skema penyuling surya

Sistem Pengumpulan langsung / Direct Collection Systems Pada Desalinasi Surya

Di antara metode non-konvensional untuk desalinasi air payau atau air laut adalah distilasi surya. Proses ini membutuhkan teknologi yang relatif sederhana dan dapat dioperasikan lebih mudah. Perawatannya mudah sehingga dapat digunakan di mana saja dengan masalah minim.

Contoh representatif dari sistem pengumpulan langsung adalah penyuling surya /solar stills yang menggunakan efek rumah kaca untuk menguapkan air asin. Terdiri dari cekungan di mana sejumlah air laut tertutup dalam cekungan kaca terbalik kaca berbentuk V. Sinar matahari menembus atap kaca dan diserap oleh dasar cekungan yang menghitam. Saat airnya dipanaskan, tekanan uapnya meningkat. Uap air yang dihasilkan mengembun di bagian bawah atap dan mengalir ke palung yang mengalirkan air suling ke reservoir. Penyuling bertindak sebagai perangkap panas karena atapnya transparan terhadap sinar matahari yang masuk tetapi buram terhadap radiasi inframerah yang dipancarkan oleh air panas (efek rumah kaca). Atap membungkus uap, mencegah kerugian, dan mendinginkan air asin.

Gambar 1 menunjukkan berbagai komponen keseimbangan energi dan kehilangan energi termal di unit distilasi surya simetris kemiringan ganda konvensional (juga dikenal sebagai penyuling surya tipe atap atau tipe rumah kaca). Penyuling terdiri dari baskom kedap udara, biasanya terbuat dari beton, lembaran besi galvanis, atau fiber-reinforced plastic (FRP), dengan penutup atas dari bahan transparan seperti kaca atau plastik. Permukaan bagian dalam alas, yang dikenal sebagai basin liner dengan permukaan menghitam yang efektif menyerap radiasi matahari di atasnya. Air payau atau air garam diumpankan ke dalam basin untuk pemurnian kation menggunakan energi matahari.

skema penyuling surya
Gambar 1. Skema penyuling surya / solar still
Gambar 2. Desain-desain umum penyuling surya

Penyuling membutuhkan pembilasan yang sering biasanya dilakukan pada malam hari. Pembilasan dilakukan untuk mencegah pengendapan garam. Masalah desain yang dihadapi dengan penyuling adalah kedalaman air garam, keketatan uap, kebocoran distilat, metode isolasi termal, dan kemiringan penutup, bentuk, dan bahan. Efisiensi penyuling didefinisikan sebagai rasio energi yang digunakan dalam penguapan air dalam penyuling ke energi matahari di kaca penutup. Biasanya 35% maksimum dan produksi penyuling harian sekitar 3 – 4 L/m2.

Parameter meteorologi seperti: kecepatan angin, radiasi matahari, suhu langit, suhu lingkungan, konsentrasi garam, pembentukan ganggan di air, dan lapisan mineral pada basin memengaruhi dengan tegas kinerja dari tenaga penyuling surya. Untuk kinerja yang lebih baik dari penyuling konvensional, berikut ini modifikasi yang diusulkan oleh berbagai peneliti:

  • Mengurangi koefisien kerugian dasar
  • Mengurangi kedalaman air di basin-multiwick solar still
  • Menggunakan reflektor
  • Menggunakan kondensor internal dan eksternal
  • Menggunakan dinding belakang dengan kain katun.
  • Menggunakan pewarna.
  • Menggunakan arang.
  • Menggunakan elemen penyimpan energi.
  • Menggunakan sponge cube.
  • Mengondensasi penutup pendingin
  • Menggunakan penyuling miring
  • Meningkatkan luasan penguapan

Meskipun hasil dari solar stills sangat rendah, penggunaannya terbukti ekonomis layak jika air yang dibutuhkan sedikit dan biaya pekerjaan pipa dan peralatan lain yang diperlukan untuk memasok area kering dengan produksi alami air tawar tinggi.

Penyuling dapat digunakan sebagai desalinator untuk pemukiman terpencil yang mana air asin adalah satu-satunya air yang tersedia, listrik langka, dan permintaan kurang dari 200 m3/d. Hal ini sangat layak jika pengaturan jaringan pipa untuk area tersebut tidak ekonomis dan pengiriman dengan truk tidak dapat diandalkan atau mahal. Karena pabrik desalinasi lainnya tidak ekonomis untuk kapasitas permintaan air tawar rendah, pembangkit listrik tenaga surya dipandang sebagai sarana bagi masyarakat untuk mencapai kemandirian dan memastikan pasokan air tawar secara teratur.

Kesimpulannya, penyuling adalah yang termurah, sehubungan dengan biaya awalnya, dari semua sistem desalinasi yang tersedia yang digunakan saat ini. Penyuling adalah sistem pengumpulan langsung /direct collection systems, yang sangat mudah dibangun dan dioperasikan. Kerugiannya dari penyuling surya adalah hasilnya rendah yang menyiratkan bahwa tanah yang luas untuk unit perlukan. Dapat dipertanyakan apakah penyuling dapat bertahan di tanah mirip gurun yang tersedia dekat laut. Namun, memperoleh air tawar dari garam atau air payau dengan penyuling berguna untuk daerah kering dan terpencil di mana tidak ada sarana ekonomis yang lain untuk mendapatkan pasokan air.

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> 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.

Introduction of Solar Desalination / Pengenalan Desalinasi Surya

Air sangat penting untuk kehidupan. Pentingnya penyediaan air minum dapat hampir tidak tertekan. Air adalah salah satu sumber daya yang paling melimpah di bumi, menutupi tiga perempat permukaan planet. Sekitar 97% dari air bumi adalah air asin di lautan dan 3% (sekitar 36 juta km3) berisi air tawar di kutub (dalam bentuk es), air tanah, danau, dan sungai, yang mensuplai sebagian besar kebutuhan manusia dan hewan. Hampir 70% dari 3% dunia kecil ini air tawar membeku di gletser, penutup salju permanen, es, dan permafrost. Tiga puluh persen dari semua air tawar berada di bawah tanah, sebagian besar di dalam, sulit dijangkau akuifer. Danau dan sungai bersama-sama mengandung sedikit lebih dari 0,25% dari semuanya air tawar. Danau mengandung sebagian besarnya.

Satu-satunya sumber air yang hampir tidak pernah habis adalah lautan. Kelemahan utama mereka adalah salinitas (tingkat kadar garam) tinggi. Oleh karena itu, akan menjadi menarik untuk mengatasi masalah kekurangan air dengan desalinasi air yang secara umum adalah cara untuk menghapus garam dari air laut atau umumnya air asin.

Menurut WHO, batas salinitas yang diizinkan dalam air adalah 500 parts per million (ppm) dan untuk kasus khusus hingga 1000 ppm. Sebagian besar air yang tersedia di bumi memiliki salinitas hingga 10.000 ppm, dan air laut biasanya memiliki salinitas pada kisaran 35.000 – 45.000 ppm. Air payau yang berlebihan menyebabkan masalah perasa, masalah perut, dan efek pencahar. Tujuan dari sistem desalinasi adalah untuk membersihkan atau menjernihkan air payau atau air laut dan suplai air dengan total larut padatan dalam batas yang diizinkan 500 ppm atau kurang.

Proses desalinasi membutuhkan energi dalam jumlah yang signifikan untuk pemisahan garam dari air laut. Sistem desalinasi terpasang pada tahun 2000 dulu sekitar 22 juta m3/d, yang diperkirakan akan meningkat drastis dalam dekade berikutnya. Peningkatan dramatis pasokan air desalinasi akan menciptakan serangkaian masalah, yang paling signifikan adalah yang terkait dengan energi konsumsi dan pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh penggunaan bahan bakar fosil. Mengingat keprihatinan saat ini tentang masalah lingkungan yang terkait dengan penggunaan bahan bakar fosil, jika minyak jauh lebih banyak tersedia, hal itu dipertanyakan apakah kita mampu untuk membakarnya pada skala yang dibutuhkan untuk menyediakan semua orang air tawar bersih. Mengingat tentang efek rumah kaca dan pentingnya dari kadar CO2, penggunaan minyak ini masih bisa diperdebatkan. Karena itu, selain kecukupan permintaan energi tambahan, lingkungan polusi akan menjadi perhatian utama. Jika desalinasi dilakukan dengan teknologi kuno, kegiatan akan memerlukan pembakaran bahan bakar fosil dalam jumlah yang cukup besar. Di zaman yang semakin modern ini, pemakaian sumber energi terbarukan harus diperbanyak lagi salah satunya menggunakan energi matahari/surya.

Desalinasi surya digunakan alam untuk menghasilkan hujan yang merupakan sumber utama sumber pasokan air tawar. Radiasi matahari jatuh di permukaan laut diserap sebagai panas dan menyebabkan penguapan air. Uap naik di atas permukaan dan digerakkan oleh angin. Ketika uap ini mendingin ke titik embunnya, kondensasi terjadi dan air tawar mengendap menjadi hujan. Semua sistem distilasi buatan manusia adalah duplikasi skala kecil dari proses alami ini.

Desalinasi air payau dan air laut merupakan salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan air. Sistem energi terbarukan menghasilkan energi dari sumber yang bebas tersedia di alam. Ciri utama mereka adalah ramah terhadap lingkungan, yaitu, mereka tidak menghasilkan efek berbahaya. Produksi air tawar menggunakan teknologi desalinasi didorong oleh energi terbarukan dianggap menjadi solusi yang layak untuk kelangkaan air di daerah terpencil yang ditandai dengan kekurangan air minum dan sumber listrik. Meskipun sistem desalinasi dengan energi terbarukan tidak bisa bersaing dengan sistem konvensional dalam hal biaya air diproduksi, mereka berlaku di area tertentu dan kemungkinan menjadi solusi pada area lebih luas yang layak dalam waktu dekat.

Contoh skema desalinasi surya sederhana. Sumber: https://www.absolicon.com/selected-projects-by-absolicon/solar-desalination-plants-swcc/

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> 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.absolicon.com/selected-projects-by-absolicon/solar-desalination-plants-swcc/ (diakses pada tanggal 11 Februari 2022)

nomenklatur bearing

Jenis-jenis Bearing / Bantalan Pada Elemen Mesin

Bantalan dibuat untuk menerima beban radial murni, beban dorong murni, atau kombinasi dari dua jenis beban. Nomenklatur bantalan bola diilustrasikan pada Gambar 1 yang juga menunjukkan empat bagian penting dari bantalan. Bantalan terdiri dari cincin luar, cincin bagian dalam, bola atau elemen bergulir, dan pemisah. Pada bantalan harga rendah, pemisah terkadang dihilangkan, tetapi memiliki fungsi penting untuk memisahkan elemen sehingga kontak gesekan tidak akan terjadi.

Beberapa dari berbagai jenis bantalan standar yang diproduksi ditunjukkan pada Gambar 2. Bantalan alur dalam satu baris akan menerima beban radial sebanyak beberapa beban dorong. Bola dimasukkan ke dalam alur dengan menggerakkan cincin bagian dalam ke posisi eksentrik. Bola dipisahkan setelah pembebanan, dan pemisah kemudian dimasukkan. Penggunaan takik pengisi (filling notch) pada gambar 2b di cincin bagian dalam dan luar memungkinkan lebih banyak bola yang akan dimasukkan, sehingga meningkatkan kapasitas beban. Kapasitas gaya dorong berkurang, karena benturan bola ke tepi takik ketika ada beban dorong. Bantalan kontak sudut pada gambar 2c memberikan daya dorong yang lebih besar.

nomenklatur bearing
Gambar 1. Nomenklatur Bearing
Gambar 2. Jenis-jenis bantalan bola

Semua bantalan ini dapat diperoleh dengan pelindung di satu atau kedua sisi. Perisai bukan penutupan lengkap tetapi menawarkan ukuran perlindungan terhadap kotoran. Varietas bantalan diproduksi dengan segel di satu atau kedua sisi. Saat segel terletak pada kedua sisi, bantalan dilumasi di pabrik. Meskipun bantalan yang disegel diperkirakan untuk dilumasi seumur hidup, terkadang disediakan metode pelumasan ulang.

Bantalan baris tunggal akan menahan sejumlah kecil defleksi poros yang tidak sejajar, tetapi ketika keadaan lebih parah, bantalan penyelarasan sendiri dapat digunakan. Bantalan baris ganda dibuat dalam berbagai jenis dan ukuran untuk membawa beban radial lebih berat dan gaya dorong. Kadang-kadang dua bantalan baris tunggal digunakan bersama untuk alasan yang sama, meskipun bantalan baris ganda umumnya akan membutuhkan lebih sedikit bagian dan menempati lebih sedikit ruang. Bantalan dorong bola satu jalur (gambar 2i) dibuat dalam berbagai jenis dan ukuran.

Beberapa dari berbagai macam bantalan rol standar yang tersedia diilustrasikan dalam gambar 3. Bantalan rol lurus (gambar 3a) akan membawa beban radial yang lebih besar daripada bantalan bola dengan ukuran yang sama karena area kontak yang lebih besar. Namun, mereka memiliki kerugian yaitu membutuhkan geometri raceways dan roller yang hampir sempurna. Sebuah sedikit ketidaksejajaran akan menyebabkan rol miring dan keluar jalur. Untuk alasan ini, penahannya harus berat. Bantalan rol lurus tentu saja tidak akan mengambil beban dorong.

Rol heliks dibuat dengan melilitkan bahan persegi panjang menjadi rol, setelah itu mereka mengeras dan digiling. Karena eksibilitas yang melekat, mereka akan memunculkan banyak ketidaksejajaran. Jika perlu, poros dan housing dapat digunakan pengganti race. Ini sangat penting jika ruang radial terbatas.

Gambar 3. Jenis-jenis rolling bearing

Bantalan dorong rol bulat (Gambar 3b) berguna pada beban berat dan terjadi misalignment. Elemen bola memiliki keuntungan meningkatkan bidang kontak saat beban dinaikkan.

Bantalan jarum (Gambar 3d) sangat berguna di mana ruang radial terbatas. Mereka memiliki kapasitas beban yang tinggi ketika separator digunakan, tetapi dapat diperoleh tanpa separator. Mereka dilengkapi dengan dan tanpa race.

Bantalan rol tirus (Gambar. 3e, f ) menggabungkan keunggulan bola dan bantalan rol lurus, karena dapat menerima beban radial atau dorong atau kombinasi apa pun di antara dua, dan di samping itu, mereka memiliki daya dukung beban yang tinggi dari bantalan rol lurus. Bantalan rol tirus dirancang sedemikian rupa sehingga semua elemen di permukaan rol dan jalur race berpotongan pada titik yang sama pada sumbu bantalan.

Bantalan yang dijelaskan di sini hanya mewakili sebagian kecil dari banyak yang tersedia untuk pemilihan. Banyak bantalan tujuan khusus diproduksi, dan bantalan juga dibuat untuk kelas mesin tertentu. Kelas-kelas untuk tujuan khusus terdiri dari:

  • Instrument bearing, yang presisi tinggi dan tersedia dalam stainless steel dan bahan suhu tinggi
  • Nonprecision bearings, biasanya dibuat tanpa separator dan terkadang memiliki split atau race lembaran logam yang dicap
  • Ball bushings, yang memungkinkan baik rotasi atau gerakan geser atau keduanya
  • Bearing dengan roller fleksibel

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI

>> YOUTUBE PT TENSOR

>>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA!

Kontributor : Daris Arsyada

By Caesar Wiratama

Sumber:

Budynas, Richard G dan J. Keith Nisbett. 2011. Shigley’s Mechanical Engineering Design: Ninth Edition. Amerika Serikat: The McGraw-Hill Companies, Inc.

Aplikasi Energi Surya pada Greenhouse

Aplikasi lain energi surya yang ditujukan untuk industri pertanian adalah rumah kaca/greenhouse. Fungsi dasar dari rumah kaca adalah untuk menyediakan kondisi lingkungan yang mempercepat proses fotosintesis. Fotosintesis adalah penggerak tanaman untuk pertumbuhan, dimana CO2 dan H2O diubah menjadi karbohidrat dan oksigen menggunakan bantuan energi matahari. Fotosintesis sangat sensitif pada faktor lingkungan.

Persyaratan untuk iklim mikro interior rumah kaca bervariasi menurut spesies tanaman tertentu dan tahap pertumbuhannya. Hal ini dicirikan oleh suhu, pencahayaan, dan atmosfer interior, yaitu uap air, karbon dioksida, dan polutan (nitrogen oksida dan belerang).

Metode khusus yang diperlukan untuk menciptakan lingkungan tertentu dan kelangsungan hidup tergantung pada kondisi lingkungan dan nilai dari tanaman untuk dipanen di rumah kaca tertentu. Perlu dicatat bahwa rumah kaca dirancang untuk iklim tertentu dapat menghasilkan lingkungan cocok untuk jenis tanaman spesifik, namun rumah kaca yang sama di lokasi lain atau di tempat yang berbeda waktu tahun mungkin tidak cocok untuk jenis tanaman yang sama. Oleh karena itu, varietas tanaman untuk tumbuh di rumah kaca harus dipilih sesuai dengan lingkungan buatan yang bisa dicapai secara ekonomis.

Tujuan utama untuk pengembangan area tertutup untuk menanam makanan adalah perlindungan pembekuan. Panas biasanya diperoleh dari radiasi matahari dan sumber pembantu. Dengan efek rumah kaca, lingkungan internal suatu ruang dipanaskan oleh gelombang pendek matahari ditransmisikan melalui penutup dan diserap oleh permukaan internal. Permukaan ini memancarkan kembali radiasi panas yang berada pada panjang gelombang yang lebih panjang dan tidak dapat melarikan diri melalui penutup. Dengan cara tersebut, panas terperangkap ke dalam ruangan.

Gambar 1. Skema efek rumah kaca. Sumber: https://gml.noaa.gov/outreach/info_activities/pdfs/TBI_greenhouse_effect.pdf

Di tempat di mana musim panas terik, rumah kaca sering kali perlu didinginkan. Di daerah di mana musim panas tidak parah dan suhu lingkungan maksimum tetap kurang dari 33 °C, ventilasi dan teknik bayangan bekerja dengan baik. Dalam suhu lingkungan yang lebih tinggi, Namun, di mana suhu sekitar di musim panas umumnya melampaui 40 ° C, menguapkan pendinginan biasanya diterapkan, yang merupakan cara paling efektif untuk pendinginan rumah kaca. Menguapkan pendinginan dapat menurunkan bagian dalam udara suhu signifikan di bawah udara sekitar, menggunakan fan-pad, sistem kabut, dan sistem pendingin atap. Selain sistem ini, dua gabungan sistem dapat digunakan untuk pemanasan dan pendinginan rumah kaca dengan heat exchanger.

Material Rumah Kaca

Bahan pertama yang digunakan untuk penutup rumah kaca adalah kaca. Sebagai bahan penutup alternatif untuk kaca, kertas yang diminyaki dicoba di Belanda selama akhir abad 18 dan umum digunakan di Jepang hingga abad 20. Setelah perang dunia kedua, bahan plastik menjadi lebih mudah tersedia. Sejak bahan plastik bening pertama kali diproduksi dalam skala komersial, potensinya untuk menggantikan kaca di fasilitas pertanian telah diakui. Dewasa ini, PVC dan film polietilen dilampirkan secara internal ke kerangka rumah kaca, sehingga menciptakan celah udara isolasi di antara penutup luar dan melindungi lingkungan buatan. Polietilena sangat populer untuk aplikasi pertanian karena tersedia lebih luas daripada kebanyakan film lainnya dan rendah biaya, meskipun umurnya pendek sekitar setahun saat terpapar untuk kondisi cuaca yang khas. Selain itu, karena polietilena adalah film plastik yang paling umum aku digunakan, data untuk transmisi cahaya melalui bahan ini mudah didapat.

Gambar 2. Polyethylene greenhouse. Sumber: https://greenhouseinfo.com/pros-cons-polyethylene-plastic-greenhouse/

Umumnya, bahan plastik memiliki sifat transmisi cahaya yang lebih rendah dibandingkan dengan kaca. Selain itu, karena plastik terdegradasi saat terpapar panas dan ultraviolet ringan, umurnya menjadi jauh lebih pendek, biasanya beberapa tahun dibandingkan dengan kaca yang bisa mencapai dekade. Kondensasi di permukaan bagian dalam dari penutup yang dalam beberapa kondisi dapat bertahan di siang hari mengurangi transmisi cahaya. Pengurangan ini lebih terasa dengan plastik dibandingkan dengan kaca karena sudut hantaran yang lebih tinggi antara gelembung air dan plastik, mengarah ke proporsi yang lebih tinggi dari cahaya terpantul.

Gambar 3. Greenhouse menggunakan kaca. Sumber: https://www.mornglass.com/glass-greenhouse-vs-polycarbonate-greenhouse.html

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> 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://gml.noaa.gov/outreach/info_activities/pdfs/TBI_greenhouse_effect.pdf (diakses pada tanggal 9 Februari 2022)

https://greenhouseinfo.com/pros-cons-polyethylene-plastic-greenhouse/ (diakses pada tanggal 9 Februari 2022)

https://www.mornglass.com/glass-greenhouse-vs-polycarbonate-greenhouse.html (diakses pada tanggal 9 Februari 2022)

Aplikasi Energi Surya Pada Pengering

Pengering tenaga surya menggunakan kolektor udara untuk mengumpulkan energi matahari. Pengering surya digunakan terutama oleh industri pertanian. Tujuan pengeringan produk pertanian adalah mengurangi kadar airnya untuk mencegah kerusakannya. Dalam pengeringan, ada dua proses salah satunya adalah perpindahan panas ke produk menggunakan energi dari sumber pemansan, dan yang lainnya adalah perpindahan massa uap air dari bagian dalam produk ke permukaannya dan dari permukaan ke udara sekitarnya.

Secara tradisional, petani menggunakan teknik pengeringan terbuka dengan sinar matahari atau alami yang mencapai pengeringan dengan menggunakan radiasi matahari, suhu lingkungan, kelembaban udara sekitar, dan angin alami. Dalam metode ini, unit ditempatkan pada tanah atau lantai beton yang dapat mencapai suhu yang lebih tinggi di bawah sinar matahari terbuka, dan dibiarkan di sana selama beberapa hari hingga kering. Kebutuhan energi yang datang dari radiasi matahari dan entalpi udara sudah tersedia di lingkungan dan tidak ada investasi modal dalam peralatan yang diperlukan. Namun, proses ini memiliki beberapa keterbatasan serius. Yang paling jelas hasil panennya menderita efek yang tidak diinginkan akibat debu, kotoran, polusi atmosfer, dan serangga dan serangan hewan pengerat. Karena keterbatasan tersebut, kualitas produk yang dihasilkan dapat terdegradasi terkadang tidak dapat dimakan. Semua kekurangan ini bisa dihilangkan dengan menggunakan pengering surya.

Pengering energi surya diklasifikasikan menurut mode pemanasan yang digunakan, cara panas matahari dimanfaatkan, dan susunan strukturalnya. Pada mode pemanasan, dua kategori utama adalah pengering aktif dan pasif. Dalam sistem aktif, kipas digunakan untuk mengalirkan udara melalui kolektor udara ke produk, sedangkan pasif atau sirkulasi alami, udara yang dipanaskan disirkulasikan melalui unit dengan gaya apung sebagai akibat dari tekanan angin.

Active Solar Energy Dryers

DISTRIBUTED TYPE

Ini terdiri dari empat komponen: ruang pengering, pemanas udara, sebuah kipas, dan saluran untuk memindahkan udara panas dari kolektor ke pengering.

Gambar 1. Distributed type

INTEGRAL TYPE

Pengering skala besar, komersial, konveksi paksa, tipe rumah kaca seperti lumbung surya atap transparan dan digunakan untuk kiln pengeringan kayu surya (lihat Gambar 2). Pengering paksa skala kecil sering dilengkapi dengan pemanas tambahan.

Variasi lain dari pengering jenis ini adalah kolektor surya atap/dinding, di dimana kolektor panas matahari merupakan bagian integral dari atap dan/atau dinding ruang pengering. Sebuah pengering atap surya ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 2. Tipe integral dengan atap transparan
Gambar 3. Tipe integral dengan atap penyerap

MIXED-MODE TYPE

Pengering mode campuran mirip dengan tipe terdistribusi dengan perbedaan bahwa dinding dan atap pengering terbuat dari kaca, untuk memungkinkan energi matahari menghangatkan produk secara langsung, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 4. Pengering aktif tipe campuran

Passive Solar Energy Dryers

DISTRIBUTED TYPE

Tipe pengering energi surya sirkulasi alami terdistribusi terdiri dari: pengumpul energi surya pemanas udara, saluran berinsulasi yang sesuai, ruang pengering, dan cerobong asap, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Dalam desain ini, produk terletak di nampan atau rak di dalam ruang pengering buram, yang tidak memungkinkan radiasi matahari untuk mencapai produk secara langsung. Udara yang dipanaskan selama perjalanannya melalui sebuah kolektor surya udara dialirkan ke ruang pengering untuk mengeringkan produk. Karena itu produk tidak menerima sinar matahari langsung, karamelisasi (pembentukan gula kristal di permukaan tanaman) dan kerusakan panas lokal tidak terjadi. Oleh karena itu, secara tidak langsung pengering biasanya digunakan untuk beberapa bahan yang mudah rusak dan buah-buahan, yang vitamin produk kering berkurang karena paparan langsung ke sinar matahari.

Gambar 5. Pengering pasif tipe terdistribusi

INTEGRAL TYPE

Pengering energi surya tipe integral, sirkulasi alami bisa dibangun dengan konstruksi sederhana, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, yang terdiri dari wadah terisolasi di sisinya dan ditutupi dengan kaca atau atap tunggal. Bagian dalam dinding menghitam sehingga radiasi matahari yang ditransmisikan melalui penutup diserap oleh permukaan interior yang menghitam serta oleh produk, sehingga meningkatkan suhu internal wadah. Di bagian depan, bukaan khusus menyediakan ventilasi, dengan hangat meninggalkan udara melalui pembukaan atas di bawah aksi dari gaya apung. Produk yang akan dikeringkan ditempatkan pada nampan berlubang di dalam container. Jenis pengering ini memiliki keunggulan konstruksi mudah dan murah, tersedia secara lokal bahannya dan biasanya digunakan untuk mengawetkan buah-buahan, sayuran, ikan, dan daging. Kerugiannya adalah sirkulasi udara yang buruk diperoleh, yang menghasilkan penghilangan udara lembab yang buruk dan pengeringan pada suhu udara tinggi (70 – 100 ° C), yang sangat tinggi untuk sebagian besar produk, terutama yang mudah rusak.

Gambar 6. Pengering pasif tipe integral

Mixed-mode Type

Mode campuran menggabungkan fitur pengering energi matahari sirkulasi alami tipe integral dan tipe terdistribusi. Dalam hal ini, aksi gabungan dari insiden radiasi matahari langsung pada produk untuk dikeringkan dan udara dipanaskan dalam kolektor udara surya menyediakan panas yang diperlukan untuk proses pengeringan. Mode campuran memiliki karakteristik struktural yang sama dengan jenis terdistribusi yang terdiri dari: pemanas udara, ruang pengering terpisah, dan cerobong asap. Selain itu, dinding ruang pengering diberi kaca sehingga radiasi matahari dapat mencapai produk secara langsung seperti pada tipe integral pengering, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 7.

Gambar 7. Pengering pasif mode campuran

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> 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 Pembangkit Uap Tenaga Surya

Parabolic trough collectors (PTC) sering digunakan untuk pembangkit uap tenaga surya karena suhu yang relatif tinggi dapat diperoleh tanpa degradasi efisiensi yang serius. Uap suhu rendah dapat digunakan dalam industri, dalam sterilisasi, dan untuk menyalakan evaporator desalinasi.

Sistem steam-flash ditunjukkan secara skematis pada Gambar 1. Dalam sistem ini, air bertekanan untuk mencegah pendidihan disirkulasikan melalui kolektor melintasi katup pelambatan ke dalam flash vessel. Input air umpan yang diolah mempertahankan level di flash vessel dan cairan yang didinginkan kembali disirkulasikan melalui kolektor. Konsep boiling in situ, yang ditunjukkan pada Gambar 2 menggunakan konfigurasi sistem yang serupa tanpa katup flash. Air dingin dipanaskan sampai mendidih dan uap terbentuk langsung di tabung penerima. Biaya modal yang terkait dengan sistem uap langsung dan steam-flash kira-kira sama.

Gambar 1. Diagram sistem uap menggunakan flash valve
Gambar 2. Diagram sistem uap tanpa flash valve

Sistem flash menggunakan fluida kerja panas yang membuat perbedaan suhu melintasi kolektor relatif tinggi. Peningkatan tekanan uap air yang cepat dengan suhu membutuhkan peningkatan yang sesuai dalam tekanan operasi sistem untuk mencegah pendidihan. Peningkatan suhu operasi mengurangi efisiensi termal dari kolektor surya. Peningkatan tekanan di dalam sistem membutuhkan lebih banyak desain komponen kolektor yang kuat, seperti penerima dan pemipaan. Perbedaan tekanan berlebih yang disampaikan tekanan uap diperlukan untuk mencegah mendidih dipasok oleh pompa sirkulasi dan bersifat ireversibel tersebar di katup flash.

Diagram sistem boiler tanpa api ditunjukkan pada Gambar 3. Dalam sistem ini, perpindahan panas fluida disirkulasikan melalui kolektor yang tidak membeku dan non-korosif dan di mana sistem tekanan rendah dan kontrolnya mudah. Faktor-faktor ini sebagian besar mengatasi sistem kelemahan air dan merupakan alasan utama untuk penggunaan minyak perpindahan panas yang dominan dalam sistem surya pembangkit uap industri saat ini.

Gambar 3. Sistem pembangkitan uap menggunakan boiler tanpa api

Kerugian utama dari sistem uap adalah karakteristik fluida kerjanya. Fluida ini sulit untuk ditampung, dan sebagian besar fluida kerja mudah terbakar. Dekomposisi saat fluida terkena ke udara bisa sangat mengurangi suhu titik pengapian dan kebocoran ke beberapa jenis isolasi dan dapat menyebabkan pembakaran pada suhu yang jauh lebih rendah dibandingkan suhu self-ignition terukur. Fluida kerja juga relatif mahal dan menghadirkan masalah polusi yang membuat mereka tidak cocok untuk aplikasi industri makanan.

Fluida kerja memiliki karakteristik perpindahan panas yang jauh lebih buruk daripada air. Mereka lebih kental pada suhu sekitar, kurang padat, dan memiliki kalor jenis rendah dan konduktivitas termal rendah daripada air. Selain itu, koefisien perpindahan panas lebih rendah, jadi ada perbedaan suhu lebih besar diantara tabung penerima dan kolektor fluida. Suhu yang lebih tinggi juga diperlukan menghemat biaya pembelian heat exchanger. Efek ini mengakibatkan efisiensi kolektor berkurang.

Desain Flash Vessel

Untuk memisahkan uap pada tekanan rendah, flash vessel digunakan. Alat tersebut adalah bejana vertikal, seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 4 , dengan saluran masuk tekanan tinggi, air suhu tinggi terletak di sekitar sepertiga jalan sampai ketinggiannya. Desain standar dari flash vessel mensyaratkan bahwa diameter bejana dipilih sehingga uap mengalir ke arah penghubung outlet atas tidak lebih dari sekitar 3 m/s. Hal ini sebaiknya memastikan bahwa setiap air tetesan bisa jatuh melalui uap dalam aliran berlawanan ke bagian bawah bejana. Ketinggian yang cukup di atas saluran masuk diperlukan untuk memastikan pemisahan. Pemisahan juga dipermudah dengan memiliki proyeksi saluran masuk ke bawah ke dalam vessel. Air koneksi didesain untuk meminimalkan penurunan tekanan dari bejana ke saluran masuk pompa untuk menghindari kavitasi.

Gambar 4. Flash Vessel

PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!

>> 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.

Pemanfaatan Energi Surya Pada Industri Proses

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

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

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

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.