesar 277,4 juta BOE atau

24,88%. Dari jumlah tersebut, sekitar 99% adalah BBM yang sebagian masih

di subsidi. Untuk mengurangi konsumsi BBM pada sektor transportasi,

pemerintah membuat program konversi BBM ke Gas dan pemanfaatan bio

energi (bio diesel dan bio ethanol). Sektor komersial/bangunan termasuk

bangunan gedung perkantoran, rumah sakit, hotel, pusat perdagangan (mall,

super market) sebesar 32,9 juta BOE atau 3%. Meskipun secara prosentase

jumlahnya kecil, namun pembangunannya terus berlangsung sehingga secara

nominal jumlahnya akan meningkat. Dan potensi penghematan energinya cukup

besar.

Adapun konsumsi energi untuk keperluan lainnya sebesar 24,8 juta BOE

atau 2,28% antara lain untuk keperluan pertanian. Pada saat ini konsumsi minyak

bumi rata-rata setiap hari sekitar 1,3 juta barrel, sementara itu produksi minyak di

Indonesia terus menurun dan saat ini sekitar 850 ribu barrel per hari. Untuk

memenuhi kekurangan dari kebutuhan tersebut, pemerintah mengimpor

minyak sekitar 450 ribu barrel per hari. Dengan demikian, Indonesia sudah

menjadi negara pengimpor minyak. Oleh karena itu, apabila harga minyak dunia

naik, akan mempengaruhi harga minyak di Indonesia.


Tabel 2.3. Konsumsi Energi setiap Sektor Tahun 2011 (juta BOE) (Upgrading and

Leveraging Indonesia To Fortify Energy Efficiency Through Academic

and Technical Trainings For Energy Management Professionals, 2014)

2.2.2 Rasio Elektrifikasi

Indonesia yang mempunyai wilayah yang luas dan berpulau-pulau cukup

banyak daerah yang sulit di akses dengan energi listrik. Sampai tahun 2012 rasio

elektrifikasi atau jumlah rumah tangga yang sudah mendapatkan sambungan

listrik sebesar 75,3% dari seluruh rumah tangga yang ada.

Gambar 2.3. Rasio Elektrifikasi Nasional (Upgrading and Leveraging Indonesia

To Fortify Energy Efficiency Through Academic and Technical



Untuk daerah-daerah yang sulit dijangkau dengan listrik PLN,

pemerintah mengembangkan potensi energi setempat seperti membangun PLTMH

apabila daerah tersebut mempunyai tenaga mikrohidro, membangun pembangkit

listrik tenaga surya (PLTS) baik terpusat maupun individu.

2.2.3 Arah Kebijakan Energi Nasional

Sesuai dengan Peraturan Presiden Nomor 5 Tahun 2006, pada tahun 2005

peran minyak bumi terhadap pemanfaatan energi nasional sekitar 50%. Untuk

mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi maka ditargetkan pada

tahun 2025 pangsa minyak bumi menurun hingga mencapai 20%. Pada tahun

2010 ternyata pangsa minyak bumi telah turun menjadi 46,77%, gas alam

24,29%, batubara 23,91% dan energi terbarukan 5,03%. Selain target

penurunan minyak bumi pada tahun 2025, batubara ditargetkan naik menjadi

33%, gas bumi 30% dan energi baru terbarukan naik menjadi 17% dengan

pembagian bahan bakar nabati (BBN) sebesar 5%, panas bumi 5%, batubara

tercairkan 2% dan energi baru terbarukan lainnya yaitu nuklir, hydro, surya,

angin sebesar 5%. Adapun elastisitas energi yaitu perbandingan antara

pertumbuhan energi dengan pertumbuhan ekonomi yang dalam hal ini adalah

GDP yang semula 1,65 menjadi kurang dari 1 pada tahun 2025.

Gambar 2.4. Arah Kebijakan Energi (Upgrading and Leveraging Indonesia To

Fortify Energy Efficiency Through Academic and Technical



2.2.4 Harga Energi

Indonesia merupakan negara dengan harga energi yang murah

dibandingkan dengan negara-negara lain termasuk negara-negara anggota

ASEAN karena sebagian harga energinya masih disubsidi yaitu BBM jenis

premium, minyak solar/diesel, listrik dan LPG dengan kapasitas 3 kg. Beban

subsidi ini makin tahun makin bertambah, sedangkan sasarannya sudah tidak

sesuai lagi yaitu yang semula hanya ditujukan kepada masyarakat yang kurang

mampu namun kenyataannya subsidi BBM lebih banyak dinikmati oleh

masyarakat yang cukup mampu dan yang seharusnya tidak perlu lagi

mendapatkan subsidi.

Sebelum naik pada tahun 2013, harga BBM bersubsidi adalah Rp 4.500,-

per liter. Dengan harga tersebut, jumlah subsidi energi termasuk BBM, LPG,

BBN dan listrik yang dikeluarkan pemerintah melalui APBN pada tahun 2011

sebesar Rp. 255,5 triliun, pada tahun 2012 sebesar Rp. 306,5 triliun.

Meskipun pada tahun 2013 harga BBM bersubsidi sudah naik menjadi Rp.

6.500,- per liter, namun oleh karena kuota BBM bersubsidi juga naik maka

beban subsidi masih tinggi yaitu masih lebih besar dari Rp. 300 triliun. Apabila

harga minyak dunia naik, maka subsidi energi akan ikut naik dan akan sangat

mempengaruhi APBN.

Hampir semua negara anggota ASEAN tidak memberikan subsidi

harga energi kecuali Indonesia, Malaysia dan Brunei. Negara-negara seperti

Kamboja dan Laos dengan pendapatan per kapita dibawah Indonesia tidak

memberikan subsidi untuk BBM kepada rakyatnya, sehingga ketika harga

minyak internasional naik, tidak mempengaruhi APBN mereka. Beberapa

negara yang harga BBM-nya dibawah harga BBM Indonesia, seperti Arab

Saudi, Kuwait, dll, adalah negara yang masih sangat kaya akan minyak

dan tidak tergantung dengan negara lain. Apabila harga minyak internasional

naik, negara-negara tersebut akan diuntungkan karena mereka meng-ekspor

minyak dalam jumlah besar.


2.3 Pengertian Energi

Definisi energi dalam Undang-Undang No.30 Tahun 2007 tentang

energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja atau memindahkan benda

yang dapat berupa panas, cahaya, mekanika, kimia dan elektromagnetika.

Sedangkan sumber energi diartikan sebagai sesuatu yang dapat menghasilkan

energi baik secara langsung maupun melalui proses konversi atau

transformasi. Perubahan bentuk energi satu ke jenis lainya dapat dilakukan

dengan teknologi sistem konversi energi.

Gambar 2.5 Sumber Energi Panas Bumi (UPLIFT,2014)

Dari literature kita tau bahwa energi itu sendiri tidak selalu dapat

dirasakan atau dilihat, kecuali berbentuk cahaya, panas atau suara. Namum

dijelaskan bahwa prinsip energi adalah kekal, artinya energi tidak dapat

dihasilkan atau diciptakan dan juga tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat

diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Prinsip ini dikenal dengan hukum

kekekalan energi atau hukum termodinamika pertama.

2.3.1 Hukum Thermodinamika

Thermodinamika ke nol : yaitu tentang keseimbangan termal, dua benda

yang mempunyai suhu sama jika dikontakkan satu sama lainnya maka tidak akan

terjadi perpindahan panas diantara kedua benda tersebut. Dan sebaliknya jika

dua benda bersuhu berbeda dikontakkan, maka perpindahan panas akan

terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda dengan suhu rendah sampai terjadi

keseimbangan termal diantara kedua benda tersebut.


Thermodinamika pertama : Energi dapat diubah dari bentuk satu ke

bentuk lainya, tetapi tidak dapat hilang/musnah dari sistemnya. Secara lebih

umum hukum termodinamika pertama ingin mengatakan bahwa jika energi

dipindahkan atau ditransformasikan, maka total yang ada dari semua jenis akan

tetap sama dengan energi totalnya mula-mula.

Thermodinamika kedua : Pada perubahan satu bentuk energi ke bentuk

lainnya, sebagian energi akan hilang yang dikenal dengan rugi-rugi energi, dengan

kata lain tidak akan bisa energi dikonversi dengan efisiensi 100%. Prinsip ini

dipakai untuk menghitung efisiensi suatu peralatan energi.

2.3.2 Aplikasi Hukum Thermodinamika

Aplikasi hukum termodinamika pertama dan kedua sering digunakan

dalam perhitungan efisiensi energi dan penentuan neraca sistem pemanfaat

energi. Secara luas hukum termodinamika dapat digunakan dalam evalyuasi

berbagai masalah konservasi energi dan transformasi energi. Apabila

diaplikasikan pada sistem energi, maka hukum termodinamika pertama menjadi

berbunyi sebagai berikut :

Jika terjadi perubahan dalam sistem energi, energi pada saat akhir

adalah sama dengan energi sistem pada saat awal ditambah dengan energi

netto yang ditambahkan ke dalam sistem selama periode terjadinya proses

perubahan/trasformasi tersebut.

Menghitung efisiensi operasi boiler dengan menerapkan prinsip

kekekalan energy. Dalam kondisi steady state, maka system boiler dapat ditulis

sebagai berikut :

Energi masuk = energi yang dimanfaatkan + energi keluar (rugi-rugi

energi).


Gambar 2.6 Sistem boiler (Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify



1. Energi masuk adalah bahan bakar (Einput).

2. Energi bermanfaat adalah uap (Eoutput)

3. Energi keluar dalam hal ini ada tiga komponen yang dikenal dengan rugi-rugi

energi pada boiler yaitu terdiri atas :

a. Rugi rugi energi stack gas (EStack).

b. Rugi rugi energi blowdown (Ebldwn)

c. Rugi rugi energi radiasi & konveksi melalui permukaan boiler.(Er&k)

Sesuai dengan prinsip kekekalan energi di atas, maka pada sistem boiler

dapat ditulis persamaan sebagai berikut :

E input = E output + (E Stack.+ E bldwn + .E r&k).atau :

E output = E input - (E Stack.+ E bldwn + E r&k)

E output = E input - ∑ rugi-rugi energi.............(2.1)

Jika persamaan di atas sama-sama dibagi dengan E input, maka persamaan

tersebut menjadi : = − ∑ ....(2.2)

adalah efisiensi boiler, dan = 1.

Dengan demikian persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :

Efisiensi = 1 - ∑ atau :


Efisiensi (%) = 100 - ∑ rugi energi dalam persen bahan bakar input (%) ....(2.3)

Metode perhitungan efisiensi dengan formula di atas dikenal dengan

metoda tak langsung. Dengan metoda tak langsung tersebut, maka efisiensi energi

dinyatakan sama dengan 100% dikurangi dengan rugi-rugi energi dalan persen

bahan bakar input.

2.3.3 Neraca Energi

Neraca energi dapat dibuat jika besaran rugi-rugi energi sudah diketahui.

Untuk contoh di atas neraca energi boiler dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.7 Neraca energi boiler (Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify



Setelah neraca energi dibuat maka evaluasi dilakukan untuk mengetahui

apakah besaran rugi-rugi energi tersebut sudah sesuai atau masih bisa dikurangi.

Dan jika masih mungkin untuk menguranginya langkah apa yang diperlukan yang

perlu dilakukan. Dengan cara ini maka rencana peningkatan efisiensi boiler

dan tindakan yang diperlukan untuk menghilangkan/mengurangi rugi-rugi

energi dapat disusun.

2.3.4 Sistem Energi

Konsep “sistem” sering digunakan dalam menyelesaikan suatu

masalah yang berkaitan dengan konversi energi. Sistem bisa dikatagorikan ke

dalam : sistem terbuka atau tertutup tergantung pada ada tidaknya massa yang

mengalir melewati boundry sistem tersebut.


Pada sistem tertutup misalnya, massa yang masuk maupun keluar dari

sistem tidak ada, misalnya air dipanasi pada bejana tertutup. Sebaliknya dalam

sistem terbuka, massa bisa melewati boundry sistem tersebut misalnya air

mengalir melalui suatu pompa. Kadang–kadang sistem tertutup disebut juga

dengan massa atur, dan sistem terbuka disebut dengan volume atur.

Perpindahan energi energi melalui boundry sistem baik berupa kerja maupun

panas akan menghasilkan perubahan keadaan dari sistem. Kalau sifat atau properti

sistem berubah, misalnya suhu, tekanan, dan spesifik volume berubah, maka akan

terjadi perubahan energi dari sistem. Ada tiga bentuk energi yang bisa dimiliki

oleh suatu sistem yaitu :

1. Energi internal U yang disebabkan oleh gerakan internal dan

mikroskopik dalam sistem.

2. Energi potensial EP, yaitu bentuk makroskopik dari energi yang merupakan

fungsi letak dari sistem.

3. Energi kinetik EK yaitu yang merupakan fungsi gerakan makroskopik sistem.

Kemudian dari tiga bentuk energi di atas, total energi dari sistem

dinyatakan sebagai berikut :

E = U + EP + EK........(2.4)

2.3.5 Energi yang dipindahkan ke sistem.

Untuk memindahkan energi ke sistem harus ada potensial atau

driving force yang menyebabkan energi dapat melewati sistem tersebut.

Potensial atau driving force tersebut dapat berupa gaya mekanik, gaya listrik atau

perbedaan temperatur. Energi yang berkaitan dengan masing-masing potensial

tersebut disebut dengan : kerja, energi listrik dan panas.

Jika terjadi perubahan dari ke tiga energi tersebut pada suatu sistem,

maka berarti ada energi yang melewati boundry dari sistem tersebut.

Kerja didefinisikan sebagai hasil dari perkalian gaya dengan jarak jarak

yang ditempuh oleh gaya tersebut. Definisi ini diartikan bahwa yang

menyebakkan perpindahan jarak dimaksud adalah gaya tersebut.

Energi listrik dihasilkan dari adanya perbedaan tegangan/voltase dan arus

mengalir karena adanya perbedaan tegangan tersebut.Panas yaitu merupakan


perpindahan energi melewati boundry sistem karena adanya perbedaan suhu

diantara kedua sisi boundry tersebut.

2.3.6 Energi yang dimiliki sistem

Kalau energi ditambahkan ke dalam sistem, maka akan terjadi

perubahan energi pada sistem tersebut, terkecuali jika sejumlah energi yang sama

secara simultan dikeluarkan dari sistem tersebut. Penambahan energi pada sistem

dapat mengakibatkan perubahan internal sistem misalnya perubahan suhu,

ekspansi/perubahan bentuk atau atau perubahan fase.

Energi yang berhubungan dengan energi-energi tersebut menyebabkan

adanya perubahan internal yang disebut dengan internal energi disingkat dengan

U. Setelah ditemukan bahwa panas adalah energi dan dapat ditransformasikan

menjadi kerja, dan dari penyelidikan tentang transformasi tersebut disimpulkan :

1. Jika jalan bagi aliran panas tersedia, maka panas akan mengalir dari

tempat yang bersuhu tinggi ke tempat yang bersuhu rendah dan tidak dapat

berlangsung sebaliknya.

2. Kerja dalam bentuk mekanis dapat diubah menjadi bentuk panas secara

sempurna. Misalnya bolok yang dipindahkan dengan mendorongnya

sepanjang permukaan kasar, maka kerja yang diberikan untuk mendorong

balok akan memberikan panas pada balok. Untuk menjaga suhu balok tetap

sama, maka sejumlah panas yang equivalent dengan kerja yang masuk harus

dikeluarkan dari sistem. Akan tetapi sebaliknya, tindakan untuk

mengembalikan balok pada tempatnya semula dengan menghasilkan kerja

yang sama dengan kerja semula/input energi adalah tidak mungkin.

3. Arus listrik melalui resistor akan menghasilkan panas. Panas dengan jumlah

yang sama dengan masukan energi listrik dapat dikeluarkan dari resistor.

Akan tetapi panas yang dikeluarkan dari resistor tidak dapat dialirkan kembali

ke resistor dengan menghasilkan energi listrik.

4. Pada reaksi kimia, dicapai suhu yang lebih tinggi dari suhu semula.

Untuk mengembalikan suhunya seperti semula dapat dilakukan dengan

mengalirkan panas dengan jumlah yang sama dari produk reaksi. Ini berarti

ada transformasi energi kimia menjadi panas. Akan tetapi tidak demikian


sebaliknya panas yang dikeluarkan tidak bisa dimanfaatkan untuk

mengembalikan produk reaksi kimia tersebut ke bentuknya semula.

5. Apabila ada ruangan yang dipisahkan oleh partisi dan masing-masing

diisi oleh gas berbeda, kemudian partisi dibuka, maka kedua gas akan

bercampur secara uniform. Akan tetapi kedua gas tersebut tidak dapat

memisah sendiri dan kembali ke posisi masing-masing.

Dari contoh uraian di atas, transformasi energi tersebut telah

memenuhi hukum termodinamika pertama. Akan tetapi tidak cukup untuk

menjawab berbagai pertanyaan seperti mengapa tidak terjadi transformasi

yang sempurna dari panas menjadi kerja, padahal kerja dapat

ditransformasikan secara sempurna menjadi panas. Jadi dengan kata lain hukum

termodinamika pertama ini tidak dapat menjawab mengapa beberapa proses

hanya berlangsung satu arah, dan tidak untuk arah sebaliknya. Pertanyaan ini

hanya bisa dijawab oleh hukum termodinamika kedua. Hukum termodinamika

kedua dapat menunjukkan apakah sistem mengalami keseimbangan sempurna.

Hukum kedua ini menetapkan suatu sifat/properti bahan atau zat yang bisa

menunjukkan apakah mungkin terjadi perubahan keadaan pada suatu sistem.

Sifat atau properti ini dikenal dengan entropi.

Pernyataan yang ada hubunganya dengan entropi adalah :

1. Entropi dari sistem terisolasi cendrung meningkat

2. Selalu terjadi peningkatan entropi apabila proses berlangsung

Dengan demikian hukum kedua termodinamika ini menunjukkan proses –

proses yang bisa berlangsung dan yang tidak bisa berlangsung. Hukum ini

juga membatasi jumlah bentuk energi yang dapat ditransformasikan misalnya

dari panas menjadi kerja. Berdasarkan hukum kedua termodinamika ini,

maka jika sejumlah panas ditambahkan ke dalam suatu sistem, maka

sebagian saja dari energi panas ini yang dapat ditransformasikan menjadi

kerja, yang disebut dengan available energy dan sisanya disebut unavailable

energy.


2.3.7 Peristilahan Energi.

Beberapa peristilahan tentang energi disampaikan berikut ini.

Menurut bentuk material energi diklasifikasikan atas :

1. Energi padat

2. Energi cair

3. Energi gas

4. Energi listrik

Menurut jenis teknologi yang digunakan energi diklasifikasikan atas :

1. Energi konvensional

2. Energi non konvensional

2.4 Energi Surya.

2.4.1 Pemanfaatan Energi Matahari.

Sebagai bintang yang paling dekat dengan planet biru Bumi, sangatlah

alami jika hanya pancaran energi matahari yang mempengaruhi dinamika

atmosfer dan kehidupan di Bumi. energi yang dating ke Bumi sebagian besar

merupakan pancaran radiasi matahari. Energy ini kemudian ditransformasikan

menjadi bermacam-macam bentuk energi, misalkan pemanasan permukaan Bumi,

gerak dan pemanasan atmosfer, gelombang lautan, foto sintesa tanaman dan reaksi

foto kimia lainnya. Penyebaran sinar matahari setiap tahun dibelahan bumi

bervariasi. Daerah disekitar khatulistiwa menerima sinar surya rata-rata tahunan

sekitar 600-700W/m2, selama 8 jam sehari. Dalam keadaan tertentu kadang lebih

dari 1.000W/m2, tetapi ini terjadi dalam waktu yang sangat singkat. Hal ini karena

dipengaruhi adanya awan, debu, dan uap air di udara.

Keuntungan penggunaan energi panas matahari :

1. Energi panas matahari merupakan energi yang tersedia hampir diseluruh

bagian permukaan bumi dan tidak habis.

2. Penggunaan energi panas matahari tidak menghasilkan polutan dan emisi

yang berbahaya bagi manusia maupun lingkungan.


3. Penggunaan energi panas matahari akan dapat mengurangi kebutuhan energy

fosil.

Kerugian penggunaan energi panas matahari :

1. Tidak efektif digunakan didaerah yang memiliki cuaca berawan dalam waktu

yang lama.

2. Sistem hanya dapat digunakan pada saat matahari bersinar dan tidak dapat

digunakan pada malam hari atau pada saat cuaca berawan atau bahkan

musim hujan.

2.4.2 Radiasi Matahari.

Matahari merupakan gumpalan gas berbentuk bola panas berdiameter 1,39

x 109 m. Menurut duffie dan Beckman (1974) dalam Satri Madinata (2013),

lapisan terluar dari matahari diperkirakan bertemperatur 5777 0K sedangkan

temperature inti matahari 8 x 109 sampai dari 40 x 1060K. Radiasi yang diterima

tersedia di luar atmosfir bumi seperti yang dinyatakan dalam konstanta (Gsc)

1367 W/m2 dikurangi intensitasnya oleh penyerapan dan pemantulan lapisan

atmosfir sebelum sampai di bumi. Panas radiasi matahari yang diterima oleh suatu

benda dapat terjadi secara langsung, pada bidang miring ataupun secara baur.

Ada tiga macam cara radiasi matahari sampai kepermukaan bumi yaitu :

1. Radiasi langsung (Beam/Direct Radiation).

Adalah radiasi yang mencapai bumi tanpa perubahan arah atau radiasi

yang diterima bumi dalam arah sejajar.

2. Radiasi Hambur/Sebaran (Diffuse Radiation).

Adalah radiasi yang mengalami perubahan akibat pemantulan dan

penghamburan.

3. Radiasi Total (Global Radiation).

Adalah penjumlahan radiasi langsung dan radiasi hambur.

2.5 Konsep Perpindahan Panas.

2.5.1 Perpindahan Panas Konveksi

Perpindahan panas konveksi, dimana perpindahan panas terjadi diantara

permukaan benda padat dengan fluida yang mengalir menyentuh permukaan

benda padat tersebut.


Laju perpindahan panas konveksi := − ∆ ........................(2.5)

Dimana :

q = laju perpindahan panas konveksi (W)

A = luas penampang bidang (m2)

h = koefisien konveksi (W/m2 0C)

∆T = perbedaan suhu (oC)

2.5.2 Perpindahan Panas Radiasi

Perpindahan panas radiasi adalah proses perpindahan panas terjadi di

antara dua permukaan yang terjadi tanpa adanya media perantara.

Laju perpindahan panas radiasi :

q = Ԑ.σ.A.∆T4............. (2.6)

Dimana :

q = laju perpindahan panas radiasi (W)

A = luas penampang (m2)

Ԑ = emisivitas bahan (0 < Ԑ < 1)

σ = konstanta Stefan-Boltzman (W/m2K4)

∆T = perbedaan suhu (oC)

2.5.3 Perpindahan Panas Konduksi

Jika ada perbedaan temperatur padasuatu benda, maka akan ada

perpindahan energi dari suhu tinggi ke suhu rendah, perpindahan energi ini

disebut konduksi.

Laju perpindahan panas konduksi:= − ........................(2.7)

Dimana:

q = Laju perpindahan panas, (W)

k = Kondukivitas termal bahan, (W/m0C)

A = Luas bidang perpindahan panas (m2)

= Gradien suhu pada rah aliran kalor


Tanda negatif pada persamaan diatas diberikan supaya memenuhi hukum

termodinamika yaitu kalor mesti mengalir ke suhu yang lebih rendah seperti

ditunjukkan gambar berikut :

Gambar 2.8 Sketsa yang menunjukkan arah aliran kalor

2.6 Sistem Pengering Surya.

Krisis energi dan masalah lingkungan yang terjadi membuat manusia

berusaha mencari sumber energi alternatif yang bersifat terbarukan dan

memberi dampak minimal terhadap lingkungan. Energi matahari merupakan

salah satu sumber energi yang memenuhi kriteria tersebut. Selain itu, energi

matahari juga mempunyai jumlah yang tidak terbatas sehingga merupakan

sumber cadangan energi yang terbesar di bumi. Oleh sebab itu, energi matahari

selalu mendapat perhatian untuk diteliti dan dikembangkan untuk berbagai

tujuan.

Kolektor surya adalah salah satu bentuk penggunaan energi matahari.

Kolektor ini digunakan untuk berbagai tujuan, diantaranya untuk pengeringan,

pembangkit tenaga dan lain sebagainya. Pada penelitian ini dilakukan

penghitungan efisiensi dari kolektor surya yang digunakan untuk tujuan

pengeringan.

Pengeringan merupakan proses sederhana mengurangi kandungan air

dari dalam suatu produk sampai pada tingkat tertentu, sehingga dapat

mencegah pembusukan dan aman disimpan dalam jangka waktu yang lama .

Kadar air produk harus dikurangi sampai hanya tersisa sekitar 5 sampai 10%


untuk menonaktifkan mikroorganisme yang ada di dalam produk (Endri Yani,

2009) .

Beberapa keuntungan yang didapat dari proses pengeringan antara lain :

1. Mengurangi kerusakan dan pembusukan produk

2. Mengurangi biaya pengemasan dan kebutuhan akan pendinginan

3. Biaya transportasi dan penyimpanan lebih murah

4. Menjamin ketersediaan produk yang bersifat musiman

Disamping keuntungan di atas, proses pengeringan juga mempunyai

beberapa kelemahan yaitu:

1. Warna berubah

2. Kandungan vitamin lebih rendah, karena vitamin rentan terhadap panas

3. Terjadi case hardening, yaitu suatu keadaan dimana permukaan bahan

mengeras (kering) sedangkan bagian dalam masih basah (belum kering)

4. Mutu lebih rendah daripada bahan pangan segar

Metode pengeringan secara umum terbagi atas dua, yaitu pengeringan

sinar matahari (direct sun drying), dimana produk yang akan dikeringkan

langsung dijemur di bawah sinar matahari . Dan metode pengeringan surya

(solar drying), dimana produk yang akan dikeringkan diletakkan di dalam

suatu alat pengering .

Klasifikasi pengering surya secara umum adalah:

2.6.1 Pengering Surya Pasif dan Aktif Tipe Langsung

Pada pengering tipe langsung ini, panas dihasilkan karena adanya

penyerapan energi matahari oleh bagian dalam ruang pengering. Selain

memanaskan udara, radiasi matahari juga memanaskan produk yang

dikeringkan. Sirkulasi udara pada pengering surya pasif tipe langsung

mengalir secara konveksi bebas, sedangkan pada pengering surya aktif tipe

langsung udara mengalir karena adanya fan atau blower(konveksi paksa).

2.6.2 Pengering Surya Pasif dan Aktif Tipe Tidak Langsung

Sistem pengering tipe ini terdiri dari kolektor dan ruang pengering yang

terpisah. Udara dari luar masuk diantara kaca dan absorber. Udara menjadi


panas karena terjadi perpindahan panas antara absorber ke udara. Udara

panas ini kemudian di alirkan ke dalam ruang pengering tempat produk

berada dan dikeluarkan melalui cerobong. Udara panas yang dihasilkan di

kolektor dapat dialirkan dengan dua cara yaitu konveksi bebas (pasif) dan

konveksi paksa (aktif) dengan menggunakan blower.

2.6.3 Pengering Surya Pasif dan Aktif Tipe Gabungan

Sistem pengering tipe ini merupakan kombinasi dari tipe langsung

dan tidak langsung. Prinsip kerjanya hampir sama, radiasi matahari selain

digunakan untuk memanaskan udara yang berada di kolektor juga digunakan

untuk memanaskan produk yang berada di ruang pengering. Masing-masing tipe

dan bentuk pengering surya yang telah disebutkan di atas dapat dilihat pada

Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Tipe-tipe pengering surya (Endri Yani, 2009)

Secara umum sebuah pengering surya terdiri atas kolektor surya yang

berfungsi menyerap sinar matahari dan ruang pengering yang merupakan

tempat untuk produk yang akan dikeringkan.

Untuk mengetahui prinsip kerja dari sebuah kolektor, maka perlu

diketahui terlebih dahulu bagian-bagiannya. Sebuah kolektor terdiri atas

casing, kaca, absorber dan isolasi, seperti terlihat pada gambar 2.10.


Gambar 2.10 Bagian-bagian kolektor (Endri Yani, 2009)

Besarnya radiasi yang diserap oleh kolektor surya tergantung kepada

beberapa hal, yaitu :

a. Tingkat isolasi dan arah kolektor surya. Isolasi yang baik akan

menyebabkan energi surya yang diserap akan semakin besar. Panas yang

keluar dari kolektor surya bervariasi sesuai dengan tingkat isolasi. Dan

arah kolektor idealnya menghadap ke Utara atau ke Selatan, tergantung

pada periode waktu (arah matahari).

b. Tingkat penyerapan permukaan absorber. Absorber merupakan bagian

kolektor yang berfungsi untuk menyerap radiasi matahari. Material

absorber yang baik harus memenuhi kriteria berikut, yaitu mempunyai

tingkat penyerapan radiasi yang baik, emisi yang rendah, konduktifitas

termal yang baik dan harus stabil pada temperatur operasi kolektor.

Selain itu, absorber juga harus tahan lama, mempunyai berat yang ringan

dan yang paling penting berharga murah.

c. Tingkat transmisi material penutup. Tingkat transmisi material penutup

merupakan salah satu parameter yang mempengaruhi jumlah energi surya

yang dapat diserap oleh kolektor. Material penutup yang baik harus

mempunyai tingkat transmisi yang tinggi untuk sinar tampak dan tingkat

transmisi yang rendah untuk radiasi infra merah. Selain itu, penutup

yang baik juga harus mempunyai absortivitas panas yang rendah, stabil

pada temperatur operasi, daya tahan terhadap kerusakan tinggi, daya


tahan terhadap berbagai kondisi cuaca tinggi dan mempunyai harga yang

murah.

Kaca merupakan material penutup yang sering digunakan pada kolektor

surya, karena kaca memenuhi kriteria seperti yang tersebut di atas. Ukuran

tingkat performance kolektor disebut juga efisiensi kolektor. Efisiensi kolektor

didefinisikan sebagai perbandingan antara energi panas yang digunakan untuk

menaikkan temperatur udara terhadap energi radiasi yang diterima oleh

kolektor dalam waktu tertentu.

Energi panas yang digunakan untuk menaikkan temperatur dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:= ∆ .............(2.8)

m = Laju aliran massa yang masuk ke kolektor

Cp = Panas jenis udara

∆T = Selisih antara temperatur udara masuk kolektor dengan temperatur

udara keluar kolektor

Energi radiasi yang diterima kolektor dihitung dengan persamaan := ...............(2.9)

I = Intensitas radiasi matahari

Akolektor = Luas permukaan kolektor

Sehingga efisiensi kolektor dapat dihitung dengan persamaan :ƞ = .......................(2.10)

Pengering surya memanfaatkan energi termal surya untuk memanaskan

media (fluida) yang akan digunakan pada proses pengeringan. Banyak jenis

pengering surya yang dikembangkan untuk pengeringan produk pertanian.

Kolektor dari pengering berfungsi sebagai penyerap. Daya serap sinar

(absorbtivity) suatu bahan tergantung dari permukaan. Jenis permukaan yang

mempunyai daya serap sinar yang tinggi, juga memiliki nilai emissivity

(kepancaran) yang tinggi pula. Untuk mendapatkan panas yang banyak, maka


dipilih bahan yang memiliki nilai serap sinar yang tinggi dan nilai n kepancaran

yang rendah. Pemilihan bahan yang ringan mengakibatkan cepat terjadinya

perubahan suhu, cepat menjadi panas tetapi cepat juga menjadi dingin.

Penggunaan cat hitam dapat meningkatkan nilai n penyerapan. Pemilihan bahan

yang trasparan berdasarkan pada nilai transmisivity, keawetan dan

konduktivitasnya. Penggunaan bahan dengan konduktivitas rendah dapat

mengurangi kehilangan panas dari alat pengering surya. Maka dipilih kaca hitam,

seng, jaring dan tripleks sebagai bahan kolektor surya serta tripleks untuk bahan

dinding dan alas dari pengering ini.

2.7 Konduktivitas Termal Bahan.

Konduktivitas termal bahan adalah kemampuan suatu bahan dalam

menghantarkan kalor.

Tabel 2.4 Konduktivitas termal bahan (Fisika Dasar 1, 1987)

Bahank(W/m0C)

Bahank(W/m0C)

Logam Bukan Logam

Aluminium

Seng

Nikel

Besi

202

116

93

73

Kayu

Kaca

Serbuk Gergaji

Kertas

0.08

0.78

0.059

0.166

2.8 Standar Efisiensi Pengeringan

Mesin – mesin kalor yang dibuat adalah alat-alat yang sangat tidak efisien.

Hanya sebagian kecil dari kalor yang diserap pada sumber bertemperatur tinggi

yang dapat di ubah menjadi kerja yang berguna. Walaupun perencanaan tekniknya

bertambah baik, namun jumlah yang cukup banyak dari kalor yang diserap masih

dikeluarkan dari tempat yang bersuhu lebih rendah. Efisiensi sesungguhnya

sebesar kira-kira 15 % biasanya dapat direalisir. Tenaga akan hilang akibat

gesekan, gejolak dan hantaran kalor. Tenaga yang dibuang yang lebih rendah

dapat menaikkan efisiensi maksimum yang mungkin sampai 35 % dan efisiensi

sesungguhnya sampai 20 %. Efisiensi dari sebuah alat pengering standart kira-kira

20% dan maksimal adalah 40%.( Fisika Dasar 1, 1987 )


BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan November 2016 sampai Februari

2017. Pengambilan data dilaksanakan di Desa Pombulaa Jaya Kecamatan Konda

Kabupaten Konawe Selatan.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah

a. Termocople

Untuk mengetahui temperatur lingkungan dan temperatur kolektor, maka

digunakan termokopel sebagai alat ukur. Temperatur keluar kolektor diukur pada

dua titik yang berbeda. Termokopel adalah sensor temperatur yang dapat

mengubah panas pada benda yang diukur temperaturnya menjadi perubahan

tegangan listrik. Jenis termokopel yang digunakan adalah termokopel tipe T

(tembaga dan konstantan). Kutub positif terbuat dari tembaga dan kutub

negatif terbuat dari

Gambar 3.1 Termokopel


b. Anemo meter

Untuk mengetahui laju aliran udara pada kolektor, maka digunakan

anemometer digital dengan kecermatan 0,01 m/s sebagai alat ukur.

Gambar 3.2 Anemo meter

c. Solar power meter

Intensitas matahari diukur dengan menggunakan solar power meter. Solar

power meter ini diletakkan dibagian atas kolektor surya dengan tujuan agar

intensitas matahari yang diterima oleh solar power meter sama dengan

intensitas radiasi matahari yang diterima oleh kolektor.

Gambar 3.3 Solar power meter


3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah

1. Kaca

Pada penelitian ini kaca digunakan sebagai kolektor. Energi matahari yang

masuk kedalam alat pengering tenaga surya melalui kaca ini.

Gambar 3.4 Kaca

3.3 Prosedur penelitian.

Adapun prosedur dari pebelitian ini adalah

1. Mempersiapkan alat dan bahan pengujian

2. pengujian alat pengeringan surya dilakukan dengan cara diletakan pada

lapangan terbuka yang tidak terkena naungan sepanjang hari. Posisi alat

membujur Utara Selatan dengan kolektor dari kaca hitam.

3. Untuk mengamati perubahan suhu pada masing-masing rak dibuatkan lubang

untuk dipasang kawat termokopel.

4. Parameter yang diukur :

1. T0 untuk suhu udara luar pengering.

2. T1 untuk suhu di rak 1








9. H0 untuk kelembaban udara luar pengering

10. H1 untuk kelembaban udara dalam pengering

11. Kecepatan angin (m/s)

12. Intensitas radiasi matahari (w/m2)

5. Pengukuran dilakukan setiap 60 menit dengan parameter yang di ukur

kelembaban udara luar pengering, kelembaban tiap rak, suhu alat pengering

Gambar 3.5 Alat Pengering Produk Tenaga Surya

6. Alat pengering produk seperti tampak pada gambar 3.11 di atas beserta

susunan dari masing-masing rak yang nantinya akan di ukur temperaturnya.

Gambar 3.6 a. Alat pengering tenaga surya tampak dari samping kanan

b. alat pengering tenaga surya tampak dari atas


Gambar 3.7 a. Alat pengering tenaga surya tampak dari belakang

b. alat pengering tenaga surya tampak dari depan


3.4 Diagram Alir Prosedur Penelitian.

BAB IV

Studi Literatur

START

Persiapan alat dan bahan

Pembuatan alat pengeringtenaga surya

Pengujian efisiensi alatpengering tenaga surya setiap 1jam sekali

Catat :

H0, H1, Temperatur T0 T1 s/d T7, I dgn v

Analisa Data

Hasil analisa data dibuatdalam bentuk grafik

SELESAI


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengamatan

Adapun data hasil pengamatan yang dilakukan terhadap alat pengering

tenaga surya dalam kondisi kosong selama 2 hari pada tanggal 19 Februari 2017

sampai 20 februari 2017 dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut :

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” pada

kondisi kosong

No Waktu T0 bawahT0

belakangT0

Kiri=kananT1

(0C)T2

(0C)T3

(0C)T4

(0C)T5

(0C)T6

(0C)T7

(0C)H0 Hi

I(W/m2)

vangin(m/s)

1 9.30 19,2 23,2 29,15 33,5 35,7 39,35 44,35 51,3 35,25 39,5 7,9 8,9 408,5 0,82 10.30 21,95 25,95 32,95 39,05 42,25 45,35 49,9 57,55 40,8 44,65 6,7 6,9 502 1,153 11.30 25,15 27,8 37,8 40,9 42,7 46,1 52,2 57,45 41,65 44,9 0 0 586 1,754 12.30 23,4 26,8 34,765 43,1 44,55 48,3 52,35 57 42,2 46,8 0 0 878 35 13.30 24,2 26,95 35,5 43,3 45,7 51,1 55,15 58,7 42,85 45,4 0 0 1044,5 2,16 14.30 22,05 25,85 33,7 41,35 45,2 49,2 54,8 64,4 42,3 44,5 0 0 740,5 1,457 15.30 22 25,45 35,65 41,3 46 47,55 50,85 52,9 40,4 42,65 0 0 558,5 1,6

Tabel 4.2 Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ”

Kkaca

(W/m0 C)

Ktripleks

(W/m0 C)

Alat Tebal

dinding

(m)

Cp (J/kg.C)Panjang

(m)

Lebar

(m)

Tinggi

(m)

0,78 0,059 1,13 0,67 1,4 0,002 670


Pada tabel 4.1 menunjukkan pengujian alat pengering tenaga surya yang

mempunyai 7 rak sebagai penyimpan produk yang ingin dikeringkan. Data yang

diambil yaitu temperatur luar dan dalam alat , kelembaban luar dan dalam,

kecepatan angin, dan intensitas cahaya matahari. Untuk didapatkan data yang

akurat diukur Temperatur pada masing-masing rak. Pengambilan data dilakukan

setiap selang waktu 1 jam selama 7 kali yaitu mulai jam 9.30 WITA sampai jam

15.30 WITA.

Sebagaimana diketahui bahwa pengeringan suatu produk membutuhkan

suhu yang tinggi. Semakin tinggi suhunya semakin singkat waktu yang

dibutuhkan untuk mengeringkan produk tersebut dibandingkan dengan

pengeringan yang bersuhu rendah.

Dalam alat pengering pada pengujian ini terdapat 7 rak penyimpanan

produk yang ingin dikeringkan. Dan setiap raknya mempunyai suhu yang

berbeda-beda. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel 4.1 yang menunjukkan pada

jam 09.30 WITA temperatur di luar alat pengering produk bagian bawah alat yaitu

sebesar 19,2 0C, temperatur di samping kiri kanan alat pengering temperaturnya

sebesar 29,15 0C dan temperatur belakang alat pengering yaitu 23,2 0C.

Sedangkan untuk temperatur yang ada di dalam alat pengering menunjukkan yaitu

pada rak pertama (T1) sebesar 33,5 0C, berbeda dengan temperatur yang ada pada

rak ke-2 (T2) yaitu sebesar 35,7 0C dan pada rak ke-3 (T3) sebesar 39,35 0C serta

pada rak yang ke-4 (T4) sebesar 44,35 0C. Pada rak yang ke-5 (T5) temperaturnya

mencapai 51,3 0C, ini merupakan temperatur yang tertinggi pada jam 09.30 WITA

di antara rak-rak yang lainnya. Sedangkan pada rak yang ke-6 (T6) temperaturnya

35,25 0C, pada rak yang ke-7 (T7) temperaturnya sebesar 35,9 0C. Temperatur

yang rendah pada pengujian alat pengering jam 09.30 ini terdapat pada rak 1 yaitu

sebesar 33,5 0C.

Pada waktu yang ke-2 yaitu jam 10.30 WITA kondisi cuaca cerah,

walaupun kecepatan angin bertambah dari 0,8 m/s menjadi 1,15 m/s nilai

intensitas cahaya matahari naik sebesar 502 w/m2 temperatur luar alat (T0) naik


menjadi 21,95 0C untuk bagian bawah alat, temperatur kiri dan kanan alat sebesar

25,95 0C dan temperatur bagian belakang alat menjadi 23,2 0C kenaikan

temperatur tersebut diikuti dengan temperatur dalam alat (Tin) sebanyak 39,05 0C

untuk rak 1, 42,25 0C untuk temperatur rak 2, 45,35 0C pada rak 3, 49,9 0C

temperatur rak 4, temperatur rak 5 sebesar 57,55 0C. Temperatur pada rak 5 ini

untuk pengujian yang ke-2 masih yang tertinggi dibandingkan dengan temperatur

yang ada pada rak-rak yang lainnya. Pertambahan jumlah temperatur dan

kecepatan angin membuat kelembaban udara menurun, baik kelembaban udara

luar dan udara dalam alat.

Pengujian alat pengering pada waktu yang ke-3 yaitu jam 11.30 WITA,

walaupun kondisi cuaca mendung dan kecepatan angin bertambah menjadi 1,75

m/s temperatur luar alat pengering (T0) masih naik yaitu untuk temperatur bagian

alat sebesar 25,15 0C, temperatur bagian belakang alat 27,8 0C dan temperatur

bagian kiri kanan alat sebesar 37,8 0C, temperatur udara dalam (Tin) juga naik,

pada rak 1 temperaturnya 37,8 0C, rak 2 sebesar 42,7 0C, pada rak 3 sebesar 46,10C, rak 4 sebesar 52,2 0C, rak 5 sebesar 57,45 0C, rak 6 temperaturnya sebesar

41,64 0C dan untuk temperatur yang ada di rak 7 sebesar 44,9 0C. Mulai pengujian

yang ke-3 ini sampai pengujian yang ke-7 kelembaban udara luar dan kelembaban

udara dalam alat pengering menjadi 0. Hal ini disebabkan kenaikan temperatur

yang besar membuat molekul air yang ada di dalam dan di luar ruangan menguap

naik ke atas dan digantikan oleh kalor yang masuk. Pada pengujian yang ke-4

tepatnya jam 12.30 WITA. Hasil yang didapatkan temperatur luar alat pengering

(T0) mengalami penurunan temperatur, untuk temperatur bagian bawah alat dari

25,15 0C menjadi 23,4 0C, temperatur bagian kiri dan kanan alat dari 37,8 0C

menjadi 34,765 0C. Penurunan temperatur luar tersebut tidak diikuti dengan

temperatur dalam alat pengering (Tin), terkecuali pada rak 5 yang sedikit

mengalami penurunan temperatur dari 57,45 0C menjadi 57 0C. Hal ini disebabkan

pengaruh kecepatan angin yang semakin bertambah yaitu sebesar 3 m/s. Menurut

teori apabila temperatur udara disekitar lebih rendah daripada temperatur yang

diterima alat maka akan terjadi penurunan temperatur pada alat. Sebagimana pada


hukum termodinamika yang mengatakan tentang keseimbangan termal, dua benda

yang mempunyai suhu sama jika dikontakkan satu sama lainnya maka tidak akan

terjadi perpindahan panas di antara kedua benda tersebut. Dan sebaliknya jika

dua benda bersuhu berbeda dikontakkan, maka perpindahan panas akan

terjadi dari benda bersuhu tinggi ke benda dengan suhu rendah sampai terjadi

keseimbangan termal di antara kedua benda tersebut.

Pada pengujian alat pengering tenaga surya yang ke-5 tepatnya pada waktu

13.30 WITA. Kecepatan angin 2,1 m/s dalam kondisi cuaca cerah, temperatur luar

alat pengering (T0) bagian bawah alat pengering sebesar 24,2 0C, temperatur luar

bagian belakang alat pengering sebesar 26,95 0C dan temperatur luar yang ada

pada bagian kiri dan kanan alat pengering sebesar 35,5 0C, temperatur yang ada

dalam alat pengering (Tin), pada rak 1 yaitu sebesar 43,3 0C, temperatur rak 2

sebesar 45,7 0C, temperatur rak 3 sebesar 51,1 0C, temperatur rak 4 sebesar 55,150C, temperatur rak 5 sebesar 58,7 0C, temperatur rak 6 sebesar 42,85 0C dan

temperatur pada rak 7 sebesar 45,4 0C. Pada setiap pengujian alat pengering

tenaga surya temperatur rak 5 selalu lebih tinggi dibandingkan dengan rak-rak

yang lainnya. Untuk maksimal temperatur yang ada pada rak 5 yaitu pada jam

14.30 WITA yaitu sebesar 64,4 0C.

4.2 Menghitung Temperatur Masing – Masing Rak

Secara keseluruhan perbedaan temperatur dari masing-masing rak terjadi

dalam setiap jam pengujiannya mulai dari jam 09.30 WITA sampai jam 15.30

WITA. Untuk lebih jelasnya, perbedaan temperatur masing-masing rak pada

pengujiannya dapat dilihat pada tabel 4.1.

Pada tabel 4.1 di atas terlihat jelas bahwa temperatur yang tinggi terdapat

pada rak yang ke-5 (T5) yaitu pada jam 09.30 sebesar 51,3 0C, jam 10.30 yaitu

sebesar 57,55 0C, jam 11.30 sebesar 57,45 0C, jam 12.30 sebesar 57 0C, jam 13.30

sebesar 58,7 0C dan pada jam 14.30 sebesar 64,4 0C serta pada jam 15.30 sebesar

52,9 0C. Pada rak yang ke-5 (T5) ini temperatur yang terendah terdapat pada jam


09.30 sebesar 51,3 0C dan temperatur yang tertinggi terdapat pada jam 14.30

sebesar 64,4 0C.

Rata-rata temperatur yang dihasilkan masing - masing rak dalam sehari

dapat dihitung menggunakan rumus :

₸ = ...............(4.1)

Dimana ₸ = Temperatur rata-rata

Ta = Temperatur rak 1

Tb = Temperatur rak 2

Tn = Temperatur rak ke-n

Tx = Jumlah rak

Untuk temperatur rata – rata yang dihasilkan pada rak 1 (T1) yaitu :

₸ = ( ) ( ) ( ) ( )( ) ..............(4.2)

₸ = 33,5℃ + 39,05℃ + 40,9 ℃ + 43,1 ℃ + 43,3 ℃ + 41,35℃ + 41,3 ℃7₸ = 40,357 ℃


₸ = ( ) + ( ) + ( ) + ( )( )₸ = 35,7 ℃ + 42,25℃ + 42,7 ℃ + 44,55℃ + 45,7℃ + 45,2 ℃ + 46 ℃7

₸ = 43,157 ℃Untuk temperatur rata – rata yang dihasilkan pada rak 3 (T3) yaitu :


₸ = ( ) + ( ) + ( ) + ( )( )₸ = 39,35 ℃ + 45,35 ℃ + 46,1℃ + 48,3℃ + 51,1℃ + 49,2℃ + 47,55℃7


₸ = ( ) + ( ) + ( ) + ( )( )₸ = 44,35℃ + 49,9℃ + 52,2℃ + 52,35℃ + 55,15℃ + 54,8℃ + 50,85℃7


₸ = ( ) + ( ) + ( ) + ( )( )₸ = 51,3 ℃ + 57,55℃ + 57,45℃ + 57 ℃ + 58,7 ℃ + 64,4 ℃ + 52,9 ℃7


₸ = ( ) + ( ) + ( ) + ( )( )₸ = 35,25℃ + 40,8℃ + 41,65℃ + 42,2℃ + 42,85℃ + 42,3℃ + 40,4 ℃7

₸ = 40,778 ℃



₸ = ( ) + ( ) + ( ) + ( )( )₸ = 39,5℃ + 44,65℃ + 44,9℃ + 46,8℃ + 45,4℃ + 44,5℃ + 42,65℃7

₸ = 44,057 ℃Dari hasil perhitungan temperatur rata-rata dalam setiap raknya pada

pengujian mulai jam 09.30 – 15.30 WITA di hari pertama tanggal 19 februari

2017 didapatkan hasil pada grafik berikut :

Gambar 4.1 Grafik rata – rata temperatur masing - masing rak pada

alat pengering tenaga surya per hari

Pada gambar 4.1 di atas menunjukkan bahwa dalam penggunaan alat

pengering tenaga surya mulai 09.30 – 15.30 WITA untuk temperatur maksimal

terdapat pada rak 5 yaitu sebesar 59,186 0C dan temperatur terendah terdapat pada

rak 6 yaitu sebesar 43,143 0C. Sedangkan untuk temperatur pada rak 1, rak 2, rak

3, rak 4, dan rak 7 bervariasi tergantung dari susunan rak dalam alat pengering.

Rak yang paling dekat dengan sumber panas dalam hal ini kaca maka rak tersebut

yang paling tinggi temperaturnya.

43,157 45,21449,629

53,259,186

43,14346,77

0

10

20

30

40

50

60

70

pengujian mulai 09.30 - 15.30 WITA

tem

pera

tur r

ata-

rata

0 C Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7


Untuk rata-rata temperatur alat pengering tenaga surya pada pengujian

yang kedua tanggal 20 februari 2017 dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.2 Grafik Temperatur rata – rata alat pengering tiap rak

pada pengujian hari ke-2

Pada gambar di atas memperlihatkan temperatur rata-rata yang mampu

dihasilkan alat pengering tenaga surya dalam 7 jam pemakaian. Dimana untuk

temperatur yang ada di rak pertama yaitu rata-rata 37,557 0C, temperatur rak 2

rata-rata 41,1 0C, temperatur pada rak 3 yaitu rata-rata sebesar 43,786 0C,

temperatur pada rak 4 yaitu rata-rata sebesar 49,54 0C dan temperatur pada rak 5

rata-rata sebesar 54,9 0C. Untuk temperatur rak 6 rata-rata sebesar 38,41 0C dan

temperatur pada rak 7 yaitu rata-rata sebesar 41,34 0C.

Pada pengujian yang ke-2 ini yang paling tinggi temperaturnya masih

terdapat pada rak 5 yaitu sebesar 54,9 0C dan temperatur yang terendah terdapat

pada rak yang pertama yaitu sebesar 37,557 0C. Berbeda dengan pengujian di hari

pertama. Pada pengujian di hari pertama temperatur terendah terdapat pada rak 6

yaitu sebesar 43,143 0C sedangkan pada pengujian yang ke-2 ini temperatur yang

paling rendah terdapat pada rak pertama yaitu 37,557 0C.

Untuk temperatur rata – rata yang dihasilkan pada masing-masing rak

selalu lebih tinggi dari pada temperatur yang di luar alat pengering.

Dari hasil perhitungan temperatur rata-rata dalam setiap raknya pada

pengujian mulai jam 09.30 – 15.30 WITA selama 2 hari didapatkan hasil pada

grafik berikut :

37,55741,143,786

49,5454,9

38,4141,34

0

10

20

30

40

50

60

pengujian mulai 09.30 sampai 15.30 WITA

tem

pera

tur r

ata-

rata

0 C Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7


Gambar 4.3 Grafik rata – rata temperatur masing - masing rak pada

alat pengering tenaga surya per hari

Pada gambar 4.1 di atas menunjukkan bahwa dalam penggunaan alat

pengering tenaga surya mulai 09.30 – 15.30 WITA untuk temperatur maksimal

terdapat pada rak 5 yaitu sebesar 57,043 0C dan temperatur terendah terdapat pada

rak 1 yaitu sebesar 40,357 0C.

4.3 Aliran Udara Dalam Alat Pengering

Untuk mengetahui arah aliran udara yang terjadi pada alat pengering tenaga

surya terlebih dahulu harus mengetahui temperatur dari masing-masing rak. Arah

perpindahan panas yang terjadi pada alat pengering yaitu mulai dari temperatur

yang tinggi menuju ke temperatur yang rendah.

Gambar 4.4 Arah aliran panas yang terjadi pada alat pengering tenaga surya

Pada gambar di atas memperlihatkan arah dari aliran udara yang terjadi

dalam alat pengering pada tiap-tiap rak. pada jam 09.30 yaitu T1= 39,8 0C , T2=

40,357 43,14746,707

51,37157,043

40,77844,057

0

10

20

30

40

50

60

pengujian mulai 09.30 - 15.30 WITA

tem

pera

tur r

ata-

rata

0 C Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7


40,2 0C , T3= 45,9 0C, T4= 49,6 0C, T5= 56,9 0C, T6= 38,6 0C dan T7= 44,7 0C.

Jadi pada jam 09.30 tersebut ketika energi panas masuk ke dalam alat pengering

melalui kaca kemudian diteruskan ke rak 5, kemudian menuju rak 4, kemudian

rak 3. Setelah energi panas melalui rak 3 kemudian berpindah ke rak 7 , lalu ke

rak 2 kemudian rak 1, dan yang terakhir energi panas ke rak 6.

Pada jam 09.30 yang paling panas adalah pada rak 5 yaitu sebesar 56,9 0C.

Hal ini di sebabkan dalam susunan rak, rak 5 terletak paling atas, jadi rak 5 yang

pertama mendapatkan panas karena posisinya lebih dekat dari sumber panas yang

terdapat pada kaca di bandingkan dengan posisi rak-rak yang lainnya.

Udara didalam alat pengering terus menerus bersirkulasi. Kejadian

tersebut berlangsung selama proses pemakaian alat. Karena perbedaan temperatur

mempengaruhi arah dari aliran udara maka di setiap jam pemakaiannya arah aliran

udara berbeda pula.

4.4 Menghitung Energi Yang Masuk Pada Alat Pengering

Sebagai ilustrasi perhitungan efisiensi pengering tenaga surya, dipilih

pengujian pada jam 09.30 WITA. Intensitas cahaya yang terukur yaitu sebesar

420 w/m2. Energi radiasi yang diterima alat pengering tenaga surya adalah :

Qradiasi = I x Akolektor...........................(4.3)

Dimana :

I = Intensitas cahaya

A = Luas penampang kolektor

= 408,5 W/m2 x 1,8 m x 0,67 m

= 492,651 W

Energi yang diserap oleh udara pada jam 09.30 adalah :

Qu = ṁ x Cp x (₸kl - ₸kd)...........(4.4)

Dimana :

Qu = Panas yang masuk di dalam kolektor

ṁ = Laju aliran massa udara


Cp = kalor spesifik

₸kl = Temperatur kolektor luar

₸kd = Temperatur kolektor dalam

Dimana :

ṁ = ρ x A x v.......................(4.5)

Dimana

ṁ = Laju aliran massa

ρ = massa jenis udara

A = Luas penampang kolektor

V = Kecepatan anginṁ = 1,3 x 0,67 m x 0,05 m x 0,8ṁ = 0,697

Dengan ₸kd adalah temperatur kolektor dalam dan juga merupakan hasil

dari penjumlahan temperatur masing-masing rak dibagi dengan banyaknya rak.

Untuk mengetahui efisiensi alat per jamnya maka harus dihitung jumlah

temperatur keseluruhan alat.

Untuk temperatur rata – rata pengujian hari pertama :

₸ = + + + + + +7₸ = 38,9 + 40,2 + 45,8 + 49,6 + 56,9 + 38,6 + 44,77

₸ = 44,957 0C

Untuk temperatur rata – rata pengujian hari ke-2 :

₸ = + + + + + +7₸ = 28,1 + 31,2 + 32,9 + 39,1 + 45,7 + 31,9 + 34,37

₸ = 34,743 0C


Jadi,

₸ = ₸ ₸2₸ = 39,85 ℃

Jadi energi yang diserap oleh udara pada jam 09.30 WITA sampai jam

10.30 WITA adalah :

Qu = ṁ x Cp x (₸Km - ₸kk)

= 0,697 x 670 x (39,85 0C – 29,15 0C)

= 4995,4 W

Pada alat pengering tenaga surya dengan ketebalan kolektor yang sangat

kecil, dx, dimana terdapat suatu perbedaan temperatur, dT, maka didapatkan

hukum hantaran kalor, dengan rumus :

= − ..............(4.6)

= −0,78 ℃ 1,8 0,67 39,85 ℃ − 29,15 ℃0,005= −2013,055H adalah banyaknya perpindahan kalor per satuan waktu yang melalui luas

kolektor, dT/dx dinamakan gradien temperatur dan k adalah sebuah konstanta

perbandingan yang disebut konduktivitas termal. Karena kalor mengalir ke arah

temperatur yang semakin berkurang maka pada persamaan disisipkan tanda

negatif.

Sebuah zat yang yang mempunyai konduktifitas termal (k) yang besar

adalah penghantar kalor yang baik dan zat mempunyai konduktivitas (k) yang

kecil adalah penghantar kalor yang jelek atau sebuh isolator yang baik. Nilai dari


konduktivitas termal tergantung dari besarnya temperatur. Apabila temperatur

semakin besar maka konduktivitas termal suatu zat semakin besar pula.

4.5 Menghitung Energi Yang Terbuang

Dalam suatu ruangan yang menggunakan kalor sebagai energi, ada energi

yang di manfaatkan dan ada juga energi yang hilang. Fenomena hilangnya energi

tersebut dapat di sebabkan oleh energi yang keluar melalui dinding dari alat secara

konduksi. Pada alat pengering tenaga surya kehilangan energi yang melalui

dinding dapat di hitung dengan rumus berikut :

= − . . ............(4.7)

Sebagai contoh menghitung kerugian energi pada alat pengering tenaga

surya tipe down draft yang terjadi pada jam 09.30 yaitu sebagai berikut :

Untuk kerugian energi dinding bagian belakang kolektor :

= −0,059 ℃ 1,4 0,67 39,85 ° − 23,2 °0,005= −184,287Kerugian energi dinding bagian samping kiri kanan kolektor yaitu :

= −0,059 ℃ 12 2 1,13 1,4 39,85 ° − 29,15 °0,005= −199,743Kerugian energi dinding bagian bawah alat pengering tenaga surya :

= 0,059 ℃ 1,13 0,67 39,85 ° − 20,65 °0,005= −184,482Total kerugian yaitu sebesar


== (−184,287) + (−199,743) + (−184,482)= −568,515Jadi kerugian energi alat pengering tenaga surya tipe down draft pada saat

saat pengujian jam 09.30 yaitu sebesar -568,515 W.

4.6 Menghitung Efisiensi Alat Pengering

Efisiensi energi adalah perbandingan antara energi output dan energi input

pada suatu mesin. Baik mesin uap, turbin gas maupun mesin konvensional

lainnya. Pada pengujian alat yang dilakukan untuk mencari nilai dari efisiensi alat

pengering menggunakan rumus (Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify

Energy Efficiency Through Academic and Technical Trainings For Energy

Management Professionals, 2014) :

= ∑ 100%.......(4.8)

Dengan EInput adalah energi yang masuk di dalam alat pengering tenaga

surya dan ∑ − adalah energi yang hilang akibat perbedaan

temperatur :

= − ∑ − 100%= 4995,4 − 568,5154995,4 100%

= 88,619%Jadi, efisiensi pengeringan produk menggunakan alat pengering tenaga

surya dibandingkan mengeringkan langsung mengenai cahaya matahari pada jam

09.30 yaitu sebesar 88,619 %. Pada semua pengujian selama 7 kali pengujian

mulai dari jam 09.30 WITA sampai jam 15.30 WITA temperatur udara dalam alat

pengering selalu lebih besar dibandingkan dengan temperatur luar alat. Menurut


teori semakin besar temperatur tempat mengeringkan suatu produk maka semakin

besar pula efisien pengeringan produk tersebut. Hal tersebut terjadi Karena

temperatur yang tinggi dapat membuat air mengalami penguapan. Ketika air

menguap maka kelembaban dari produk tersebut semakin berkurang.

Peristiwa naik turunnya temperatur pada alat pengering tenaga surya

disebabkan kondisi cuaca yang tidak menentu dan besarnya intensitas cahaya

matahari. Sedangkan untuk kecepatan angin tergantung dari partikel yang dibawa

dari angin tersebut apabila angin mengandung partikel panas maka panas pula

benda yang di sentuh oleh angin dan apabila partikel yang dibawa oleh angin

mengandung air maka akan mengurangi temperatur dari alat disebabkan

perbedaan temperatur dari benda dengan temperatur yang ada di lingkungan

sekitar.

Gambar 4.5 Grafik hubungan antara waktu, intensitas matahari dan kecepatan

angin terhadap efisiensi alat pengering tenaga surya

Gambar 4.5 di atas menunjukkan hubungan antara waktu, efektifitas

pemakaian dan efisiensi alat pengering tenaga surya. Pada waktu 14.30

menunjukkan nilai tertinggi dari efisiensi pemakaian alat pengering tenaga surya

tersebut dengan nilai sebesar 30,97 % dan nilai efisiensi terendah terdapat pada

waktu 15.30 dengan nilai 22,416 %.

Selain kecepatan angin dan besarnya intensitas matahari, kondisi cuaca

juga memiliki pengaruh terhadap efisiensi pemakaian alat pengering tenaga surya.

0,81,15

1,75

3

2,1

1,451,6

408,5502

586

8781044,5

740,5

558,5

88,62 92,18 18,8 27,2 27,38 30,97 22,420

200

400

600

800

1000

1200

00,5

11,5

22,5

33,5

9.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30Waktu

kecepatananginintensitas

efisiensi


Hal ini dapat di lihat pada tabel 4.1 atas walaupun intensitas radiasi matahari besar

, namun apabila kecepatan angin juga besar dan energi yang diserap oleh dinding

juga besar maka efisiensi dari alatpun juga makin berkurang.

Setelah melakukan pengamatan terhadap alat pengering tenaga surya maka

data-data yang didapatkan selanjutnya dilakukan analisa data. Adapun hasil

analisa data yang dilakukan pada pengering produk menggunakan alat pengering

tipe down draft dapat dilihat pada tabel berikut :

Tabel 4.3 Hasil Analisa Data Alat Pengering Tenaga Surya

Dari hasil perhitungan efisiensi alat pengering produk dalam 7 jam

pemakaian dengan selang waktu 1 jam pengujian selama 4 hari didapatkan

efisiensi total sebesar 43,94 % ini Sesuai dengan teori bahwa Standar efisiensi

pengeringan yang ideal dalam pengeringan hasil pertanian adalah 20 – 50 % dari

kandungan air sebelum dikeringkan.

Waktu(jam)

Qrad (W) Qu (W) Qkaca (W) ∑(W)

Qu-∑ Efisiensi (%)Efisiensi

total

9.30 492,651 4995,359 2013,055 -568,515 4426,844 88,62%

43,94%

10.30 605,412 8523,04 2389,327 -666,856 7856,184 92,18%

11.30 706,716 8943,21 1647,534 -562,333 8380,877 18,80%

12.30 1058,868 22745,47 2444,29 -692,095 22053,375 27,20%

13.30 1259,667 16404,15 2518,335 -713,209 15690,941 27,38%

14.30 893,043 12795,4 2844,885 -775,708 12019,692 30,97%

15.30 673,551 9617,234 1937,801 -633,142 8984,092 22,42%


4.7 Analisa Pengeringan Produk

4.7.1 Gabah

Pada pengujian alat pengering tenaga surya yang mempunyai 7 rak sebagai

penyimpan produk gabah yang ingin dikeringkan, gabah yang dikeringkan dalam

alat pengering tenaga surya ini sebanyak 1000 g tiap masing-masing rak.

Pengambilan data dilakukan setiap selang waktu 1 jam selama 7 kali yaitu mulai

jam 9.30 WITA sampai jam 15.30 WITA.

Dari hasil pengamatan yang dilakukan berat gabah dari 09.30 WITA

sampai 15.30 WITA selalu mengalami penurunan. Pada rak pertama berat gabah

dari 1000 g menurun menjadi 986 g. Kemudian menurun lagi menjadi 976,

sampai pada jam 15.30 penurunan berat gabah menjadi sebesar 893 g.

Setelah melakukan pengujian alat pengering tenaga surya dengan produk

gabah yang dikeringkan bahwa maksimal penurunan berat gabah yaitu terdapat

pada rak 5. Dari 1000 g menurun menjadi 935 g, kemudian di jam berikutnya

menurun lagi menjadi 906 g sampai pada jam 15.30 penurunan berat dari gabah

yang dikeringkan sebesar 831 g.

Untuk lebih jelasnya mengenai penurunan dari berat gabah yang

dikeringkan menggunakan alat pengering tenaga surya dapat dilihat pada gambar

berikut :


Gambar 4.6 Grafik hubungan berat gabah terhadap waktu

Pada gambar di atas memperlihatkan bahwa yang paling cepat

menurunkan berat dari gabah yaitu terdapat pada rak 5 hingga mencapai 831 g,

dan yang paling lambat yaitu terdapat pada rak 6 hanya mencapai 907 g.

Pada pengeringan gabah menggunakan alat pengering tenaga surya selain

berat dari gabah yang menurun kelembaban pun juga turut menurun. Hal ini dapat

dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara waktu dan kelembaban

1000

935

906890

879857

831

1000977

965 956941 933

907

800

850

900

950

1000

1050

09.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30

bera

t gab

ag (g

)

waktu

Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7

87,479,5 75,5 71,4 67,8 63,2 63,2

57,246,4

38,131,6 27,3

21,8 21,82030405060708090

100

09.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30

kele

mba

ban

waktu

Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7


Pada gambar di atas menunjukkan bahwa yang paling cepat menurunkan

kelembaban pada saat mengeringkan gabah menggunakan alat pengering tenaga

surya yaitu terdapat pada pada rak 5. Kelembaban dari 1000 g gabah pertama pada

jam 09.30 yaitu sebesar 57,2, kemudian menurun menjadi 46,4 dan ketika jam

15.30 kelembaban dari gabah yang dikeringkan mencapai 21,8.

Penurunan dari berat gabah yang dikeringkan dan penurunan kelembaban

di dalam alat pengering tidak lepas dari pengaruh temperatur di dalam alat

pengering tersebut. Untuk lebih jelasnya pengaruh temperatur terhadap penurunan

berat gabah dan kelembaban saat mengeringkan gabah menggunakan alat

pengering tenaga surya dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.8 Temperatur masing-masing rak di dalam alat pengering

tenaga surya dengan produk yang dikeringkan berupa

gabah

Pada gambar di atas memperlihatkan temperatur di dalam alat pengering

tenaga surya ketika mengeringkan produk gabah Selama 7 jam. Gambar di atas

juga memperlihatkan bahwa temperatur yang ada pada rak 5 merupakan

temperatur yang paling tinggi mulai jam 09.30 sampai 15.30 dibandingkan dengan

temperatur yang ada pada rak-rak lainnya.

303540455055606570

09.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30

Tem

pera

tur- C

Waktu

Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7


4.7.2 Sagu

Setelah melakukan pengujian alat pengering tenaga surya dengan produk

yang dikeringkan menggunakan gabah kemudian dilakukan lagi analisa

pengeringan menggunakan sagu. Pada pengujian alat pengering tenaga surya yang

mempunyai 7 rak sebagai penyimpan produk sagu yang ingin dikeringkan, sagu

yang dikeringkan dalam alat pengering tenaga surya ini sebanyak 1000 g tiap

masing-masing rak. Pengambilan data dilakukan sama dengan pengambilan data

alat dalam kondisi kosong dan pada saat mengeringkan gabah yaitu setiap selang

waktu 1 jam selama 7 kali mulai jam 9.30 WITA sampai jam 15.30 WITA.

Dari hasil pengamatan yang dilakukan berat sagu dari 09.30 WITA sampai

15.30 WITA selalu mengalami penurunan sama dengan pada saat mengeringkan

gabah. Pada rak pertama berat sagu dari 1000 g menurun menjadi 993 g.

Kemudian menurun lagi menjadi 987, sampai pada jam 15.30 penurunan berat

sagu yang terjadi pada rak pertama menjadi sebesar 954 g.

Pada pengujian alat pengering tenaga surya dengan produk yang

dikeringkan berupa sagu didapatkan hasil bahwa maksimal penurunan berat sagu

ketika dikeringkan yaitu terdapat pada rak 5. Dari 1000 g menurun menjadi 974 g,

kemudian di jam berikutnya menurun lagi menjadi 956 g sampai pada jam 15.30

penurunan berat dari gabah yang dikeringkan sebesar 894 g.

Untuk lebih jelasnya mengenai penurunan dari berat sagu yang

dikeringkan menggunakan alat pengering tenaga surya dapat dilihat pada gambar

berikut :


Gambar 4.9 Grafik hubungan berat sagu terhadap waktu

Pada gambar di atas memperlihatkan bahwa yang paling cepat mengalami

penurunan berat sagu yaitu terdapat pada rak 5 hingga mencapai 894 g, dan yang

paling lambat yaitu terdapat pada rak 6 hanya mencapai 965 g.

Gambar 4.10 Grafik temperatur masing-masing rak dalam alat pengering

tenaga surya dengan produk yang dikeringkan berupa sagu

1000

974

956 953

916905

894

1000 996986 983

974 971965

890

910

930

950

970

990

1010

09.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30

bera

t sag

u (g

)

waktu

Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7

25

30

35

40

45

50

55

60

65

09.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30

Tem

pera

tur0 C

Waktu

Rak 1

Rak 2

Rak 3

Rak 4

Rak 5

Rak 6

Rak 7


Pada gambar di atas memperlihatkan temperatur di dalam alat pengering

tenaga surya ketika mengeringkan produk sagu Selama 7 jam. Gambar di atas

juga memperlihatkan bahwa temperatur yang ada pada rak 5 merupakan

temperatur yang paling tinggi mulai jam 09.30 sampai 15.30 dibandingkan dengan

temperatur yang ada pada rak-rak lainnya.

Setelah dilakukan analisa terhadap alat pengering tenaga surya baik dalam

kondisi kosong maupun dengan produk yang dikeringkan berupa gabah dan sagu

didapatkan hasil bahwa selalu di rak 5 yang paling tinggi temperaturnya. Untuk

lebih jelasnya mengenai temperatur yang ada pada rak 5 ketika pengujian dapat

dilihat pada gambar berikut :

Gambar 4.11 Grafik temperatur rak 5 pada alat pengering tenaga surya

dalam kondisi kosong dan ketika mengeringkan produk

gabah dan sagu

Pada gambar di atas memperlihatkan bahwa ketika pengujian dalam

kondisi kosong temperatur yang ada pada rak 5 selalu naik dari jam 09.30 dengan

temperatur 51,3 0C kemudian di jam 10.30 naik menjadi 57,55 0C. Kenaikan

temperatur di rak 5 pada pengujian alat pengering kondisi kosong terus

51,3

57,55 57,45 57 58,7

64,4

52,9

64,467,6

45,1

63,9

58,3

52,1

43,5

50,6

59,456,4 55,6

38,2

48,246,2

35

40

45

50

55

60

65

70

09.30 10.30 11.30 12.30 13.30 14.30 15.30

Tem

pera

tur0 C

Waktu

Rak 5

kosong

gabah

sagu


berlangsung sampai pada jam 14.30 yaitu mencapai 64,4 0C, kemudian di jam

15.30 turun menjadi 52,9 0C.

Pada pengujian alat pengering dengan produk gabah dan sagu temperatur

yang ada pada rak 5 bervariasi tiap jamnya, kadang naik kadang juga mengalami

penurunan temperatur. Hal ini tergantung dari jumlah kalor yang masuk pada alat

pengering. Apabila kondisi cuaca cerah dan kecepatan angin rendah serta

intensitas cahaya besar maka kalor yang masuk akan besar pula. Tetapi kalau

kecepatan angin besar walaupun intensitas cahaya besar maka kalor yang masuk

pada alat pengering tenaga surya kecil. Hal tersebut disebabkan ketika kecepatan

angin besar maka akan membawa energi dari matahari ke tempat yang memiliki

temperatur rendah dengan cepat.


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian “alat pengering

tenaga surya” yaitu :

1. Distribusi laju pengeringan dalam setiap rak bervariasi sesuai dengan suhu

masing-masing rak.

2. Hasil dari pengeringan gabah selama 7 jam menggunakan alat pengering

tenaga surya mampu menurunkan berat basah gabah dari 1000 g menjadi 831

g dan berat basah sagu dari 1000 g menjadi 894 g.

3. Efisiensi total alat pengering tenaga surya yaitu sebesar 43,94 %, sesuai

dengan nilai teoritis standar pengering yang ideal yaitu 20 - 50 %.

5.2 Saran

Setelah dilakukan penelitian terhadap “Alat Pengering Produk Tenaga

Surya”, maka perlu diadakan pengembangan penelitian mengenai bahan yang

tahan terhadap hujan agar ketika alat sedang terpakai walaupun hujan tidak

mengurangi temperatur dalam ruang, kalaupun mengalami penurunan hanya

beberapa persen saja.


LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” padakondisi kosong tanggal 19 februari 2017

No WaktuT0

bawahT0

belakang

T0

Kiri=kananT1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 H0 Hi

I(W/m2)

v angin(m/s)

1 9.30 21,6 24,1 33,8 38,9 40,2 45,8 49,6 56,9 38,6 44,7 7,9 8,9 420 0,4

2 10.30 25,4 27,8 34,3 42,2 45,3 50,1 56,2 64,7 42,6 48,2 6,7 6,9 532 0,8

3 11.30 27,7 29,2 41,5 45,4 46,7 49,8 57,1 60,3 45,2 50,0 0 0 615 1,7

4 12.30 28,4 29,8 38,83 46,1 46,7 50,5 52,6 57,6 45,3 50,8 0 0 972 2,6

5 13.30 27,5 29,2 39 46,9 48,1 53,5 53,1 56,3 46,9 50,5 0 0 1120 1,8

6 14.30 26,8 28,5 35,6 41,4 44,3 49,7 53,2 65,1 41,9 40,1 0 0 792 1,2

7 15.30 26,1 29,6 40,2 41,2 45,2 48,0 50,6 53,4 41,5 43,1 0 0 554 1,7

Lampiran 2. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” padakondisi kosong tanggal 20 februari 2017

No WaktuT0

bawahT0

belakang

T0

kiri=kanan

T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7I

(W/m2)v angin(m/s)

1 09.30 16,8 22,3 24,5 28,1 31,2 32,9 39,1 45,7 31,9 34,3 397 1,2

2 10.30 18,5 24,1 31,6 35,9 39,2 40,6 43,6 50,4 39 41,1 472 1,5

3 11.30 22,6 26,4 34,1 36,4 38,7 42,4 47,3 54,6 38,1 39,8 557 1,8

4 12.30 18,4 23,8 30,7 40,1 42,4 46,1 52,1 56,4 39,1 42,8 784 3,4

5 13.30 20,9 24,7 32 39,7 43,3 48,7 57,2 61,1 38,8 40,3 969 2,4

6 14.30 17,3 23,2 31,8 41,3 46,1 48,7 56,4 63,7 42,7 48,9 689 1,7

7 15.30 17,9 21,3 31,1 41,4 46,8 47,1 51,1 52,4 39,3 42,2 563 1,5


Lampiran 3. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” tanggal 23februari 2017 dengan produk yang dikeringkan berupa gabah

Waktu Keterangan Rak 1 Rak 2 Rak 3 Rak 4 Rak 5 Rak 6 Rak 7

09.30Temperatur 36,6 36,7 41,9 45,2 64,4 38,5 42,5Berat Bahan 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000Kelembaban 87,4 77,8 71,9 64,2 57,2 84,4 76,5

10.30Temperatur 38,1 37 41,1 45,7 67,6 39,4 42,5Berat Bahan 986 980 983 966 935 977 965Kelembaban 79,5 69,6 65,7 59,5 46,4 83,2 71,2


12.30Temperatur 41,5 41,6 47 46 63,9 42,2 44,1Berat Bahan 965 954 950 925 890 956 933Kelembaban 71,4 58,2 56,2 41,2 31,6 72,7 60,9


14.30Temperatur 38,9 39,6 37,3 44,6 52,1 41,5 43Berat Bahan 927 916 915 898 857 933 863Kelembaban 63,2 47,3 43,8 34,2 21,8 58,9 45,3

15.30Temperatur 36,8 37,7 41,4 42,4 43,5 40 42,4Berat Bahan 893 895 887 873 831 907 839Kelembaban 56,9 44,1 39,2 31,7 16,1 54,5 39,6

Lampiran 4. Tabel Hasil Pengamatan “ alat pengering tenaga surya ” tanggal 23februari 2017 dengan produk yang dikeringkan berupa gabah

Waktu Keterangan Rak 1 Rak 2 Rak 3 Rak 4 Rak 5 Rak 6 Rak 7

09.30Temperatur 34,1 35,9 40,1 44,2 50,6 37,9 38Berat Bahan 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000Kelembaban 68,8 74,1 77,5 62,7 40,6 79,8 52,2





14.30Temperatur 34,2 36,4 40 44,7 48,2 37,8 41,7Berat Bahan 969 948 941 925 905 971 947Kelembaban 43,6 28,8 29,2 25,9 18,6 38,8 24,3

15.30Temperatur 35,4 38,3 40,9 42,1 46,2 36 35,3Berat Bahan 954,3 932,7 924,3 909 894,1 965,3 936,1Kelembaban 35,2 24,4 24,7 21,1 16,9 31,7 22,7


Lampiran 5. Pemasangan kolektor kaca pada alat pengering tenaga surya

Lampiran 6. Pengukuran kelembaban rak pada alat pengering tenaga surya

Lampiran 7. Pengukuran suhu rak pada alat pengering tenaga surya


DAFTAR PUSTAKA

Ansar, dkk. 2012. Karakteristik pengeringan chips mangga menggunakan kolektor

surya kaca ganda. Jurnal teknologi dan insdustri pangan. Vol. XXIII No.

2. Tahun 2012. Halaman 153-157.

Endri Yani., 2009 Penghitungan Efisiensi Kolektor Surya Pada Pengering Surya

Tipe Aktif Tidak Langsung Pada Laboratorium Surya ITB, Jurnal Teknik

Mesin No.31 Vol.2, Jurusan Teknik Mesin Universitas Andalas, Padang.

Halliday,D., Resnick,R.,Silaban,P dan Sucipto, E., 1987, Fisika Dasar 1, Edisi ke-

3, Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Haryadi & Ali Mahmudi. 2012. Perpindahan panas. Politeknik negeri bandung.

Bandung.

Imbir, Elieser, dkk. 2015. Studi pengeringan ikan layang (Decapterus sp) asin

dengan penggunaan alat pengering surya. Jurnal media teknologi hasil

perikanan. Vol. 3, No. 1, Februari 2015. Halaman 13-18.

Khalid, Anhar. 2013. Optimasi desain alat pengering ikan air tawar dengan

kapasitas 20 kg memanfaatkan energy surya. Jurnal INTEKNA. Vol XIII,

No. 2, Nopember 2012. Halaman 165-171.

Napitupulu, Farel H, dkk. 2015. Kinerja pengering surya sistem integrasi

menggunakan kolektor plat datar-bersirip dan absorben termokimia untuk

pengeringan kakao. Jurnal riset industri. Vol. 9, No. 1, April 2015.

Halaman 1-11.

Putra, Ismet Eka, dkk. 2013. Analisa efisiensi alat pengeringan tenaga surya tipe

terowong berbantukan kipas angin pada proses pengeringan biji kopi.

Jurnal teknik mesin. Vol. 3, No. 2, Oktober 2013. Halaman 22-25.


Rendi. 2016. Optimasi perancangan alat pengering ikan air tawar kapasitas 50 kg

memanfaatkan tenaga surya dan biomasa. Jurnal info teknik. Vol, 17. No,

1. Juli 2016. Halaman 111-126.

UPLIFT., 2014, Upgrading and Leveraging Indonesia To Fortify Energy

Efficiency Trough Academic and Technical Training For Energy

Managemen Professionals, Revisied Module Outline, Di akses pada

tanggal 01 Januari 2017.

Yanda, Juli Rian, dkk. 2014. Uji kinerja pengering surya dengan kincir angin

savonius untuk pengeringan ubi kayau (Manihot esculenta). Jurnal rona

teknik pertanian. Vol. 7, No. 2, Oktober 2014. Halaman 100-111.

UNIVERSITAS HALU OLEO iii - SITEDI UHOsitedi.uho.ac.id/uploads_sitedi/E1C115084_sitedi_SKRIPSI...

Documents

Transcript of UNIVERSITAS HALU OLEO iii - SITEDI UHOsitedi.uho.ac.id/uploads_sitedi/E1C115084_sitedi_SKRIPSI...