Makalah ini membahas tentang pemanfaatan energi surya melalui teknologi non-photovoltaik untuk pemanas air dan ruangan. Teknologi non-photovoltaik seperti pemanas air surya dan pemanas ruangan surya memiliki kelebihan seperti ramah lingkungan, sumber daya yang terbarukan dan tidak habis, namun juga memiliki kekurangan seperti biaya awal yang mahal dan ketergantungan pada sinar matahari. Makalah ini bertu

1. MAKALAH OSN-PERTAMINA 2012
BIDANG FISIKA
PEMANFAATAN ENERGI SURYA MELALUI
TEKNOLOGI NON-PHOTO-VOLTAIC UNTUK
PEMANAS AIR DAN PEMANAS RUANGAN
Oleh:
ETHELBERT DAVITSON PHANIAS
222184
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS PALANGKARAYA
2012

2. KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan Puji Syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
melimpahkan rahmat-Nya, sehingga penulisan makalah dengan judul “Pemanfaatan
Teknologi Hibrid Berbasis Energi Surya Dan Angin Untuk Rumah Tangga” ini dapat
selesai sesuai waktu yang ditentukan, makalah ini disusun untuk memenuhi syarat FINAL
SELEKSI OSN PERTAMINA TINGKAT PROVINSI.
Saya menyadari dalam pembuatan makalah ini masih cukup banyak terdapat
kekurangan-kekurangan.Sehingga saya juga mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya
membangun untuk kesempurnaan makalah ini lebih lanjut.
Atas perhatian dan partisipasinya saya selaku penyusun mengucapkan terima
kasih.Semoga makalah ini bermanfaat bagi kita semua.AMIN.
Palangka Raya,Oktober 2012
Ethelbert Davitson Phanias

3. BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara yang terletak di khatulistiwa serta
negara beriklim tropis sehingga matahari bersinar sepanjang tahun. Kondisi ini dapat
menjadikan matahari menjadi alternatif sumber energi masa depan. Sumber energi
ini merupakan sumber yang tak akan habis biladigunakan sebagai sumber energi
alternative. Walau Indonesia mempunyai cadangan minyak dan gas bumi yang relatif
banyak akan tetapi perlukiranya memperdayakan sumber energi lainnya
mengingatminyak, batu bara dan gas bumi adalah sumber energi akan habis dan
tidak terbarui.
Perkembangan peradaban umat manusia di dunia pada eramodern inidiikuti
oleh eksploitasi terus-menerus sumber-sumber energi berbasis fosil, seperti minyak
bumi, batubara, dan lain-lain, untuk kelangsungan aktivitas-aktivitas hidup umat
manusia. Karena sumber-sumber energi berbasis fosil tidak dapat diperbaharui,
ketersediaannya semakin berkurang , sehingga cepat atau lambat akan habis pada
suatu masa. Di lain pihak, sesungguhnya alam menyediakan berbagai sumber energi
lain yang berlimpah, yang sebagian di antaranya dapat diperoleh secara langsung dan
cuma-cumaoleh masyarakat, seperti energi surya dan energi angin. Permasalahannya
adalah, berbeda dengan hasil-hasil sumber energi fosil yang umumnya dibentuk
sebagai bahan bakar minyak, energi surya dan energi angintidak dapatdipindah-
tempatkan dan dikonversi ke bentuk energi lain secara mudah, efektif, dan efisien.
Namun demikian, upaya-upaya pengembangan teknologi untuk mengeksploitasi
energi surya dan energi angintelah marak dilakukan di dunia dengan segala kendala
dan keterbatasannya.
Untuk mengatasi masalah tersebut maka diperlukan usaha-usaha untuk
mencari sumber energi alternatif seperti energi tenaga air, batu bara, geothermal,
gas alam, solar cell, dan selbahan bakar seperti penggunaan biomassa dan lain-
lain.Keunggulan dari energi matahari (solar cell) ini dibandingkan dengan sumber
energialternatif lainnya adalah tidak bersifat polutif, berlimpah, bersifat terbarukan,
gratis, tidak pernahhabis,dan dapat dimanfaatkan baik secara langsung maupun tidak
langsung dan merupakansumber energi sepanjang masa.

4. Potensi penggunaan energi matahari ini dapat kita manfaatkan untuk
penyinaran,pemanas air, pengering hasil pertanian dan perikanan,perkembangan
tumbuhan,sebagai bahan bakar,penghasil tenaga listrik dan lain-lain.Sejauh ini,
pemanfaatan sumber energi matahari yang paling banyak yaitu untuk pemanas.
Pemanas air dengan menggunakan tenaga matahari atau lebih dikenal dengan sebutan
solar water heater system yang belakangan ini banyak dibicarakan.Pemanas air ini
memanfaatkanenergi dari alam yang tidak akan habis.Bandingkan dengan pemanas
air yang menggunakan tenaga listrik,gas atau minyak bumi. Seperti yang kita ketahui
saat ini suplai listrik sangat terbatas,apalagi di beberapa daerah masihmengalami
krisis listrik. Selain itu dari sisi ekonomi,biaya yang dikeluarkan untuk membayar
tagihan listrik juga semakin tinggi untuk setiap tahunnya. Sama halnya dengan
pemanas air yang menggunakan energi gas, sebagaimana kita ketahui bahwa minyak
bumi dan gas merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui,yang
tentunya akan habis apabila digunakan secara terus-menerus.
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada makalah ini adalah :
1. Apa saja kelebihan dan kekurangan dari pemanas non-photo-voltaic?
2. Mengapa pemanas air dan pemanas ruangan dari energi surya begitu penting?
3. Bagaimana mendesain sistem pemanas air dan pemanas ruangan yang efektif
dan efisien?
C. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian pada makalah ini adalah:
1. Mengetahui kelebihan dan kekurangan dari pemanas non-photo-voltaic.
2. Mengetahui pentingnya pemanas air dan pemanas ruangan dari energi surya.
3. Mengetahui bagaimana mendesain sistem pemanas air yang efektif dan efisien.
D. Batasan Masalah
Penulis hanya membatasi masalah pada lingkup :
1. Tenaga atau energi yang digunakan adalah energi dari radiasi sinar matahari.

5. E. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat dalam beberapa hal
yaitu:
1. Memperkenalkan desain sistem pemanas air menggunakan radiasi sinar matahari
kepada masyarakat luas.Terutama bagi mereka yang menggunakan air panas
untuk keperluanmandi keluarga.
2. Diharapkan agar masyarakat khususnya masyarakat pengguna air panas/hangat
untukkebutuhan mandi keluarga dapat mengetahui,memahami,dan dapat
mendesain alat tepat guna sebagai pemanas air alternatif selain pemanas air
tenaga listrik,minyak bumi atau gas yang mana jumlah cadangannya semakin
menipis.
3. Sebagai penerapan dari ilmu perpindahan panas yang diterapkan pada pemanas
air denganmemanfaatkan energi dari radiasi matahari.

6. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Matahari
Matahari adalah bintang yang terdapat di jagat raya ini dan berada paling
dekat dengan bumi.Matahari menyadiakan energi yang dibutuhkan oleh
kehidupan di bumi ini secara terus-menerus dan berputar pada porosnya.Sumber
energi berjumlah besar dan kontinu terbesar yang tersedia bagi umat manusia
adalah energi surya dan energi elektromagnetik yang dipancarkan oleh matahari.
Energi surya sangat aktif karena tidak bersifat polutif dan tidak dapat habis.
Akan tetapi arus energi yang rendah mengakibatkan digunakannya sistem dan
kolektor yang permukaannya luas untukmengumpulkan dan mengkonsentrasikan
energi matahari ini.
1. Karakteristik Matahari
Matahari bintang terdekat yang memberikan energi untuk
mempertahankan kehidupan dibumi.Jika kita memandang matahari ketika
terbit dan terbenam atau melalui lapisan awan,maka matahari tampak seperti
piringan yang pinggirnya jelas. Piringan matahari yang tampak ini disebut
fotosfer. Dalam suatu kesempatan kita dapat melihat noda-noda (spots)hitam
pada fotosfer. Diameter matahari sekitar 14 x 105 km atau 109 kali diameter
bumi. Massa matahari333.400 kali massa bumi atau secara pendekatan 1,99 x
1030 Kg. Dengan mengetahui ukuran dan massa matahari maka diperoleh
densitas matahari rata-rata 1,41 g/cm3 yang lebih rendahseperempat kali
dibandingkan densitas bumi rata-rata.
Diatas fotosfer terdapat lapisan kromosfer atau lapisan warna (sphere
of color) yang tebalnya sekitar 16.000 km. Kromosfer menandai transisi dari
fotosfer ke atmosfer matahari bagian luar yang meluas sampai jutaan
kilometer ke dalam angkasa.
2. Energi Matahari
Setiap menit matahari meradiasikan energi sebesar 56 x 1026 kalori.
Energi matahari persatuan luas pada jarak jauh dari permukaan bola dengan
matahari sebagai pusat bulatandan jari-jari bulatan 150 juta Km (jarak rata-rata
bumi dengan matahari) adalah:

7. S=
=2,0 kal.cm-2 menit-1 (pembulatan) = Langley menit-1
S = 2,0 Ly menit-1, yang disebut konstana matahari
Energi matahari yang diterima bumi dengan jari-jari 6370 km adalah :
Eb = a2 S
= 3,14 x (637 x 106 cm)2 x 2 kal cm-2 menit-1
= 2,55 x 1018 kal.menit-1
= 3,67 x 1021 kal/hari
B. Radiasi Matahari
1. Pengertian
Radiasi adalah proses perpindahan panas melalui gelombang
elektromagnetik atau paket-paket energi (photon) yang dapat dibawa sampai
pada jarak yang sangat jauh tanpa memerlukan interaksi dengan medium (ini
yang menyebabkan mengapa perpindahan panas radiasi sangat penting pada
ruang vakum),disamping itu jumlah energi yang dipancarkan sebanding
dengan temperatur benda tersebut.Tidak seluruh energi yang disebutkan
dalam konstanta surya mencapai permukaanbumi,karena terdapat absorpsi
yang kuat dari karbondioksida dan uap air di atmosfer.Radiasi surya yang
menimpa permukaan bumi juga bergantung dari kadar debu dan zat pencemar
lainnya dalam atmosfer.
2. Sifat – sifat Radiasi
Gelombang elekromagnetik berjalan melalui suatu medium (vacum)
dan mengenai suatu permukaan atau medium lain maka sebagian gelombang
akan dipantulkan sedangkan,gelombang yang tidak dipantulkan akan
menembus kedalam medium atau permukaan yang dikenainya.Pada saat

8. melalui medium, intensitas gelombang secara berkelanjutan akanmengalami
pengurangan. Jika pengurangan tersebut berlangsung sampai tidak ada lagi
gelombang yang akan menembus permukaan yang dikenainya maka
permukaan ini disebut sebagai benda yang bertingkah laku seperti benda
hitam.Jika gelombang melalui suatu medium tanpa mengalami pengurangan
hal ini disebut sebagai benda (permukaan) transparan dan jika hanya sebagian
dari gelombang yang mengalami pengurangan hal ini disebut sebagai
permukaan semi transparan. Apakah suatu medium adalah benda yang
bertingkahlaku seperti benda hitam, transparan atau semi transparan
tergantung kepada ketebalan lapisan materialnya.Benda logam biasanya
bersifat seperti benda hitam.Benda non logam umumnya memerlukan
ketebalan yang lebih besar sebelum benda ini bersifat seperti benda hitam.
Permukaan yang bersifat seperti benda hitam tidak akan memantulkan
cahaya radiasi yang diterimanya,oleh karena itu kita sebut sebagai penyerap
paling baik atau permukaanhitam.
3. Karakteristik Radiasi dari Permukaan yang Bertingkah laku seperti
BendaHitam.
a) Emisi Permukaan
Sifat dari permukaan radiasi (emisivitas) didefinisikan sebagai
perbandingan radiasi yang dihasilkan oleh permukaan benda hitam pada
temperatur yang sama.Emisivitas mempunyai nilai yang berbeda
tergantung kepada panjang gelombang dan arahnya.Nilai emisivitas
bervariasi dari 0-1,di mana benda hitam mempunyai nilai emisivitas 1.
b) Absorpsivitas (Penyerapan)
Tidak seperti halnya emisivitas, absorpsivitas atau refleksivitas dan
transmisivitas bukanlah bagian dari sifat-sifat permukaan karena ketiga
hal ini bergantung kepada radiasi yang datang ke kepermukaan.
Absorpsi adalah proses pada saat suatu permukaan menerima radiasi
dimana tidak semua energi diserap oleh permukaan tersebut,melainkan
ada sebagian yang dipantulkan atau ditransmisikan.Akibat langsung dari
proses penyerapan ini adalah terjadinya peningkatan energi dari dalam
medium yang terkenapanas tersebut.

9. c) Transmisivitas
Transmisivitas adalah fraksi dari jumlah energi radiasi yang
ditransmisikan perjumlah total energi radiasi yang diterima suatu
permukaan.
C. Perpindahan Kalor
Kalor mengalir dengan sendirinya dari suatu benda yang temperaturnya
lebih tinggi kebenda lain dengan temperatur yang lebih rendah.Bagaimanapun,
fluida kalor tidak pernah dideteksi. Kemudian diabad ke 19 ditemukan bahwa
berbagai fenomena yang berhubungan dengan kerja dan energi.Pertama kita lihat
bahwa suatu satuan yang umum untuk kalor, yang
masih digunakan sekarang dinamakan kalori.Satuan ini disebut kalori (kal) dan
didefinisikan sebagai kalor yang dibutuhkan untuk menaikan temperatur 1gram air
sebesar 1 derajat celcius(Giancoli. 2001: 489).
Jika kalor diberikan pada suatu benda maka temperaturnya naik.Pada
abad ke 18,orang-orang yang melakukan percobaan telah melihat bahwa besar
kalor Q yang dibutuhkan untuk merubah temperatur zat tertentu sebanding
dengan massa m zat tersebut dan dengan perubahan temperatur ∆T.
Keserdehanaan alam yang menakjubkan ini dapat dinyatakan dalam persamaan
Q = mc T
Keterangan:
Q adalah kalor
m adalah massa zat
T adalah perubahan temperatur
c adalah kalor jenis
(Giancoli. 2001: 492).
Kalor berpindah dari suatu tempat ke tempat dengan tiga cara,konduksi,konveksi
dan radiasi.
1. Konduksi
Pada proses konduksi,kalor dipindahkan melalui benda perantara, namun
benda perantaranya tidak ikut berpindah.Proses konduksi terjadi karena
elektron-elektron bebas atau fonon (paket gelombang akustik) yang
berpindah.Jadi, tidak tampak perpindahannya secara makroskopik.Jika atom
atau molekul suatu zat pada suatu tempat bersuhu lebihtinggi daripada

10. molekul di tempat lain, maka atom atau molekul tersebut akan bergerak
dengan energi lebih besar daripada bagian lainnya.Melalui proses tumbukan,
energi dapatdipindahkan kepada molekul-molekul atau atom lainnya
.
2. Konveksi
Konveksi merupakan perpindahan kalor yang disertai dengan
perpindahan massa medianya,dan media konveksi adalah fluida. Konveksi
terjadi karena adanya perbedaan kecepatan fluida bila suhunya berbeda, yang
tentunya akan berakibat pada perbedaan beratjenis (berat tiap satuan volume).
Fluida yang bersuhu tinggi akan mempunyai berat jenis yang lebih kecil bila
dibandingkan dengan fluida sejenisnya yang bersuhu lebih rendah.Karena itu,
maka fluida yang bersuhu tinggi akan naik sambil membawa energi.Hal inilah
yang berakibat pada terjadinya perpindahan kalor konveksi.
3. Radiasi
Radiasi adalah proses perpindahan kalor melalui perambatan
gelombang elektromagnetik.Misalnya,pada perambatan energi dari matahari
ke bumi.Penggunaan gelombang mikro pada alat masak dan lain sebagainya.
Banyaknya kalor yang dipindahkan tiap satuan waktu melalui proses radiasi
dinyatakan oleh hukum Stefan Boltzmann sebagai
P = e σ A T4

11. e adalah emisivitas,yaitu bilangan tak berdimensi yang menyatakan
kemampuan benda untuk memancarkan kalor,atau sama dengan perbandingan
antara energi yang dipancarkannya oleh benda hitam sempurna.Benda hitam
sempurna adalah benda yang memancarkan seluruh energi secara sempurna.
Yang dimaksud dengan benda hitam sempurna bukanlah benda yang
berwarna hitam.Suatu lubang kecil yang menyebabkan radiasi yang
mengenainya terjebak dalam lubang (karena pemantulan berulang-
ulangsebelum diserapnya) merupakan benda yang memiliki sifat ini.
Keterangan:
σ adalah tetapan Stefan Boltzmann, yang besarnya sama dengan 5,67 x 10-
8
J/(sm2k4)
A adalah luas permukaan benda yang memancarkan kalor.
T adalah suhu benda yang memancarkan kalor.
D. Temperatur
Perpindahan energi sebagai panas selalu bertolak dari suatu benda yang
temperaturnya lebih tinggi kebenda yang temperaturnya lebih rendah.Istilah
“hangat” dan “dingin” menyatakan temperatur relatif kedua benda tersebut.
Temperatur dapat dipandang sebagai pontesial pendorong bagi berlangsungnya
pepindahan energi sebagai panas.
Gagasan penting lainnya mengenai temperatur adalah bahwa sifat ini
merupakan “penunjuk” bagi arah perpindahan energi sebagai panas.Energi
cenderung untuk berpindah sebagai panas dari berbagai daerah bertemperatur
tinggi ke berbagai daerah bertemperaturrendah.
Jika dua buah sistem berada dalam keseimbangan termal, keduanya
haruslah mempunyai temperatur yang sama.Jika setiap sistem tersebut berada
dalam keseimbangan dengan sistem ketiga,maka ketiganya mempunyai
temperatur yang sama,jadi ketiganya berada dalam keseimbangan termal.Pada
keadaan ini kalor/panas tidak akan mengalir dari satu sistem ke sistem lainnya.

12. E. Karakteristik Aluminium
Tembaga (Cu) mempunyai sistim kristal kubik, secara fisik berwarna
kuning dan apabila dilihat dengan menggunakan mikroskop bijih akan berwarna
pink kecoklatan sampai keabuan.
Unsur tembaga terdapat pada hampir 250 mineral, tetapi hanya sedikit saja
yang komersial. Pada endapan sulfida primer, kalkopirit (CuFeS2) adalah yang
terbesar, diikuti oleh kalkosit (Cu2S),bornit (Cu5FeS4),kovelit (CuS),dan enargit
(Cu3AsS4).Mineral tembaga utama dalam bentuk deposit oksida adalah krisokola
(CuSiO3.2HO), malasit (Cu2(OH)2CO3), dan azurit (Cu3(OH)2(CO3)2).
Walaupun tembaga mempunyai daya gabung yang tinggi terhadap
oksigen,dan karena itu dikatakan bahwa mudah sekali mengoksidasi (berkarat),
dalam kenyataannya mempunyai daya tahan karat yang sangat baik.Hal itu
disebabkan oleh lapisan tipis,akan tetapi jenuh oksigen yang terbentuk pada
permukaan akan melindunginya dari serangan atmosfer.Disamping sifat tahan
karat yang baik,tembaga mempunyai sifat penghantar panas yang tinggi setelah
perak.
F. Fluida
1. Tekanan pada fluida
Tekanan didefinisikan sebagai gaya persatuan luas,dimana gaya F dipahami
bekerja tegak lurus terhadap permukaan A:
Tekanan P =
(Giancoli.2001:326)
keterangan:
P adalah tekanan
F adalah gaya
A adalah luas permukaan
Satuan SI untuk tekanan adalah N/m2 .Satuan ini mempunyai nama resmi
pascal (Pa).
2. Gerak Fluida dan Laju Aliran
Dua jenis aliran utama pada fluida yaitu lurus atau laminar dan aliran
turbulen.Aliran lurus atau laminar adalah jika aliran tersebut mulus,yaitu
lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus.

13. Sedangkan aliran turbulen ditandaidengan lingkaran-lingkaran tak menentu,
kecil dan menyerupai pusaran yang disebutsebagai arus eddy.
Laju aliran massa didefinisikan sebagai massa ∆m dari fluida yang melewati
titik tertentu persatuan waktu ∆t; laju aliran massa = ∆m/∆t. Pada gambar
volume fluida yang melewati titik 1 (yaitu, melalui luas A1) dalam waktu ∆t
adalah A1∆l1, di mana ∆l1adalah jarak yang dilalui fluida dalam waktu ∆t.
Karena kecepatan fluida yang melewati titik 1adalah v1 = ∆l1/∆t,laju aliran
massa ∆m/∆t melalui luas A1adalah
(Giancoli.2001:340)
Aliran Fluida Melalui Pipa yang Diameternya Berubah-ubah
Dimana ∆V1 = A1 ∆l1 adalah volume dengan massa ∆m1 dan ρ1 adalah
massa jenis fluida. Dengan cara yang sama, pada titik 2 (melalui luas A2), laju
alir adalah ρ2A2υ2.
Karena tidak ada aliran fluida yang masuk atau keluar dari sisi-sisi, laju aliran
melalui A1 dan A2harus sama.
Dengan demikian, karena:
maka
(Giancoli.2001:340).
Persamaan ini disebut persamaan kontinuitas.Jika fluida tersebut tidak
dapat ditekan (ρ tidak berubah terhadap tekanan),yang merupakan pendekatan

14. yang baik untuk zat cair dalam sebagian besar kondisi (dan kadang-kadang
juga untuk gas), maka ρ1 = ρ2danpersamaan kontinuitas menjadi
A1υ1= A2υ2[ρ = konstan]
(Giancoli.2001:340)
Persamaan ini memberitahu kita bahwa di mana luas penampang
lintang besar, kecepatan kecil,dan di mana luas penampang kecil,kecepatan
besar.Untuk mendapatkan kalor yang maksimal maka luas penampang dibuat
besar dan debit air yang digunakan kecil.
3. Perpindahan Kalor Pada Air
Sebagian besar zat memuai secara beraturan terhadap penambahan
temperatur.Akan tetapi (sepanjang tidak ada perubahan fase yang terjadi),air
tidak mengikuti pola yang biasa. Jika air pada 0°C dipanaskan volumenya
menurun sampai mencapai 4°C. Di atas 4°C air berperilaku normal dan
volumenya memuai terhadap bertambahnya temperatur.Air dengan demikian
memiliki massa jenis yang paling tinggi pada 4°C.
Sebuah fenomena yang menarik adalah ketika kita mengamati temperatur air
didanau yang temperaturnya di atas 4°C dan mulai mendingin karena kontak
langsung dengan udara yang dingin.Air yang berada di atas permukaan danau
akan tenggelam karena massa jenisnya yang lebih besar dan digantikan oleh
air yang lebih hangat.Keadaan ini berlanjuthingga air mencapai temperatur
tetap (konstan) (Giancoli.2001:357).
Tekanan pada fluida dapat dituliskan dalam persamaan;
P = ρgh
Dimana, Padalah tekanan
ρadalah massa jenis zat cair (dianggap konstan)
gadalah percepatan gravitasi
hadalah kedalaman dari permukaan air danau

15. misalkan:
Dari keterangan diatas dapat kita simpulkan bahwa air panas akan
selalu berada pada bagian pemukaan air.Hal ini dikarenakan massa jenis air
panas lebih kecil daripada massa jenis air dingin,dengan sendirinya air panas
akan berada pada permukaan.
G. Air
Air adalah zat yang sangat umum di muka bumi.Air menempati lebih
dari 70 % planet kita,dan kadarnya bisa lebih besar atau lebih kecil di dalam
tanah, udara, dan organisme yang ada di mana-mana.Air berubah dari satu bentuk
ke bentuk yang lain, dan bergerak darisatu tempat ke tempat yang lainnya dan air
tidak dapat dibuat.
Air adalah suatu zat yang luar biasa dan mempunyai sifat yang sangat
unik dalam berbagai karakteristik yang penting.Misalnya saja,air adalah satu-
satunya zat yang dapat ditemukan dalam tiga keadaan (fase) yaitu: cair, padat,
gas. Kandungan besar dari embun bumi berbentuk air.Air dapat diubah menjadi
bentuk gas (uap air) dengan penguapan, ataumenjadi bentuk padat (es) dengan
membekukannya.Uap air dapat diubah menjadi air dengan kondensasi atau secara
langsung menjadi es dengan sublimasi. Es dapat diubah menjadi air dengan
mencairkannya atau menjadi uap air dengan sublimasi. Dalam masing-masing
prosesakan terjadi penambahan atau pengurangan panas. Embun pada tanaman
dapat keluar melaluidaun-daunan menuju udara sebagai uap dalam suatu proses
yang disebut transpirasi.

16. BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Energi Surya
Energi surya adalah energi yang didapat dengan mengubah energi
panas surya melalui peralatan tertentu menjadi sumber daya dalam bentuk lain.
Hanya dalam satu detik, Matahari mengeluarkan 13 juta kali energi yang
dihasilkan oleh semua listrik yang dikonsumsi dalam satu tahun di Amerika
Serikat. Hanya sepersejuta energi matahari mencapai bumi, tetapi jumlah ini
sedikit akan lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan energi dari seluruh
planet kita. Kesulitan relatif dalam mengekstraksi energi dari Matahari, bila
dibandingkan dengan sistem yang memperoleh energi dari bahan bakar fosil atau
tenaga nuklir, telah menghambat perkembangannya sebagai sumber luas energi.
Pada skala yang lebih kecil dan dalam proyek-proyek eksperimental banyak,
namun energi matahari telah terbukti sangat efektif dalam menghasilkan baik
listrik dan panas.
Energi matahari pertama kali dieksplorasi untuk keperluan listrik pada
1950-an, ketika kebutuhan untuk pembangkit listrik terus listrik pada satelit ruang
melahirkan pengembangan sel surya di Bell Telephone Laboratories dari Amerika
Serikat. Bahkan saat ini, meskipun, sel surya silikon terbaik mengkonversi sinar
matahari menjadi tenaga listrik dengan hanya 18% efisiensi. Namun, percobaan
telah memanfaatkan matahari listrik yang dihasilkan dengan sukses besar.
B. EnergiSurya Non-Photo-Voltaic
Energi surya merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang
dimanfaatkan melalui dua macam teknologi yaitu teknologi fotovoltaik (PV) dan
teknologi fototermik (surya termal). Teknologi PV mengkonversi langsung
cahaya matahari menjadi listrik melalui perangkat semikonduktor yang disebut
sel surya, sedangkan teknologi surya termal memanfaatkan panas dari radiasi

17. matahari dengan menggunakan alat pengumpul panas atau yang biasa disebut
kolektor surya.
Pada sistem surya termal (non-photo-voltaic), kolektor surya menyerap radiasi
matahari dan mengkonversinya menjadi energi panas yang digunakan untuk
memanaskan medium fluida seperti air atau udara yang dapat digunakan secara
langsung atau pun tidak langsung untuk berbagai aplikasi seperti ; pemanas air
(water heater), pengering hasil pertanian (solar dryer), distilasi / desalinasi,
memasak (solar cooker), pendingin surya (solar cooling), pembangkit listrik
(solar thermal power plant), etc. Selain itu teknologi surya termal juga berpotensi
untuk dimanfaatkan sebagai sumber pemanas tambahan untuk proses-proses
produksi pada industri yang membutuhkan energi termal.
Energi surya Non-Photo-Voltaic tanpa perlu mengkonversi cahaya matahari
menjadi energi listrik,jadi disinilah kelebihan dari Non-Photo-Voltaic. Selain
mudah digunakan biayanya pun tidak terlalu mahal. Namun
kekurangannya,teknologi ini hanya bersifat sementara dan hanya berguna
memanaskan medium Fluida seperti air dan udara saja.
C. Pentingnya Energi Surya Non-Photo-Voltaic
Sel surya mengandalkan bahan silikon sebagai material penyerap cahaya
matahari. Dan harga silikon ini meningkat seiring dengan permintaan industri
semikonduktor ditambah dengan suplai bahan baku silikon yang terbatas. Silikon
yang dipakai sebagai bahan dasar chip di dunia mikroelektronika/semikonduktor
ini semakin dibutuhkan mengingat adanya peningkatan tajam untuk produksi
peralatan elektronika mulai dari komputer, monitor, televisi dsb. Hal ini
diperparah dengan jenis sel surya yang paling banyak dipasarkan di dunia yakni
sel surya jenis silikon sehingga sel surya secara langsung harus berkompetisi
dengan industri lain untuk mendapatkan bahan baku silikon.Jika seseorang ingin
membeli sel surya untuk keperluan penerangan rumah tangga yang sekitar 900
Watt, maka secara kasar biaya yang perlu dikeluarkan (diinvestasikan?) sebesar
900 Watt x US$ 8 = US$ 7200. Harga ini sudah termasuk biaya pemasangan dan
beberapa komponen pendukung untuk dipasang di atap sebuah rumah.
Untuk negara berkembang seperti negara Indonesia ini,harga untuk sebuah
panel surya masih terlalu mahal,sehingga masing jarang rumah-rumah warga yang
menggunakan Panel Surya. Tetapi dengan hadirnya Energi surya Non-Photo-

18. Voltaic sungguh sangat membantu masyarakat,karena biayanya cukup murah dan
tidak perlu mengeluarkan uang untuk membayar tagihan listrik.
D. Pemanas Ruangan
Panas yang terjadi didalam ruang pemanas sebagai akibat dari energi
gelombang pendek yang dipancarkan oleh matahari yang dikenal dengan efek
rumah kaca (Green House Effect),diserap benda yang ada didalamnya, sebagian
energi ini diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tidak
tembus penutup transparan.
Pemanasan ruang dengan bantuan sinar matahari langsung merupakan sistem
pemananasan yang sudah lama dikenal,umumnya digunakan untuk keperluan
pengeringan (direct solar drying) dimana produk dimasukkan ke dalam alat
pengering yang transparan sehingga sinar matahari langsung mengenai produk
yang berada di dalam alat pengering.
Ruang pemanas efek rumah kaca yang digunakan untuk pengeringan (green
house effect solar dryer) diperkenalkan pertama kali oleh Kamaruddin A.et al. Pada
tahun 1990. Panas yang terjadi didalam ruang pemanas merupakan efek rumah
kaca (Green House Effect)sebagai akibat dari energi gelombang pendek yang
dipancarkan oleh matahari, diserap benda yang ada didalamnya,sebagian energi ini
diserap dan dipantulkan dalam bentuk gelombang panjang yang tidak tembus
penutup transparan. Lapisan penutup transparan memungkinkan radiasi gelombang
pendek dari matahari masuk dan menyekat radiasi gelombang panjang.

19. Jika matahari mengenai bahan tembus cahaya, maka sebagian sinar itu
diteruskan selain di serap dan dipantulkan kembali. Oleh karena itu penutup
transparan memerlukan bahan yang memiliki daya tembus
(transmissivity)yang tinggi dengan daya serap (absortivity) dan daya pantul
(reflectivity)yang rendah agar dapat memerangkap gelombang pendek
sebanyak mungkin.
1. Peralatan Percobaan
Ruang pemanas tipe kubus mempunyai bentuk seperti gambar
dibawah.Rangka dari ruang pemanas dibuat dengan menggunakan besi
hollow, sedangkan dindingnya menggunakan polycarbonatepada dinding
terdapat dua buah jendela dan satu buah vortek dibagian atap untuk sirkulasi
udara . Dimensi dari ruang pengering ini adalah panjang 3m, lebar 2m dan
tinggi 2,25 m, lantai dari batu bata yang bewarna hitam. Pengering ini
mempunyai dua buah pintu yang memudahkan dalam pengambilan data dan
waktu loading -unloadingnantinya sewaktu dilakukan proses pengeringan.

20. Keterangan gambar :
1. Kipas outlet
2. Lantai
3. Tungku biomassa
4. Sensor temperatur
5. Kipas inlat
Dalam alat ini akan dilakukan pembuatan ruang pemanas dan tungku
biomassa serta dilakukan pengujian temperatur ruang pemanas dengan cahaya
matahari langsung dan dengan tungku biomassa, diharapkan melalui alat ini
didapatkan temperatur ruang pemanas berada pada range50°C sampai dengan
70°C, agar dapat diterapkan untuk alat pengering kulit, hasil pertanian dan
laut.
E. Pemanas Air
Pemanfaatan energi matahari dapat digunakan dalam berbagai aplikasi,
seperti pada sistem modul surya dan sistem pemanas air. Dalam sistem
pemanas air, panas matahari merupakan sumber utama yang dibutuhkan, serta
sebuah kolektor pengumpul panas yang berfungsi mengumpulkan panas
matahari serta memperbesar suhu dari panas matahari dalam suatu ruangan
tertutup yang didalamnya terdapat pipa tembaga yang dirancang sedemikian
rupa sebagai tempat air melakukan sirkulasi.
Pemanas air dengan tenaga surya dapat digunakan dalamkebutuhan
sehari-hari seperti mencuci, mandi, dan lain sebagainya. Karena
menggunakan panas matahari sebagai sumber energinya, maka hasilnya
bergantung pada keadaan cuaca dalam mempengaruhi radiasi panas matahari
yang sampai ke Bumi.
Pengalaman sehari-hari membuk-tikan bahwa aliran air yang
dikucurkan dari kran selalu diawali oleh aliran air yang memiliki panas cukup
tinggi. Namun aliran air panas ini hanya berlangsung sesaat dan kemudian
akan terasa sejuk biasa. Hal ini menunjukkan bahwa air yang tertampung

21. disepanjang instalasi pipa mampu menyimpan energi panas atau kalor.
Hipotesis merujuk bahwa aliran air panas sesaat ini berasal dari kalor yang
tersimpan di dalam pipa air yang memperoleh energi panas dari semen beton
yang menutupi pipa tersebut. Sedangkan panas di dalam semen beton berasal
dari cahaya surya yang menyinari permukaaan semen beton melalui
mekanisme konduksi panas.
Penelitian ini dimulai dengan merancang medium perantara bagi
penyerap kalor/energi surya dalam bentuk campuran semen-karbon dengan
komposisi 7:3. Di dalam medium ini ditanamkan pipa tembaga yang tersusun
secara spiral planar (mendatar). Bingkai kotak berukuran 100 cm x 70 cm,
tinggi 5 cm dan tebal 2 cm. Diameter dalam dan luar pipa tembaga masing-
masing adalah 11,0 mm dan 12,5 mm danpanjang keseluruhan pipa 8,3 m.
Selanjutnya medium perantara ini disusun menjadi sebuah sistem pemanas
air dalam ukuran yang masih dikategorikan prototipe.

22. Kehandalan prototipe sebagai sebuah sistem pemanas diuji berdasar
persamaan dengan mengkondisikan air yang sebelum statis menjadi dinamis
di dalam medium penerima kalornya. Dari sini diperoleh persamaan
matematika yang mendeskripsikan variabel yang paling berperan dari
susunan prototipe.
Bmenyatakan besaran/ukuran kinerja pemanas (°C/jam), θ1dan θ1 + i
masing-masing me-nyatakan suhu air di dalam tangki pada jam ke -t1dan pada jam ke
-t1+ idalam satuan (°C), t1dan t1 + iwaktu penyinaran ke-1 dan ke-(1 + i) dalam satuan
(jam) dan ρ menyatakan rapat massa air (kg/m3).
Pemantauan suhu dilakukan secara manual menggunakan termometer
digital setiap lima belas menit sekali pada tiap harinya selama bulan basah (frekuensi
hujan tinggi) dan bulan kering (frekuensi hujan rendah). Probe termometer digital
diletakkan pada bagian atas tangki/tandon air guna memantau suhu air.
Laju asupan energi panas menyatakan jumlah panas yang diterima oleh
air dalam satuan waktu, secara matematis dituliskan sebagai P= Q/∆t. Jika parameter
waktu dinyatakan dalam satuan detik, maka laju asupan panas dituliskan P= 4,193 m
(∆θ/∆t).Dari persamaan diketahui bahwa :
Maka, P= 4,193 m.B(kJ/s)

23. BAB IV
PEMBAHASAN
A. Kelebihan dan Kekurangan Pemanas Non-Photo-Voltaic
1. Kelebihan
Tidak perlu dikonversi menjadi energi listrik.
Biayanya lebih murah.
Penggunaannya praktis.
Efisiensinya tinggi
2. Kekurangan
Hanya bisa digunakan untuk medium fluida
Panas yang dihasilkan ttidak terlalu lama
B. Pentingnya Pemanas Non-Photo-Voltaic
Pemanas Non-Photo-Voltaic dirasa sangat penting karena saat
sekarang ini deperlukan adanya teknologi Hibrid yang ramah lingkungan dan
mudah dalam penggunaannya. Tenaga surya juga sudah benar-benar ramah
lingkungan menghasilkan emisi karbon sama sekali tidak ada atau produk
sampingan berbahaya lainnya apapun. Hal ini dapat digunakan dengan baik
dan efektif biaya hampir di mana saja di planet ini.Anda tidak perlu tinggal di
iklim tropis atau gurun untuk manfaat dari kekuatan ini. Ini telah digunakan
dengan sukses dalam iklim dingin banyak dan bahkan di daerah kutub.
C. Desain Alat yang Efektif dan Efisien
Desain alat memegang peranan penting, karena desain sangat
mempengaruhihasil yang akan dicapai. Sehingga mendesain alat ini
sedemikian rupa untuk memperoleh hasil yang maksimal. Selain itu,desain
dibuat sesederhana mungkin sehingga mudah dipahami oleh masyarakat luas
yang ingin membuat alat ini sendiri, khususnya masyarakat yang
berpenghasilan rendah. Dengan demikian alat ini diharapkan dapat dinikmati
oleh semua lapisan masyarakat.

24. Alat ini memanfaatkan energi dari radiasi matahari. Kelebihan energi
matahari yaitu tidak bersifat polutif,berlimpah,bersifat terbarukan (renewable),
dan dapat dikembangkan baik secaralangsung maupun tidak langsung dan
merupakan sumber energi sepajang masa.
Bahan untuk kolektor terbuat dari Tembaga. Pemilihan bahan ini
didasarkan pada beberapa pertimbangan diantaranya adalah: (1) nilai
konduktivitasnya terbaik setelah Perak, (2) tidak mudah mengalami korosi,
(3) harganya relatif lebih murah. Untuk memaksimalkan panas yang
diperoleh, maka kolektor terbuat dari plat dan dicat hitam agar dapat lebih
banyak menyerap panas yang berasal dari radiasi sinar matahari.
Untuk menghindari kerugian kalor ke lingkungan kolektor diletakkan
di dalam kotak (box) yang terbuat dari kaca transparan. Hal ini dikarenakan
box kaca (transparan) dapat dilalui oleh radiasi matahari dan dapat
mengurangi konduksi dan konveksi panas yang hilang dengan
mempertahankan lapisan udara panas di atas plat kolektor dan juga
mengurangi kehilangan panas radiasi kembali dari plat kolektor.
Berkurangnya panas yang hilang dari sebuah plat kolektormatahari berarti pula
peningkatan efisiensi.

25. BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Alat ini dikatakan efektif karena kolektor dibuat sebanyak dua buah dengan
tujuan untuk memperluas bidang penyerap radiasi dari sinar matahari.
Semakin luas kolektor maka semakin banyak juga radiasi sinar matahari
yang ditangkap, sehingga temperatur air yang melewatinya semangkin
meningkat. Kolektor diletakkan di dalam kotak dari kaca transparan dengan
tujuan untuk menghindari atau mengurangi kehilangan kalor dari kolektor
kelingkungan.
2. Semakin tipis dan bening kaca yang digunakan untuk pemanas ruangan,
maka semakin bagus pula panas yang dihasilkan.
B. Saran
1. Untuk menghasilkan air dengan temperatur lebih tinggi maka ukuran
permukaan kolektor dapat diperluas sehingga banyak menangkap radiasi
matahari yang datang padanya dan dapat mengkonversi menjadi panas.
2. Kebocoran kolektor juga perlu diperhatikan agar dapat menghindari
kerugian kalor yanghilang ke lingkungan.
3. Temperatur ruang pemanas dengan tambahan tungku Biomassa,hasilnya
akan lebih baik.

26. DAFTAR PUSTAKA
http://lib.uin-malang.ac.id/thesis/fullchapter/05540004-puji-astuti.ps
http://ejournal.undip.ac.id/index.php/berkala_fisika/article/download/3030/2713
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/20743/3/Chapter%20II.pdf
http://ejournal.undip.ac.id/index.php/berkala_fisika/article/download/2810/2496
http://lp2mk.unsada.ac.id/files/genap2011_yefri.pdf