Pemanfaatan Energi Surya Pada Industri Proses

/0 Comments/in /by

Di luar aplikasi suhu rendah, ada beberapa bidang aplikasi potensial untuk energi panas matahari pada suhu sedang dan tingkat sedang-tinggi (80 – 240 ° C). Yang paling penting adalah produksi panas untuk industri proses, yang mewakili sejumlah besar panas. Misalnya industri permintaan panas merupakan 15% dari keseluruhan persyaratan permintaan energi akhir di negara-negara Eropa selatan. Energi saat ini menjadi tuntutan di eropa untuk suhu sedang dan sedang-tinggi diperkirakan sekitar 300 TWh/a.

Dari sejumlah studi tentang permintaan panas industri, beberapa sektor industri telah diidentifikasi memiliki kondisi yang menguntungkan untuk aplikasi dari energi matahari. Proses industri yang paling penting menggunakan panas pada tingkat suhu rata-rata adalah sterilisasi, pasteurisasi, pengeringan, hidrolisis, distilasi dan penguapan, pencucian dan pembersihan, dan polimerisasi. Beberapa dari sebagian besar proses penting dan kisaran suhu yang diperlukan untuk masing-masing ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Rentang Suhu untuk Berbagai Industri Proses

Jenis industri yang biasa menggunakan sebagian besar energi adalah industri makanan dan pembuatan produk mineral bukan logam. Jenis makanan industri tertentu yang dapat menggunakan proses panas matahari adalah susu (dairies) dan daging babi (sosis, salami, dll.) dan tempat pembuatan bir. Sebagian besar proses panas digunakan dalam industri makanan dan tekstil untuk berbagai aplikasi seperti pengeringan, pemasakan, pembersihan, dan ekstraksi. Kondisi yang menguntungkan ada dalam makanan industri karena pengolahan dan penyimpanan makanan adalah proses dengan konsumsi energi yang tinggi dan waktu proses yang tinggi. Suhu untuk aplikasi ini mungkin berbeda dari lingkungan sekitar dengan uap tekanan rendah yang sesuai, dan energi bisa disediakan baik dari di flat-plate collector atau concentrating collector.

Dalam banyak proses industri, energi jumlah besar dibutuhkan dalam ruang kecil. Oleh karena itu, ada masalah untuk lokasi kolektor. Jika diperlukan, susunan kolektor dapat terletak di gedung atau pekarangan yang berdekatan. Menempatkan kolektor di daerah tersebut daapt menghasilkan pipa atau saluran yang panjang, yang menyebabkan kehilangan panas yang harus diperhatikan dalam perancangan sistem. Bila tidak ada lahan area tersedia, kolektor dapat dipasang di atap pabrik dalam barisan. Dalam hal ini, bayangan antara baris kolektor yang berdekatan harus dihindari dan dipertimbangkan. Namun, area kolektor mungkin dibatasi oleh luas atap, bentuk, dan orientasi. Selain itu, atap bangunan yang ada tidak dirancang atau berorientasi untuk mengakomodasi susunan kolektor, dan dalam banyak kasus, struktur untuk susunan kolektor dukungan harus dipasang di atap yang ada. Biasanya menjadi lebih baik dan hemat biaya jika bangunan baru siap dirancang untuk dipasang kolektor.

Dalam sistem energi surya pada industri proses, permukaan kolektor dengan pasokan energi konvensional harus dilakukan dengan cara yang sesuai dengan proses. Cara termudah untuk mencapai ini adalah dengan menggunakan penyimpanan panas, yang dapat juga mengizinkan sistem untuk bekerja dalam periode penyinaran rendah dan malam hari.

Sistem sentral untuk suplai panas di sebagian besar pabrik menggunakan air panas atau uap pada tekanan yang sesuai dengan suhu tertinggi yang dibutuhkan dalam proses. Air panas atau uap bertekanan rendah pada suhu sedang ( 150 ° C) dapat digunakan baik untuk air pra-pemanasan (atau fluida lainnya) yang digunakan untuk proses (mencuci, mewarnai, dll.), untuk pembangkitan uap, atau dengan kopling langsung dari sistem panel surya ke proses individu yang bekerja pada suhu yang lebih rendah daripada suhu pasokan uap sentral. Dalam kasus air pra-pemanasan, efisiensi yang lebih tinggi diperoleh karena suhu masukan yang rendah ke panel surya, sehingga kolektor sederhana dapat bekerja secara efektif dan suhu suplai beban yang diperlukan tidak atau sedikit berpengaruh pada performa energi sistem panel surya.

Gambar 1. Kemungkinan skema gabungan sistem energi surya dengan pasokan panas yang ada.

Sistem Udara dan Air di Industri Bertenaga Surya

Dua jenis aplikasi yang menggunakan kolektor surya udara adalah sirkuit terbuka dan aplikasi resirkulasi. Di sirkuit terbuka, udara lingkungan yang dipanaskan digunakan dalam aplikasi industri, karena kontaminan, resirkulasi udara tidak memungkinkan. Contohnya adalah penyemprotan cat, pengeringan, dan penyediaan udara segar ke rumah sakit. Perlu dicatat bahwa memanaskan udara luar adalah operasi yang ideal untuk kolektor karena beroperasi sangat dekat dengan suhu lingkungan, sehingga lebih efisien.

Dalam sistem sirkulasi udara, campuran udara daur ulang dari pengering dan udara lingkungan dipasok ke kolektor surya. Udara panas matahari dipasok ke pengering ruang dapat diterapkan ke berbagai bahan, termasuk kayu dan tanaman-tanaman. Dalam hal ini, kontrol yang memadai dari laju pengeringan, yang dapat dilakukan dengan mengendalikan suhu dan kelembaban pasokan udara dapat meningkatkan kualitas produk.

Sistem energi surya dapat mengirimkan energi ke beban baik secara seri atau paralel dengan pemanas tambahan. Dalam susunan seri, ditunjukkan pada Gambar 2 , energi digunakan untuk beban pra-panas fluidaperpindahan panas yang dapat dipanaskan lebih banyak, jika perlu, oleh pemanas tambahan, untuk mencapai suhu yang dibutuhkan. Jika suhu dari yang fluida di tangki penyimpanan lebih tinggi dari yang dibutuhkan oleh beban, katup tiga jalur digunakan untuk mencampurnya dengan make-up water yang lebih dingin. Konfigurasi paralel ditunjukkan pada Gambar 3. Karena energi tidak dapat dikirim ke beban pada suhu yang lebih rendah dari suhu beban, sistem energi surya harus dapat menghasilkan suhu yang dibutuhkan sebelum energi dapat disalurkan.

Gambar 3. sistem proses industri paralel sederhana dengan pemanas air tambahan
Gambar 4. Sistem uap panas proses industri sederhana dengan konfigurasi paralel dengan ketel uap tambahan.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Hot Water Demand / Permintaan Air Panas pada Sistem Energi Surya

/0 Comments/in /by

Parameter terpenting yang perlu diperhatikan dalam desain sistem pemanas air adalah permintaan air panas selama periode waktu tertentu (per jam, harian, atau bulanan). Permintaan energi, D , yang dibutuhkan untuk pembangkitan air panas bersih dapat diperoleh jika volumetrik konsumsi, V , diketahui untuk periode waktu yang dibutuhkan. Juga diperlukan suhu air dingin yang disuplai oleh umum, Tm , dan distribusi air, Tw . Kemudian,

D = Vρcp (Tw – Tm)

Jika dua suhu dalam persamaan di atas dikenal untuk aplikasi tertentu, satu-satunya parameter yang bergantung pada permintaan energi adalah konsumsi air panas volumetrik. Parameter ini dapat diperkirakan sesuai dengan periode waktu yang diselidiki. Misalnya, untuk kebutuhan air bulanan, persamaan di bawah dapat digunakan:

V = NdaysNpersonsVperson

  • Ndays = jumlah hari dalam sebulan.
  • Npersons = jumlah orang yang menggunakan sistem pemanas air.
  • Vperson = Volume air panas yang dibutuhkan per orang.

Konsumsi volumetrik, V , sangat bervariasi dari orang ke orang dan dari hari ke hari. Hal ini ada hubungannya dengan kebiasaan pengguna, kondisi cuaca lokal, dan berbagai kondisi sosial ekonomi. Hal ini dapat diperkirakan dengan mengingat air panas gunakan untuk berbagai operasi. Operasi khas dan konsumsi untuk penggunaan perumahan ditunjukkan pada tabel 1.

Tabel 1. Penggunaan Air Panas untuk Perumahan per Tugas

Selain jumlah yang ditunjukkan pada Tabel 1, air panas dikonsumsi di cuci piring otomatis dan cuci pakaian, tetapi air panas dalam jumlah ini diproduksi oleh mesin cuci dengan listrik sebagai bagian dari proses pencucian.

Dengan menggunakan data yang ditunjukkan pada Tabel 1 untuk keluarga empat orang dan tugas sehari-hari yang terdiri dari dua persiapan makanan, dua mencuci piring manual, satu mandi untuk setiap orang, dan dua kali cuci muka atau tangan per orang per hari, nilai permintaan rendah, sedang, dan tinggi dalam liter per orang ditunjukkan pada Tabel 2. Kasus konsumsi maksimum adalah tempat mandi untuk masing-masing orang diganti dengan mandi untuk setiap orang per hari.

Tabel 2. Permintaan Air Panas Harian untuk Keluarga Empat Orang dalam Liter per Orang

Contoh Soal

Perkirakan kebutuhan energi air panas untuk keluarga berempat, dengan konsumsi normal sedang, pasokan listrik air dingin 18 ° C, dan suhu distribusi air dari 45 ° C.

Jawab

Berdasarkan Tabel 2, konsumsi per hari per orang adalah 40 L (normal sedang). Oleh karena itu, kebutuhan harian, V , adalah 160 L/hari atau 0,16 m3 /hari. Permintaan airnya adalah

D = Vρcp (Tw – Tm) = 0.16 x 1000 x 4.18 (45-18) = 18057.6 kJ/hari = 18.06 MJ/hari

Dalam simulasi per jam, distribusi kebutuhan air panas per jam diperlukan. Meskipun permintaan air panas tergantung pada tingkat variasi yang tinggi dari hari ke hari ke hari dan konsumen ke konsumen, tidak praktis untuk menggunakan apa pun kecuali pengulangan profil beban. Ini tidak sepenuhnya benar selama periode musim panas, ketika konsumsi polanya agak lebih tinggi. Namun, selama periode ini, suhu kebutuhan air panas tidak setinggi saat musim dingin. Akibatnya, kebutuhan total energi panas cukup konstan sepanjang tahun. Bentuk permintaan biasanya digunakan dalam simulasi jam, diilustrasikan dalam Gambar 1. Gambar tersebut mengasumsikan konsumsi air panas harian 120 L pada 50 ° C untuk sebuah keluarga empat orang (30L/orang).

Gambar 1. Grafik konsumsi air panas harian

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Differential Temperature Controller pada Sistem Panel Surya

/0 Comments/in /by

Salah satu komponen terpenting dari sistem energi surya aktif adalah pengontrol suhu karena kontrol yang salah biasanya menjadi penyebab kinerja sistem yang buruk. Secara umum, sistem kontrol harus sesederhana mungkin dan harus menggunakan pengontrol yang andal. Salah satu parameter penting yang perlu diperhatikan oleh perancang panel surya adalah lokasi kolektor, penyimpanan, suhu berlebih, dan suhu beku sensor.

Dasar dari kontrol sistem energi surya adalah Differential Temperature Controller / DTC (pengontrol suhu diferensial). Pengontrol suhu diferensial adalah pengontrol pembanding dengan setidaknya dua sensor suhu yang mengontrol satu atau lebih perangkat. Ciri khasnya, salah satu sensor terletak di sisi atas array kolektor surya dan yang kedua di tangki penyimpanan, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1. Pada sistem tidak bertekanan, pengontrol suhu diferensial lainnya dapat mengontrol ekstraksi panas dari tangki penyimpanan. Sebagian besar kontrol lain yang digunakan dalam sistem energi surya adalah mirip dengan sistem layanan bangunan.

Gambar 1. Pengontrol kolektor dasar dengan DTC

DTC memantau perbedaan suhu antara kolektor dan tangki penyimpanan. Ketika suhu kolektor melebihi tangki dengan jumlah yang telah ditentukan (biasanya 4 – 11 ° C), DTC menyalakan pompa sirkulasi. Ketika suhu kolektor surya turun menjadi 2–5 ° C di atas suhu penyimpanan, DTC menghentikan pompa. Alih-alih mengendalikan pompa surya langsung, DTC dapat beroperasi secara tidak langsung melalui relai kontrol untuk mengoperasikan satu atau lebih pompa dan melakukan fungsi kontrol lainnya, seperti penggerakan katup kontrol.

Titik setel suhu differensial dari DTC bisa fix atau diatur/adjust. Jika titik setel pengontrol adalah sudah fix, pengontrol dipilih harus sesuai dengan persyaratan panel surya. Titik setel diferensial adjustable membuat pengontrol lebih fleksibel dan dapat disesuaikan dengan spesifikasi sistem atau kondisi panel surya misalnya pengaturan di musim panas dan musim dingin. Diferensial optimal pada set point sulit untuk dihitung, karena variabel dan kondisi yang berubah. Biasanya, titik setel nyala adalah 5 – 9 ° C di atas titik setel mati. yang optimal pada titik setel adalah keseimbangan antara pengumpulan energi optimal dan penghindaran start dan stop pompa yang singkat. Perbedaan suhu mati optimal harus seminimal mungkin, yang tergantung pada apakah ada heat exchanger antara kolektor dan tangki penyimpanan.

Start dan stop pompa yang sering, juga disebut short cycling, harus diminimalkan karena dapat menyebabkan kegagalan pompa prematur. Short cycling tergantung pada seberapa cepat dan seberapa sering suhu sensor kolektor surya melebihi titik setel aktif dan turun di bawah titik setel off. Hal ini dipengaruhi oleh intensitas insolasi, laju aliran pompa, massa termal kolektor surya, respon sensor, dan temperatur fluida yang masuk ke kolektor. Yang terjadi dalam praktek adalah air di kolektor mulai memanas ke atas segera setelah off kondisi tercapai dan aliran berhenti. Seperti air memanas, air akhirnya mencapai titik setel, di mana titik pompa diaktifkan pada dan fluida bersirkulasi melalui kolektor. Oleh karena itu, fluida panas di kolektor didorong ke manifold kembali dan diganti dengan air dingin dari manifold pasokan, yang dihangatkan saat bergerak melalui kolektor.

Penempatan Sensor

Penempatan tepat dari sensor suhu kolektor penting untuk sistem yang baik operasi. Sensor harus memiliki kontak termal yang baik dengan kolektor plate atau perpipaan. Sensor kolektor dapat ditempatkan pada pelat kolektor, pada pipa dekat kolektor, atau di pipa outlet kolektor. Yang terbaik dari semuanya ada di kolektor plate, tapi ini bukan yang termudah, karena pembongkaran dan modifikasi kation pada satu array diperlukan, yang akan perlu dilakukan di lokasi. Lokasi sensor termudah dan titik terbaik adalah di pipa yang meninggalkan pengumpul. Biasanya potongan T digunakan dan sensor ditempatkan di sebuah sumur dalam dengan beberapa tetes minyak, yang memastikan kontak yang baik, seperti yang ditunjukkan di gambar 2a , atau di sisi potongan T, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 2b.

Gambar 2. Penempatan sensor kolektor

Sensor tangki penyimpanan harus ditempatkan di dekat bagian bawah tangki penyimpanan, sekitar sepertiga dari ketinggiannya. Jika sistem menggunakan heat exchanger internal, sensor terletak di atas heat exchanger. Idealnya, sensor ini harus mengidentifikasi jika masih ada air di dalam tangki yang dapat dipanaskan dengan energi matahari. Karena itu, lokasi yang ditunjukkan dianggap sebagai kompromi yang baik karena lokasi yang lebih rendah akan memberi pembacaan palsu meskipun dengan permintaan sekecil apa pun, yang akan menjadi diganti dengan make-up water (dingin), sedangkan lokasi yang lebih tinggi akan meninggalkan banyak air suhu rendah meskipun energi matahari tersedia.

Sensor pelindung pembekuan, jika digunakan, harus ditempatkan pada posisi sedemikian sehingga dapat mendeteksi suhu cairan terdingin. Dua lokasi yang cocok adalah bagian belakang pelat penyerap dan pipa masuk ke kolektor dari manifold suplai. Untuk alasan yang disebutkan sebelumnya, yang terakhir lebih disukai. Sensor suhu berlebih dapat ditempatkan baik di bagian atas tangki penyimpanan atau di kolektor pipa keluar. Untuk yang terakhir, sensor terletak di lokasi dan cara yang sama seperti sensor suhu kolektor.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Desain Module dan Array pada Sistem Panel Surya

/0 Comments/in /by

Sebagian besar sistem komersial dan industri membutuhkan kolektor dalam jumlah besar untuk memenuhi permintaan pemanasan. Menghubungkan kolektor hanya dengan satu set manifold membuat kemampuan drainase tidak maksimal dan penurunan tekanan rendah sulit dicapai. Hal ini akan mempersulit menyeimbangkan aliran karena harus memiliki laju aliran sama ke semua kolektor.

Module

Module adalah sekelompok kolektor yang dapat dikelompokkan menjadi aliran paralel dan aliran gabungan seri-paralel. Aliran paralel lebih sering digunakan karena pada dasarnya seimbang, memiliki penurunan tekanan rendah, dan dapat dikeringkan dengan mudah.

Umumnya, kolektor pelat datar dibuat terhubung ke pipa utama instalasi di salah satu dari dua metode yang ditunjukkan pada Gambar 1. Kolektor manifold eksternal kolektor memiliki sambungan berdiameter kecil karena digunakan untuk membawa aliran untuk satu kolektor. Oleh karena itu, setiap kolektor terhubung secara individual ke perpipaan manifold yang bukan merupakan bagian dari panel kolektor. Kolektor manifold internal menggabungkan beberapa kolektor dengan header besar yang dapat ditempatkan berdampingan untuk membentuk manifold suplai dan pengembalian terus menerus, sehingga manifold terhubung dengan masing-masing kolektor. Jumlah kolektor yang dapat dihubungkan tergantung pada ukuran header.

Kolektor manifold eksternal umumnya lebih cocok untuk sistem kecil. Manifold internal lebih disukai untuk sistem besar karena menawarkan sejumlah keuntungan. Cara-cara ini adalah penghematan biaya karena sistem menghindari penggunaan pipa tambahan (dan alat kelengkapan) yang perlu diisolasi dan ditopang dengan benar, dan penghapusan kehilangan panas yang terkait dengan manifold eksternal, yang meningkatkan kinerja termal sistem.

Perlu dicatat bahwa alirannya paralel tetapi kolektor terhubung seri. Ketika array harus lebih besar dari satu panel, kombinasi seri dan aliran paralel dapat digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Desain ini lebih cocok dalam kasus di mana kolektor dipasang di atap miring.

Pilihan susunan seri atau paralel tergantung pada suhu yang diperlukan dari sistem. Menghubungkan kolektor secara paralel berarti semua kolektor memiliki sebagai input suhu yang sama, sedangkan ketika koneksi seri digunakan, suhu outlet dari satu kolektor (atau baris kolektor) adalah masukan untuk kolektor selanjutnya (atau baris dari kolektor).

Gambar 1. Konfigurasi manifold pada modul paralel
Gambar 2. Konfigurasi manifold pada modul seri-paralel

Array Design (Desain Susunan)

Sebuah array biasanya mencakup banyak kelompok individu kolektor yang disebut modul untuk memberikan karakteristik aliran yang diperlukan. Untuk mempertahankan aliran yang seimbang, sebuah array atau bidang kolektor harus dibangun dari modul yang identik. Pada dasarnya, dua jenis sistem dapat digunakan: pengembalian langsung (direct return) dan pengembalian terbalik (reverse return). Pada direct return, katup penyeimbang diperlukan untuk memastikan aliran yang seragam melalui modul. Katup penyeimbang harus terhubung di outlet modul untuk menyediakan hambatan aliran yang diperlukan untuk memastikan pengisian semua modul saat pompa dihidupkan. Bila memungkinkan, modul harus dihubungkan dalam mode reverse return. Reverse return memastikan array seimbang, karena semua kolektor beroperasi dengan penurunan tekanan yang sama yaitu, kolektor pertama dalam manifold suplai adalah yang terakhir di manifold return, yang kedua pada bagian suplai adalah yang kedua sebelum yang terakhir dalam retrun, dan seterusnya. Dengan desain yang tepat, array dapat terkuras, yang merupakan persyaratan penting untuk pengurasan kembali dan pengurasan perlindungan beku. Agar hal ini memungkinkan, pemipaan ke dan dari kolektor harus menjadi miring dengan benar. Biasanya, pemipaan dan kolektor harus miring untuk mengalirkan air dengan kemiringan 20 mm per meter linier.

Kolektor manifold eksternal dan internal memiliki pemasangan dan pertimbangan pipa. Modul dengan kolektor manifold eksternal dapat dipasang secara horizontal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Dalam hal ini, header bawah harus diberi pitch (diberi kemiringan) seperti yang ditunjukkan. Kemiringan header atas dapat berupa horizontal atau dipitch ke arah kolektor, sehingga dapat mengalir melalui kolektor.

Array dengan manifold internal sedikit lebih sulit untuk dirancang dan dipasang. Agar kolektor ini mengalir, seluruh tepian harus dimiringkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 . Reverse-return selalu menyiratkan pengoperasian pipa ekstra, yang lebih sulit untuk menguras, jadi terkadang dalam hal ini lebih nyaman menggunakan direct return.

Gambar 3. Direct return array piping
Gambar 4. Pemasangan modul

Ukuran Array / Susunan

Ukuran array/susunan kolektor tergantung pada biaya, atap yang tersedia atau luas tanah, dan persentase dari beban panas yang dibutuhkan untuk ditutupi oleh sistem panel surya. Dua parameter pertama sangat mudah dan dapat dengan mudah ditentukan. Tetapi susunan modul membutuhkan perhitungan terperinci, yang mempertimbangkan radiasi yang tersedia, karakteristik kinerja kolektor yang dipilih, dan parameter lain yang kurang penting.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Heat Storage Systems / Sistem Penyimpanan Panas Energi Surya

/0 Comments/in /by

Penyimpanan termal adalah salah satu bagian utama dari pemanas, pendingin, dan pembangkit listrik tenaga surya. Karena selama kurang lebih setengah tahun lokasi panel mengalami kegelapan, penyimpanan panas diperlukan jika panel surya harus beroperasi terus menerus. Untuk beberapa aplikasi, seperti pemanas kolam, pemanas udara siang hari, dan pemompaan irigasi, operasi berselang dapat diterima, tetapi sebagian besar penggunaan energi matahari membutuhkan operasi di malam hari dan ketika matahari tersembunyi di balik awan.

Tangki penyimpanan di sistem pengumpul energi surya memiliki beberapa fungsi, yang paling penting diantaranya adalah:

  • Peningkatan pemanfaatan energi surya yang dikumpulkan dengan menyediakan kapasitansi termal untuk mengurangi ketersediaan surya dan ketidakcocokan beban dan meningkatkan respons sistem terhadap beban puncak yang tiba-tiba atau kehilangan input energi matahari.
  • Peningkatan efisiensi sistem dengan mencegah perpindahan panas array cairan dari pencapaian suhu tinggi cepat, yang menurunkan efisiensi.

Secara umum, energi matahari dapat disimpan dalam cairan, padatan, atau phase change material. Air adalah media penyimpanan yang paling sering digunakan untuk sistem cairan, meskipun kolektor loop dapat menggunakan air, minyak, campuran air-glikol, atau apapun media perpindahan panas lainnya sebagai fluida kolektor. Hal ini karena air murah dan tidak beracun dan memiliki kapasitas penyimpanan yang tinggi, berdasarkan keduanya berat dan volume. Selain itu, cairan mudah diangkut menggunakan pompa dan pipa. Untuk aplikasi pemanas air dan sebagian besar pemanas ruangan bangunan, air biasanya terkandung dalam beberapa jenis tangki, yang biasanya berbentuk melingkar. Sistem udara biasanya menyimpan panas di batu atau kerikil, tetapi terkadang massa struktur bangunan digunakan.

Air System Thermal Storage (Penyimpanan Termal Sistem Udara)

Media penyimpanan yang paling umum untuk kolektor udara adalah batu. Kemungkinan lain media terdiri dari phase change material, air, dan massa bangunan yang melekat. Kerikil secara luas digunakan sebagai media penyimpanan karena melimpah dan relatif murah.

Dalam kasus di mana perubahan suhu interior yang besar dapat ditoleransi, sifat bawaan struktur bangunan mungkin cukup kuno untuk penyimpanan termal. Beban tanpa penyimpanan biasanya paling hemat untuk biaya aplikasi kolektor udara, dan udara panas dari kolektor dapat didistribusikan langsung ke ruangan. Umumnya, penyimpanan dapat dihilangkan dalam kasus di mana output array jarang melebihi permintaan termal.

Persyaratan utama untuk penyimpanan kerikil adalah insulasi yang baik, kebocoran udara yang rendah, dan penurunan tekanan rendah. Banyak perbedaan desain dapat memenuhi persyaratan ini. Wadah biasanya terbuat dari beton, pasangan bata, kayu, atau sebuah kombinasi bahan-bahan tersebut. Aliran udara dapat mengarah vertikal atau horisontal. Sebuah skema diagram alas aliran vertikal ditampilkan dalam Gambar 1. Dalam susunan ini, udara yang dipanaskan masuk dari atas dan keluar dari bawah. Tangki ini bisa bekerja sama efektifnya seperti alas aliran horizontal. Dalam sistem ini, penting untuk memanaskan alas dengan udara panas dalam satu arah dan mengambil panas dengan aliran udara yang arahnya berlawanan. Alas kerikil berfungsi sebagai heat exchanger aliran berlawanan yang efektif.

Ukuran batu untuk alas berkisar antara 35 hingga 100 mm dalam diameter, tergantung pada aliran udara, geometri lapisan, dan penurunan tekanan yang diinginkan. Volume dari batu yang dibutuhkan tergantung pada fraksi keluaran kolektor yang harus disimpan. Untuk sistem perumahan, volume penyimpanan biasanya dalam kisaran 0,15 – 0,3 m3 per meter persegi luas kolektor. Untuk sistem besar, alas kerikil bisa cukup besar dan massa serta volumenya yang besar dapat menyebabkan masalah lokasi.

Gambar 1. Alas batu yang dikemas vertikal

Liquid System Thermal Storage (Penyimpanan Termal Sistem Cairan)

Tersedia dua jenis penyimpanan air untuk sistem cair yaitu bertekanan dan tidak bertekanan. Perbedaan lainnya adalah penggunaan heat exchanger eksternal atau internal dan konfigurasi tangki tunggal atau ganda. Air dapat disimpan di tembaga, logam galvanis, atau tangki beton. Apapun wadah penyimpanan yang dipilih harus diisolasi dengan baik dan tangki besar harus dilengkapi dengan akses internal untuk pemeliharaan. Nilai U yang direkomendasikan adalah 0,16 W/m2 -K.

Sistem bertekanan terbuka untuk pasokan air utama kota. Penyimpanan bertekanan lebih diminati untuk sistem pemanas air skala kecil. Penyimpanan biasa ukurannya sekitar 40 hingga 80 L per meter persegi luas kolektor. Dengan penyimpanan bertekanan, heat exchanger selalu terletak di sisi kolektor tangki. Konfigurasi heat exchanger Internal atau eksternal dapat digunakan.

Gambar 2. Liquid System Thermal Storage bertekanan dengan heat exchanger internal

Untuk sistem dengan ukuran lebih besar dari 30 m3, penyimpanan tidak bertekanan biasanya lebih hemat biaya daripada bertekanan. Sistem ini juga dapat digunakan dalam sistem kolektor pelat domestik kecil, dan dalam hal ini, make-up water biasanya disuplai dari tangki penyimpanan air dingin yang terletak di atas silinder air panas.

Penyimpanan tanpa tekanan untuk air dan pemanas ruangan dapat dikombinasikan dengan pasokan air kota bertekanan. Hal ini menyiratkan penggunaan heat exchanger pada sisi beban tangki untuk mengisolasi loop air minum utama bertekanan tinggi dari loop kolektor tekanan rendah. Dalam konfigurasi ini, panas diekstraksi dari bagian atas tangki penyimpanan surya dan air yang didinginkan dikembalikan ke dasar tangki agar tidak mengganggu stratifikasi. Untuk alasan yang sama, pada sisi beban heat exchanger, aliran air dipanaskan dari dasar tangki penyimpanan cadangan, di mana terdapat air yang relatif dingin, dan air panas kembali ke atas. Dimana fluida perpindahan panas disirkulasikan di loop kolektor, heat exchanger dapat memiliki konstruksi dinding ganda untuk melindungi pasokan air minum dari kontaminasi. Pengontrol suhu differensial mengontrol kedua pompa di kedua sisi heat exchanger. Ketika pompa kecil digunakan, keduanya dapat dikontrol oleh pengontrol yang sama tanpa kelebihan beban.

Gambar 3. Liquid System Thermal Storage tak bertekanan dengan heat exchanger external

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Sistem Pemanas Air Tenaga Surya Pasif

/0 Comments/in /by

Pemanas air tenaga surya adalah kombinasi dari susunan kolektor surya, sistem transfer energi, dan tangki penyimpanan. Bagian utama dari pemanas air tenaga surya adalah array kolektor surya yang menyerap radiasi matahari dan mengubahnya menjadi panas. Panas ini kemudian diserap oleh fluida perpindahan panas (air, cairan yang tidak membeku, atau udara) yang melewati kolektor. Panas ini kemudian dapat disimpan atau digunakan secara langsung. Karena dipahami bahwa bagian dari sistem energi surya terpapar kondisi cuaca, mereka harus dilindungi dari pembekuan dan panas berlebih yang disebabkan oleh tingkat isolasi yang tinggi selama periode permintaan energi yang rendah.

Ada dua macam sistem kerja pemanas air tenaga surya yaitu:

  • Sistem sirkulasi alami (pasif)
  • Sistem sirkulasi paksa (aktif)

Sirkulasi alami terjadi secara konveksi alami (thermosiphoning), sedangkan sistem sirkulasi paksa menggunakan pompa atau kipas untuk mensirkulasikan perpindahan panas fluida melalui kolektor. Kecuali untuk thermosiphon dan penyimpanan kolektor terintegrasi yang tidak memerlukan kontrol, sistem air panas domestik dan layanan surya dikendalikan menggunakan termostat diferensial. Beberapa sistem juga menggunakan heat exchanger antara aliran air minum dan tangki air panas. Pada artikel kali ini, kami akan membahas sistem pasif.

Sistem Pasif

Dua macam jenis sistem pasif adalah thermosiphon and the integrated collector storage systems.

Thermosiphon

Sistem termosifon memanaskan air minum atau memindahkan fluida dan menggunakan konveksi alami untuk mengangkutnya dari kolektor ke penyimpanan. Efek thermosiphoning terjadi karena massa jenis tetesan air terhadap kenaikan suhu. Oleh karena itu, dengan aksi radiasi matahari diserap, air dalam kolektor dipanaskan dan dengan demikian memuai, menjadi lebih kecil padat, dan naik melalui kolektor ke bagian atas tangki penyimpanan. Di sana ia digantikan oleh air dingin yang telah tenggelam ke dasar tangki, dari mana itu mengalir ke kolektor. Sirkulasi terus menerus selama matahari bersinar. Karena gaya penggerak hanya perbedaan densitas yang kecil, pipa lebih besar harus digunakan untuk meminimalkan gesekan pipa. Saluran penghubung harus juga diisolasi dengan baik untuk mencegah kehilangan panas dan dimiringkan untuk mencegah pembentukan udara kantong yang akan menghentikan sirkulasi.

Gambar 1. Thermosiphon

Keuntungan dari sistem thermosiphon adalah tidak bergantung pada pompa dan pengontrol, lebih andal, dan memiliki masa pakai lebih lama daripada sistem sirkulasi paksa. Selain itu, mereka tidak memerlukan pasokan listrik untuk beroperasi dan mereka secara alami memodulasi laju aliran sirkulasi dalam fase dengan tingkat radiasi. Kerugian utama dari sistem thermosiphon adalah bahwa mereka relatif tinggi, yang membuat mereka tidak terlalu menarik secara estetis. Kerugian lain dari sistem ini terkait dengan kualitas air yang digunakan. Saat sistem terbuka, air yang sangat keras atau asam dapat menyebabkan endapan yang menyumbat atau menimbulkan korosi pada saluran cairan penyerap.

Gambar 2. Contoh Thermosiphon: flat-plate dan evacuated tube

Integrated Collector Storage Systems

Integral Collector Storage (ICS) juga bisa disebut “tangki air hitam besar”. ICS adalah bentuk paling sederhana dari sistem panas matahari karena tangki penyimpanan dapat menjadi kolektor. ICS juga sangat efisien, meskipun terbatas secara iklim. Dengan cara yang sama seperti kotak kolektor, kotak ICS diisolasi pada tiga sisi dan memiliki satu sisi kaca yang menghadap matahari. Namun, tangki air panas itu sendiri berada di dalam kotak. Tangki dicat hitam atau dengan cat selektif untuk perpindahan panas. Radiasi matahari melewati sisi kaca kotak dan menghangatkan tangki secara langsung, yang menghangatkan air di dalamnya.

Perpindahan panas matahari dari kolektor ke air adalah dengan konveksi alami, tidak ada energi luar yang diperlukan sehingga menjadi sistem yang sepenuhnya pasif. Kapan pun air panas diperlukan, air panas matahari yang disimpan di kolektor batch mengalir keluar membeli gaya gravitasi atau tekanan dingin yang menggantikannya dan berlanjut ke sistem pemanas air cadangan konvensional di dalam rumah. Jenis instalasi air panas ini adalah sistem langsung (loop terbuka) karena air yang dipanaskan adalah air yang sama dengan yang Anda minum.

Gambar 3. Integral Collector Storage. Sumber: https://sustineri.life/advantage-and-disadvantage-of-integral-collector-storage-systems/

Keuntungan utama dari sistem ICS adalah tidak memerlukan kontrol, pompa, sensor, atau bagian mekanis atau bergerak lainnya, sehingga persyaratan perawatan minimal. Sebagian besar unit ICS yang diproduksi saat ini adalah pemanas “tipe tabung progresif” yang berkebalikan dengan tangki tunggal yang lebih tua dalam kolektor batch tipe kotak yang membuatnya lebih murah daripada sistem aktif. ICS dan kolektor batch dapat dengan mudah ditambahkan ke instalasi air panas domestik yang ada. Namun, ada sejumlah kelemahan dengan sistem kolektor batch seperti berat, kehilangan panas, efisiensi dan kemungkinan pembekuan dalam cuaca dingin.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

https://sustineri.life/advantage-and-disadvantage-of-integral-collector-storage-systems/ (diakses pada tanggal 26 Januari 2021)

Concentrating Collector

/0 Comments/in /by

Concentrating collector menggunakan permukaan cermin untuk memusatkan energi matahari pada penyerap yang disebut receiver/penerima. Kolektor ini juga dapat mencapai suhu tinggi, tetapi tidak seperti evacuated tube collector, concentrating collector dapat melakukannya jika sinar matahari langsung tersedia. Permukaan cermin memfokuskan sinar matahari yang dikumpulkan di area yang luas ke area penyerap yang lebih kecil untuk mencapai suhu tinggi. Beberapa desain memusatkan energi matahari ke titik fokus, sementara yang lain memusatkan sinar matahari di sepanjang garis tipis yang disebut garis fokus. Penerima terletak di titik fokus atau di sepanjang garis fokus. Sebuah fluida perpindahan panas mengalir melalui penerima dan menyerap panas. Kolektor ini mencapai suhu yang jauh lebih tinggi daripada kolektor pelat datar. Namun, konsentrator hanya dapat memfokuskan radiasi matahari langsung, sehingga kinerjanya buruk pada hari berkabut atau berawan.

Gambar 1. Skema penyinaran matahari ke concentrator

Konsentrator yang termasuk dalam kategori pertama adalah compound parabolic collector (CPC) sedangkan semua jenis konsentrator lainnya termasuk dalam kategori jenis pencitraan. Kolektor yang termasuk dalam kategori ini adalah

  • parabolic trough collector (PTC)
  • linear Fresnel reflector (LFR)
  • parabolic dish reflector (PDR)

Parabolic Trough Collector (PTC)

Gambar 2. Parabolic trough collector. Sumber: Sarbu, Ioan (2017). Solar Heating and Cooling Systems || Solar Collectors. , (), 29–97. doi:10.1016/B978-0-12-811662-3.00003-7 

Pengunaan pertama PTC ada pada tahun 1870 oleh seorang insinyur yang sukses, John Ericsson, seorang imigran Swedia ke Amerika Serikat. Saat ini, PTC menargetkan aplikasi di mana medan surya dapat berhasil diintegrasikan untuk memasok energi panas pada suhu hingga 250 C. Namun demikian, ada aplikasi lain, seperti pendinginan dan pendinginan yang digerakkan oleh panas, permintaan panas bersuhu rendah dengan tingkat konsumsi tinggi, pemompaan air irigasi, desalinasi, dan detoksifikasi. Di satu sisi, persyaratan suhu ini tidak dapat dicapai oleh kolektor suhu rendah konvensional.

PTC horisontal berorientasi timur dan barat, membutuhkan penyesuaian terus menerus untuk mengkompensasi perubahan deklinasi matahari. Pasti ada bayangan pagi dan sore pada reflektor jika konsentrator memiliki panel ujung buram. Perlunya memindahkan konsentrator untuk mengakomodasi perubahan deklinasi matahari dapat dikurangi dengan memindahkan penyerap atau dengan menggunakan palung dengan dua bagian parabola menghadap masing-masing lainnya, yang dikenal sebagai CPC ( Compound Parabolic Concentrator). Dengan menggunakan beberapa refleksi internal, radiasi apapun yang diterima menemukan jalannya ke permukaan penyerap yang terletak di bagian bawah peralatannya.

Linear Fresnel Reflector (LFR)

Gambar 3. Linear Fresnel reflector collector. Sumber: Sarbu, Ioan (2017). Solar Heating and Cooling Systems || Solar Collectors. , (), 29–97. doi:10.1016/B978-0-12-811662-3.00003-7 

Linear Fresnel Reflector (LFR) berbeda dari PTC dalam hal penyerap dipasang di ruang di atas bidang cermin. Reflektor terdiri dari banyak segmen baris rendah yang fokus secara kolektif pada penerima menara panjang yang ditinggikan yang berjalan sejajar dengan sumbu rotasi reflektor. Jenis konsentrator ini telah digunakan untuk mencapai suhu jauh di atas yang dapat dijangkau dengan kolektor pelat datar.

Sistem ini menawarkan solusi biaya yang lebih rendah karena baris penyerap digunakan bersama di antara beberapa baris cermin. Namun, satu kesulitan mendasar dengan teknologi LFR adalah penghindaran bayangan dari radiasi matahari yang masuk dan pemblokiran radiasi matahari yang dipantulkan oleh reflektor yang berdekatan. Pemblokiran dan bayangan dapat dikurangi dengan menggunakan menara penyerap yang ditinggikan lebih tinggi dan/atau dengan meningkatkan ukuran penyerap, yang memungkinkan peningkatan jarak antara reflektor jauh dari penyerap. Kedua solusi ini meningkatkan biaya, selain itu penggunaan lahan yang lebih besar diperlukan.

Parabolic Dish Reflector (PDR)

Gambar 4. Parabolic Dish Reflector. Sumber: Sarbu, Ioan (2017). Solar Heating and Cooling Systems || Solar Collectors. , (), 29–97. doi:10.1016/B978-0-12-811662-3.00003-7 

PDR, ditunjukkan secara skematis pada Gambar 4 adalah kolektor pemfokus titik . Memusatkan energi matahari ke penerima terletak di titik fokus piringan, PDR melacak matahari dalam dua sumbu. Struktur piringan harus melacak matahari sepenuhnya untuk memantulkan sinar ke penerima termal. Karena penerima didistribusikan ke seluruh bidang kolektor, seperti PTC, piringan parabola sering disebut sistem penerima terdistribusi. Sistem parabola yang menghasilkan listrik dari konverter daya pusat mengumpulkan sinar matahari yang diserap dari masing-masing penerima dan mengirimkannya melalui HTF (heat transfer fluid) ke sistem konversi daya.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Sarbu, Ioan (2017). Solar Heating and Cooling Systems || Solar Collectors. , (), 29–97. doi:10.1016/B978-0-12-811662-3.00003-7 

Mekanisme Tracking/Pelacakan Matahari Pada Panel Surya

/0 Comments/in /by

Karena pergerakan matahari yang tampak di langit, kolektor sinar konvensional yang berkonsentrasi harus mengikuti gerakan harian matahari. Pergerakan matahari dapat dengan mudah dilacak dengan dua metode. Yang pertama adalah metode altazimuth, yang membutuhkan perangkat pelacak untuk berbelok di ketinggian dan sudut azimut. Yang kedua adalah satu sumbu pelacakan, di mana kolektor melacak matahari hanya dalam satu arah, baik dari timur ke barat atau utara ke selatan. Sistem ini membutuhkan penyesuaian yang terus menerus dan akurat untuk mengimbangi perubahan orientasi matahari. Untuk penyesuian perubahan orientasi matahari, penggunaan metode tracking/pelacakan bisa digunakan.

Sebuah mekanisme pelacakan harus dapat diandalkan dan mampu mengikuti matahari dengan derajat akurasi yang pasti dan dapat mengembalikan kolektor ke posisi semula di akhir siang atau malam hari, dan melacak selama periode awan yang menutupi langit. Selain itu, mekanisme pelacakan digunakan untuk perlindungan kolektor dengan melindunginya dari lingkungan yang berbahaya dan bekerja pada kondisi seperti hembusan angin, panas berlebih, dan kegagalan dari aliran fluida termal. Akurasi yang dibutuhkan dari mekanisme pelacakan tergantung pada sudut penerimaan kolektor.

Skema Sistem Tracking

Berbagai bentuk mekanisme pelacakan bervariasi dari yang kompleks hingga yang sangat sederhana telah diaplikasikan. Umumnya tracking dapat dibagi menjadi:

  • Mekanisme yang menggunakan motor yang dikendalikan secara elektronik melalui sensor, yang mendeteksi besarnya pencahayaan matahari
  • Mekanisme menggunakan motor yang dikendalikan komputer dengan kontrol umpan balik dari sensor pengukur fluks cahaya pada penerima
Gambar 1. Contoh skema tracking

Sistem menggunakan tiga sensor, Sensor A dipasang di sisi timur kolektor yang diarsir oleh bingkai, sedangkan dua lainnya (B dan C) dipasang pada bingkai kolektor. Sensor A bertindak sebagai sensor fokus, yaitu menerima sinar matahari langsung hanya ketika kolektor terfokus. Saat matahari bergerak, sensor A menjadi gelap dan motor menyala. Sensor B adalah sensor awan dan tutupan awan diasumsikan ketika pencahayaan turun pada tingkat tertentu. Sensor C adalah sensor siang hari. Saat ketiga sensor menerima sinar matahari, sinar tersebut diterjemahkan oleh sistem kontrol sebagai siang hari tanpa awan melalui matahari dan pengumpul dalam posisi fokus.

Gambar 2. Block diagram sistem tracking

Sensor yang digunakan adalah light-dependent resistor (LDRs). Kerugian utama LDR adalah bahwa sensor ini tidak dapat membedakan antara sinar matahari langsung dan menyebar. Namun, hal ini bisa diatasi dengan menambahkan resistor yang dapat disesuaikan ke sistem dan dapat diatur untuk sinar matahari langsung. Hal ini bisa tercapai dengan mengatur resistor.

Sistem motor dihidupkan ketika ada dari ketiga sensor LDR gelap. Sensor mana yang diaktifkan tergantung pada jumlah bayangan ditentukan oleh nilai yang ditetapkan pada resistor dengan nilai radiasi ambang batas yang diperlukan untuk memicu relay. Sensor A selalu berbayang sebagian. Saat bayangan bertambah karena pergerakan matahari, hal ini memicu relai maju yang menghidupkan motor untuk menghidupkan kolektor dan memicu kembali sensor A.

Sistem juga mengakomodasi tutupan awan, yaitu ketika sensor B tidak menerima sinar matahari langsung ditentukan oleh nilai resistor lain, sebuah pengatur waktu terhubung secara otomatis ke sistem dan menggerakan motor setiap 2 menit sekali dengan gerakan sekitar 7 detik. Akibatnya, kolektor mengikuti jalur matahari dan ketika matahari muncul kembali kolektor difokuskan kembali oleh fungsi sensor A.

Sistem ini juga menggabungkan dua sakelar batas yang fungsinya menghentikan motor agar tidak melampaui batas putaran. Sakelar dipasang di dua pemberhentian yang membatasi rotasi keseluruhan kolektor di kedua arah, Timur dan Barat. Kolektor melacak ke barat selama siang hari. Saat matahari terbenam dan sensor C tahu bahwa hari sudah malam, listrik tersambung ke relai reverse yang mengubah polaritas motor dan memutar kolektor sampai gerakannya dibatasi oleh sakelar batas timur. Jika tidak ada matahari selama keesokan paginya, timer digunakan untuk mengikuti jalur matahari seperti kondisi berawan normal. Sistem pelacakan terdiri dari motor listrik dan gearbox pada kolektor kecil. Untuk kolektor besar, unit hidrolik diperlukan.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

Evacuated Tube Collectors (ETCs)

/0 Comments/in /by

Evacuated tube collectors (ETC) telah menunjukkan bahwa kombinasi permukaan selektif dan penekan konveksi yang efektif dapat menghasilkan kinerja baik pada suhu tinggi. Penutup vakum mengurangi konveksi dan kerugian konduksi, sehingga kolektor dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dari kolektor di pelat. Seperti kolektor di pelat, ETC mengumpulkan langsung dan radiasi difusi. Namun, efisiensinya lebih tinggi pada sudut datang yang rendah. Efek ini cenderung memberikan keuntungan bagi ETC dibandingkan flat collector dalam hal kinerja sepanjang hari.

ETC dapat mencapai suhu di atas 200oC. Ada berbagai jenis ETC, dan kolektor tipikal ditampilkan di Gambar 1. ETC biasanya dirancang dengan tabung kaca baris paralel kembar, dengan masing-masing tabung kaca bagian dalam berisi pipa panas logam melekat pada sirip penyerap. Udara antara dua tabung kaca dihapus (atau dievakuasi) untuk membentuk ruang hampa, yang mengurangi konduktif dan kehilangan panas konveksi.

Di dalam setiap tabung kaca, sirip aluminium atau tembaga datar atau melengkung dipasang ke pipa panas logam yang mengalir melalui tabung bagian dalam. Sirip ditutupi dengan lapisan selektif yang mentransfer panas ke cairan yang bersirkulasi melalui pipa. Pipa panas tembaga tertutup ini mentransfer panas matahari melalui konveksi cairan perpindahan panas internal ke “bola panas” yang secara tidak langsung memanaskan manifold tembaga di dalam tangki header (collection tube).

Gambar 1. Skema ETC. Sumber: https://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-hot-water/evacuated-tube-collector.html

Pipa tembaga ini semuanya terhubung ke manifold umum yang kemudian terhubung ke tangki penyimpanan, sehingga memanaskan air panas di siang hari. Air panas kemudian dapat digunakan pada malam hari atau keesokan harinya karena sifat isolasi tangki. Sifat insulasi vakum sangat baik sehingga ketika tabung dalam setinggi 150oC, tabung luar lebih dingin untuk disentuh. Hal ini berarti bahwa pemanas air ETC dapat bekerja dengan baik dan dapat memanaskan air hingga suhu yang cukup tinggi bahkan dalam cuaca dingin daripada pengumpul pelat datar berkinerja buruk karena kehilangan panas.

Gambar 2. Foto ETC. Sumber: Hudon, Kate (2014). Future Energy || Solar Energy – Water Heating. , (), 433–451. doi:10.1016/B978-0-08-099424-6.00020-X 

Namun, kelemahan dari menggunakan ETC adalah panel bisa jauh lebih mahal dibandingkan dengan kolektor pelat datar standar atau kolektor batch surya. ETC sangat cocok untuk aplikasi pemanas air panas komersial dan industri dan dapat menjadi alternatif yang efektif untuk kolektor pelat datar untuk pemanas ruangan domestik, terutama di daerah yang sering berawan.

ETC secara keseluruhan lebih modern dan lebih efisien dibandingkan dengan kolektor pelat datar standar karena mereka dapat mengekstraksi panas dari udara pada hari-hari mendung yang lembab dan kusam dan tidak memerlukan sinar matahari langsung untuk beroperasi. Karena ruang hampa di dalam tabung kaca, efisiensi total di semua area lebih tinggi dan kinerja lebih baik bahkan ketika matahari tidak pada sudut yang optimal.

Untuk jenis panel air panas tenaga surya ini, konfigurasi tabung vakum adalah hal yang sangat penting. Ada beberapa konfigurasi tabung vakum yang berbeda, tabung dinding tunggal, tabung dinding ganda, aliran langsung atau pipa panas, dan perbedaan ini dapat menentukan bagaimana fluida disirkulasikan di sekitar panel air panas surya.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.

https://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-hot-water/evacuated-tube-collector.html (diakses pada tanggal 21 Januari 2022)

Compound Parabolic Concentrator

/0 Comments/in /by

Compound Parabolic Concentrator (CPC) adalah jenis kolektor surya khusus yang dibuat dalam bentuk dua pertemuan parabola. CPC memiliki kemampuan untuk memantulkan ke penyerap semua radiasi yang datang dalam batas yang lebar.

Compound Parabolic Concentrator dapat menerima radiasi yang masuk melalui rentang sudut yang relatif luas. Dengan menggunakan beberapa refleksi internal, radiasi apapun memasuki bukaan dalam sudut penerimaan kolektor menemukan jalannya ke permukaan penyerap terletak di bagian bawah kolektor. Penyerap atau absorber memiliki varietas konfigurasi. Bisa jadi flat, bifacial, baji/wedge, atau tube/silinder.

Gambar 1. Variasi konfigurasi absorber

Dua tipe dasar kolektor CPC telah dirancang simetris dan asimetris. CPC biasanya mempekerjakan dua jenis utama absorber yaitu jenis fin dengan pipa dan berbentuk tabung absorber. Jenis fin bisa flat, bifacial, atau baji, seperti yang ditunjukkan di gambar 1 untuk tipe simetris, dan dapat berupa single channel atau multichannel.

Compound Parabolic Concentrator harus memiliki celah antara penerima dan reflektor untuk mencegah reflektor bertindak sebagai sirip yang menghantarkan panas dari penyerap. Karena celah tersebut mengakibatkan hilangnya area reflektor dan kehilangan kinerja, celah harus dijaga tetap kecil. Hal ini lebih penting untuk di penerima datar.

Gambar 2. Skema CPC
Gambar 3. Foto CPC

Untuk aplikasi bersuhu lebih tinggi, CPC jenis pelacak dapat digunakan. Ketika pelacakan digunakan, pelacakan sangat kasar atau terputus-putus, karena rasio konsentrasi biasanya kecil dan radiasi dapat dikumpulkan dan dikonsentrasikan oleh satu atau lebih refleksi pada permukaan parabola.

CPC dapat diproduksi baik satu unit dengan satu bukaan dan satu penerima atau sebagai panel. Ketika dibangun sebagai panel, kolektor terlihat seperti kolektor di pelat.

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA !

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Kalogirou, Soteris A. 2009. Solar Energy Engineering: Processes and Systems. Amerika Serikat: Elsevier.