Penulisan Ilmiah Part 6

Kuliah kembali dilaksanakan di gedung teknik elektro ruangan 209 tapi jadwal sedikit berubah dan dimulai pukul 13.00. Canda gurau dari ayahanda Prof. Imam Robandi kembali mengawali tatap muka yang membuat kami semakin bersemangat.

Pada pertemuan sebelumnya kami diberi tugas utuk membuat abstrak. Saat itu juga beliau mulai memeriksa dan memberi solusi atas kesalahan-kesalahan yang masih terdapat pada tulisan kami. Beliau juga menjelaskan tata cara penulisan abstrak yang benar, mulai dari tata bahasa, penggunaan kata, simbol, sasaran pembahasan dan lain-lain.

Diakhir perkuliahan kami menawarkan beliau untuk makan malam bersama di soto cak har. Tanpa rasa ragu beliau langsung menerima tawaran kami dan menyesuaikan jadwal kegiatan beliau mengingat beliau menysihkan sedikit waktu bersama kami disela jadwal yang padat.

Penulisan Ilmiah Part 5

Wah,,wah,wah,,,, listrik padammmm. Kuliahnya gimana nihh???
Sembari menunggu jadwal perkuliahan penulisan ilmiah, kamipun berbincang-bincang tentang fenomena padamnya listrik yang bisa saja mengganggu suasana perkuliahan yang akan dibawakan ayahanda Prof. Imam Robandi.

Ruangan perkuliahan terasa panas dan gelap tanpa cahaya lampu sebagai sumber penerangan.beberapa saat kemudian Prof. Imam Robandi datang dengan rona wajah yang sangat bahagia. Dengan penuh semangat beliau langsung memulai perkuliahan tanpa merasa terhalang oleh keadaan saat itu. Luarbiasa, beliau tetap bisa membawakan materi dengan sangat baik sampai-sampai kami lupa kalau ruangan itu panas dan gelap. Ingat kata beliau teman-teman "Semangat Tanpa Batas". Ewakooo 

Japropa

Japropa merupakan biodesel berbasis alga (algae) yaitu bahan bakar untuk mesin diesel yang mengandung gugus alkyl ester rantai panjang dan bahan bakunya berasal dari beragam spesies alga. Sumber energi ini desebut biofuel (bahan bakar hayati) yaitu bahan bakar baik padatan, cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biofuel dapat dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel: pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri dan pertanian); fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen untuk menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen metana), atau fermentasi tebu atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester dan energi dari hutan (menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakar).  

Ada dua strategi umum untuk memproduksi biofuel. Strategi pertama adalah menanam tanaman yang mengandung gula (tebu, bitgula dan sorgum manis) atau tanaman yang mengandung pati/polisakarida (jagung), lalu menggunakan fermentasi ragi untuk memproduksi etil alkohol. Strategi kedua adalah menanam berbagai tanaman yang kadar minyak sayur/nabatinya tinggi sepertikelapa sawit, kedelai alga atau japropa. Saat dipanaskan, maka keviskotansan minyak nabati akan berkurang dan bisa langsung dibakar di dalam mesin disel, atau minyak nabati bisa diproses secara kimia untuk menghasilkan bahan bakar seperti biodisel.

Penulisan Ilmiah Part 4

Kali ini  suasana perkuliahan agak berbeda karena dilaksanakan di lab PSOC. Prof Imam robandi membuka pertemuan dengan membagikan sedikit pengalaman beliau tentang kesenian karawitan. Jelas saja, beluai memang kaya pengalaman dan berprestasi di bidang seni khususnya perwayangan. Beberapa dokumentasi diperlihatkan kepada kami dan membuat kami mengerti betapa pentingnya seni dalam kehidupan. nice Job...

Materi kuliah dimulai dengan mengoreksi kembali terjemahan buku yang telah diberikan sebelumnya. Terjemahan masing-masing mulai digilir, dimana mahasiswa saling mengoreksi hasil pekerjaan. Kamipun mengoreksi hasil terjemahan dari teman-teman. walaupun sebelumnya sudah dikoreksi, ternyata masih terdapat banyak kesalahan yang didapatkan. Dengan metode ini yang beliau jalankan, ternyata sangat efektif untuk merevisi ataupun memperbaiki etika penulisan pada suatu karya tulis.

Terima Materi Becoming The Winner

Kembali saya merasakan hal yang sangat luar biasa saat menerima materi kuliah langsung dari penulis buku itu sendiri. Sebuah buku best seller berjudul Becoming The Winner oleh bapak Prof. Dr. Ir. Imam Robandi, M.T. membuat saya sangat bersemangat mengikuti kuliah. Jelas saja, dengan materi buku yang apik, juga didukung dengan cara pembawaan materi yang mudah dipahami. Tentu saja kesempatan ini tidak akan saya sia-siakan. Kapan lagi toh,,, hahaha MAPPAKKOE :)

Translate

4. Sistem Energi Matahari dan Pengaplikasiannya

4.1 PENDAHULUAN

Energi panas matahari telah digunakan selama berabad-abad oleh orang-orang kuno untuk pemanasan dan pengeringan. Baru-baru ini, dalam berbagai macam proses termal energi surya telah dikembangkan untuk pembangkit listrik, pemanas air, mesin pegering, dan pemurnian air dan lain-lain. Perlu diketahui kisaran suhu kerja proses panas matahari, hal yang penting adalah:

·         Kurang dari 100° C : pemanas air untuk keperluan rumah tangga dan kolam renang, pemanas ruangan, dan sistem penguapan seperti destilasi dan pengering;

·         Kurang dari 150° C : AC, pendingin, pemanasan air dan minyak, atau udara untuk keperluan industri;

·         Untuk suhu antara 200 dan 2000° C : pembangkit tenaga listrik dan mekanik, dan

·         Kurang dari 5000° C : tungku solar untuk pengolahan bahan.

Untuk proses di mana lebih dari 100° C yang diperlukan, fluks energi surya tidak cukup untuk meningkatkan suhu kerja fluida ke tingkat lebih tinggi, melainkan beberapa jenis konsentrasi fluks energi harus menggunakan cermin atau lensa. Kemudian rasio fluks energi yang diterima untuk meyerap energi yang ditangkap oleh kolektor harus lebih besar dari satu, maka desain dengan mudah mencapai konsentrasi energi matahari.

4.2. Photovoltaic (solar cell)

Berdasarkan kapasitas solar cell dibedakan atas: rendah, penukar panas sedang, atau suhu tinggi. Pada dasarnya ada tiga jenis solar cell. Meskipun ada perbedaan ukuran besar, tujuannya tetap sama yaitu untuk mengubah radiasi matahari menjadi panas untuk memenuhi beberapa kebutuhan energi. Panas yang dihasilkan oleh solar cell surya dapat menyediakan kebutuhan energi secara langsung atau disimpan. Untuk memenuhi permintaan dan produksi energi, kinerja solar cell harus dievaluasi. Sehingga energi yang dapat dikumpulkan (Qu) adalah hasil dari keseimbangan energi Pv.

Untuk mengevaluasi jumlah energi yang dihasilkan dalam solar cell dengan benar, maka perlu mempertimbangkan sifat fisik bahan. Radiasi matahari, panjang gelombang, dan panas yang masuk ke penerima energi. Umumnya Kaca rendah zat besi digunakan sebagai penutup kaca karena memiliki transmisivitas tinggi, penutup juga mempengaruhi panas yang diterima. Karakteristik optik penerima energi harus semirip mungkin dengan benda yang berwarna hitam, terutama daya serap yang tinggi.

Sifat konduktivitas panas yang tinggi dapat ditingkatkan dengan menambahkan lapisan selektif. Untuk penyerapan radiasi, peningkatan suhu penerima harus handal, radiasi gelombang pendek yang diubah menjadi radiasi gelombang panjang. Bahan kaca dasarnya menjadi buram pada kondisi gelombang baru sehingga mendukung efek rumah kaca. Kombinasi transmisivitas tinggi terhadap radiasi matahari dari penutup dan serapan tinggi penerima membuat performa yang luar biasa untuk tenaga surya yang dirancang dengan baik.

4.2.1 KOLEKTOR FLAT – PLATE

Sebuah plat datar PV terdiri dari unsur tahan, air , logam atau serat kaca kotak terisolasi yang berisi piringan peredam berwarna gelap untuk menerima energi. Pelat penyerap biasanya terbuat dari logam karena konduktivitas termal tinggi dan dengan cat khusus melapisi permukaan untuk menyerap dan mentransfer panas lebih baik daripada cat kaleng biasa. Selimut kaca mengurangi kerugian panas dan radiasi ke lingkungan . Gambar 4.1 menunjukkan komponen khas dari solar cell datar klasik. Sistem ini selalu dipasang dalam posisi tetap mengoptimalkan keuntungan energi untuk aplikasi tertentu dan lokasi tertentu. Solar cell datar dapat dipasang di atap atau berdiri sendiri dengan tiang sebagai penopang.

Solar cell menjaga kelebihan energi pada saat radiasi matahari mulai terbenam dan penyebaran radiasi matahari yang digunakan selama produksi panas. Semakin besar transmitansi (t) dari kaca ini maka semakin banyak radiasi mencapai plat penyerap. Jika penyerapan ini sempurna, seperti yang dibahas dalam Bab 3, serapan akan menjadi salah satu. Energi yang seketika diperoleh oleh penerima (Q_r atau  q_r) diberikan oleh

dimana (tα)_eff adalah optik efektif dari energi yang diserap, I_T adalah peristiwa radiasi matahari pada keadaan solar cell miring, dan A_c adalah daerah bidikan solar cell. Bidikan adalah pembukaan solar cell yang menangkap sinar matahari. Setelah radiasi tersebut diserap, waktunya akan diubah menjadi energi panas untuk memanas pelat penyerap. Perbedaan panas antara pelat penyerap dan kondisi lingkungan menyebabkan kehilangan panas secara konveksi (Q_conv atau q_conv) lingkungan sesuai dengan persamaan berikut.

di mana A_t adalah area penerima, U adalah koefisien kehilangan panas secara keseluruhan, T_r adalah suhu penerima dan T_a adalah suhu lingkungan. Beberapa panas yang hilang oleh radiasi (Q_rad atau q_rad) karena perbedaan suhu antara kolektor dan langit kubah untuk mempermudah, yang terakhir diasumsikan sama dengan suhu lingkungan:

dimana Ԑ_ff adalah emisi efektif solar cell dan σ adalah konstanta Stefan-Boltzmann. Kerugian panas dari bawah dan dari tepi solar cell selalu ada. Namun kontribusi yang diberikan tidak sama pentingnya dengan kerugian konvektif dan radiasi dari atas. Keseimbangan energi hasil solar cell dari menggabungkan energi maka dapat dinyatakan oleh Persamaan 4.1 dan kerugian panas diwakili dalam persamaan 4.2 dan 4.3 sebagai

Q_u adalah energi yang terkumpul dan dapat digunakan.

Sebuah pemanasan cairan, biasanya air, glikol, atau udara, melewati pipa melekat pada pelat penerima. Sebagai cairan mengalir melalui pipa-pipa, kenaikan suhu. Ini adalah energi yang akan digunakan untuk kegiatan produktif (misalnya, pembangkit listrik). Jumlah energi yang diambil oleh fluida kerja sesuai dengan sebagian kecil dari energi yang bisa digunakan dan dikumpulkan setelah kehilangan panas.

Efisiensi panas sesuai dengan radiasi matahari yang masuk dan digunakan:

Efisiensi keseluruhan dalam periode waktu tertentu adalah

Untuk solar cell rendah seperti plat datar, peluang kehilangan panas oleh radiasi sangat kecil dibandingkan untuk kerugian konveksi, dimana persamaan efisiensi berkurang untuk

Perangkat ini adalah kotak kedap udara dan terisolasi, sehingga sulit untuk mengukur suhu penerima, dengan demikian, Persamaan 4.7 harus dalam hal kecil maupun laju suhu cairan yang beredar. Menjadi sama dengan teknik yang digunakan dalam desain penukar panas, faktor penghapusan efektivitas diperkenalkan oleh para F_R. Hal ini berkaitan dengan kinerja aktual solar cell secara langsung ke kinerja referensi. Kemudian, efisiensi dan keuntungan panas berlaku (Q_u) persamaan menjadi

sebagai fungsi dari cairan panas T_in. Disisi lain, panas yang dapat digunakan:

T_out, C_P , dan m adalah suhu fluida outlet, kapasitas panas pada tekanan konstan , dan masing-masing adalah laju aliran massa fluida kerja.

4.2.1.1 Pengujian Plat Solar Cell

Untuk mengetahui kinerja solar cell, suhu F_R, U, dan (tα)_eff parameter untuk setiap solar cell harus dihitung dengan menggunakan metode pengujian standar. Metode yang paling banyak digunakan adalah yang didokumentasikan dalam ASHRAE 93 (2003), ISO 9806-1 (1994) , dan EN12975 - 2 (2001). Di Amerika Serikat dan Uni Eropa, hanya solar cell bersertifikat yang mengikuti standar eksklusif yang diperlukan untuk instalasi surya. Solar Ratings Certification Corporation (SRCC) dari Florida adalah badan sertifikasi utama di Amerika Serikat untuk kolektor panas matahari mengikuti standar ASHRAE 93.

Dalam tiga metode, parameter yang diperoleh dari tes konstanta waktu PV (T), sebuah tes efisiensi termal (η), dan tes insiden sudut pengubah (Kθ_b (θ)). Rojas et al. (2008) membandingkan metodologi pengujian standar ASHRAE 93 dan EN12975 - 2 dan hasil suhu diperoleh untuk plat solar cell tunggal mengkilap dan menemukan kesepakatan yang baik, meskipun dengan metodologi yang sangat berbeda. Uji standar ASHRAE 93 adalah metode suhu steady-state yang harus dilakukan di luar ruangan di bawah kondisi cuaca yang cocok. Ini cukup rumit karena kombinasi dari nilai-nilai radiasi, temperatur, dan kondisi kecepatan angin harus jatuh ke dalam rentang yang agak sempit. Tes ini memerlukan total radiasi matahari minimum dari 790 W/m2 , fraksi difus maksimal 20 % , kecepatan angin antara 2,2 dan 4,5 m/s, dan sudut pengubah kejadian antara 98 dan 102% (nilai kejadian normal) . Namun, kondisi yang ditentukan lingkungan ini tidak sering terjadi di beberapa lokasi. Sebaliknya, uji EN12975-2 menyediakan metode uji transient alternatif yang dapat dilakukan pada rentang yang lebih besar dari kondisi lingkungan.

Untuk T-test pertama, kondisi lingkungan harus memenuhi persyaratan standar dan variasi dalam radiasi dan masing-masing suhu lingkugan harus berada dalam ± 32 W/m2 dan ±1,5 K. Suhu air yang masuk harus dikontrol untuk menjadi sama dengan lingkungan luar. Suhu udara kering dengan variasi yang diizinkan lebih besar dari 1 K atau ± 2 %. Untuk laju aliran volumetrik, variasi bisa menjadi lebih besar dari ± 0,0005 gal / menit atau ± 2 %. Dalam kondisi steady-state tersebut, kolektor tiba-tiba ditutupi dengan permukaan buram untuk membatasi setiap penyerapan radiasi. Sehingga suhu yang diterima dapat dikontrol sambil direkam. Karena tidak ada keuntungan energi, suhu terkontrol mulai menurun. Waktu di mana perbedaan suhu antara stopkontak dan lingkungan menurun hingga 0,368 (1/e) dari nilai awalnya adalah apa yang disebut konstanta waktu.

Efisiensi suhu sesaat dari sebuah kolektor η diperkirakan menurut Persamaan 4.7 sebagai rasio antara keuntungan energi yang digunakan (Persamaan 4.10) dan radiasi matahari yang sebenarnya, I, ditangkap oleh daerah kolektor A_c. Uji efisiensi termal dilakukan pada kondisi kejadian yang normal (yaitu, variasi hampir nol dari sudut penerima), dimana (tα)_eff tetap konstan selama pengujian. Juga, kedua F_R dan U adalah konstan untuk suhu pengujian karena semua variabel radiasi, laju alir, suhu lingkungan, dan suhu yang masuk dibatasi untuk sedikit variasi.

Dengan merencanakan η memotong (T_in- T_a)/I_T untuk kolektor yang diberikan. Efisiensi merupakan fungsi linear seperti yang dinyatakan dalam persamaan 4.8 dan diwakili dalam Gambar 4.2. Tes efisiensi ASHRAE 93 yang dilakukan selama empat suhu kolektor inlet yang berbeda. Selain itu, standar tes steady-state memerlukan minimal 16 poin data untuk empat suhu masuk yang berbeda untuk mendapatkan kurva efisiensi. Suhu inlet terendah sesuai dengan suhu lingkungan dan tertinggi didirikan pada suhu operasi maksimum yang direkomendasikan oleh produsen. Hanya data yang diambil selama steady state yang digunakan untuk menghitung efisiensi .

Kemiringan efisiensi plot (FRU) merupakan laju rugi-rugi panas dari kolektor, tanpa kolektor kaca berbentuk cekung tidak akan ada gunanya. Bila suhu yang diterima adalah sama dengan suhu lingkungan, efisiensi pengumpulan maksimum, yang dikenal sebagai efisiensi optik (T_a)_ell , ditemukan. Untuk kondisi ini, nilai (T_in-T_a)_T/I_T adalah nol dan disesuaika dengan FR (tα)_eff. Hal lain yang menarik adalah penerapan dari kurva dengan sumbu (T_in-T_a)_T/I_T. Titik operasi ini dicapai bila energi yang berguna tidak lagi dihapus dari kolektor karena stagnasi fluida kerja. Dalam hal ini, energi optik yang masuk sama dengan kerugian panas, mensyaratkan bahwa suhu kenaikan absorber sampai keseimbangan ini terjadi dan suhu ini disebut suhu stagnasi. Untuk kolektor yang terisolasi, suhu stagnasi dapat mencapai tingkat yang sangat tinggi dan menyebabkan cairan mendidih.

Efisiensi optik dari palung kolektor parabolik menurun dengan sudut datang karena beberapa alasan yaitu sistem penurunan kaca dan penyerapan, peningkatan lebar gambar matahari pada penerima, dan radiasi palung terbatas.

Efisiensi termal sesaat dari kolektor surya menurun dengan sudut datang dari radiasi tersebut. Pada sudut insiden rendah, transmisi cahaya berkurang melalui kaca, dan lebar gambar matahari pada peningkatan receiver. Untuk tes pengubah sudut datang (Kθ_b(θ)), satu suhu inlet pada kondisi steady-state adalah tetap di seluruh pegujian. Hal ini bertujuan untuk menentukan efisiensi kolektor di sudut kejadian 0,30,45, dan 60°. Mengubah sudut azimut kolektor denga memodifikasi sudut kejadian. Ketergantungan insiden sudut pengubah pada sudut sekitar 9 penerima digambarkan dengan

Parameter b_a disebut koefisien sudut datang pengubah. Efek dari sudut pengubah pada efisiensi ini kemudian diberikan oleh

η adalah nilai efisiensi untuk kejadian normal ketika tidak ada kerugian optik melalui celah antara penerima dan reflektor.

4.2.1.2 Kurva Efisiensi Kolektor

Untuk geometri datar piring, kurva untuk efisiensi kolektor dan kejadian sudut pengubah bisa diperoleh dengan cara orde kedua Persamaan 4.8 dan 4.1 1 sebagai berikut:

a₀ adalah intersep dari kurva kinerja, dan ba adalah koefisien orde pertama untuk persamaan masing-masing, a₂ dan b₁ adalah koefisien orde kedua. Untuk kolektor tetap, bagian orde kedua tidak mewakili kontribusi yang signifikan. Untuk kolektor tetap, representasi η terhadap hasil ΔT/I_T dalam garis lurus seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 untuk kolektor plat datar. Batasan sesuai dengan sifat optik dari kolektor dan lereng adalah koefisien panas badan. Seorang kolektor kinerja tinggi memiliki sifat optik yang tinggi dan nilai ai rendah.

Tabel 4.1 menyajikan klasifikasi yang paling umum dari kolektor surya-termal, termasuk rentang suhu operasi. Temperatur yang tinggi diperoleh dengan memperhatikan radiasi matahari melalui mencerminkan permukaan. Kurva efisiensi untuk kolektor surya yang khas disajikan pada Gambar 4.3. Perlu dicatat bahwa efisiensi untuk desain kolektor plat datar turun sangat cepat dibandingkan dengan desain lainnya. Plat kolektor banyak digunakan karena sangat sederhana, biaya rendah, perawatan yang minimal, dan kesesuaian untuk sejumlah aplikasi yang luas mengenai rentang suhu mereka. Mereka biasanya pilihan yang paling ekonomis untuk daerah dengan sinar matahari langsung tinggi (misalnya, gurun).

4.2.2 Mengosongkan Pipa Solar Cell

Pengosongan tabung kolektor surya memiliki kinerja yang lebih baik dari pelat datar untuk operasi suhu tinggi pada kisaran 77-170°C. Mereka sangat cocok untuk aplikasi pemanas komersial dan industri juga untuk aplikasi pendingin dengan regenerasi siklus pendinginan. Mereka juga bisa menjadi alternatif yang efektif pada plat datar untuk pemanasan ruang domestik, terutama di daerah yang sering berawan (misalnya, New England, Jerman, dll).

Sebuah tabung kolektor surya kosong terdiri dari deretan tabung kaca paralel terhubung ke ujung pipa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4 (a, b​​). Udara di dalam masing-masing tabung akan dihilangkan hingga mencapai tekanan vakum sekitar 10^-3 mbar. Hal ini menciptakan kondisi isolasi tinggi untuk menghilangkan panas melalui konveksi dan radiasi, sehingga dapat dicapai suhu yang lebih tinggi untuk kolektor plat datar. Varian untuk vakum adalah bahwa tabung dapat menggunakan gas konduktivitas termal rendah seperti xenon. Setiap tabung memiliki permukaan absorber dalam. Tergantung pada mekanisme untuk mengekstraksi panas dari absorber, tabung kolektor surya termasuk ke dalam klasifikasi aliran langsung atau pipa panas.

Dalam tabung aliran langsung, fluida kerja mengalir melalui absorber. (Gambar 4.4) ini mengklasifikasikan menurut sendi yang menghubungkan bahan kaca-logam atau kaca-kaca. Selanjutnya, dengan susunan tabung (seperti konsentris atau U-pipe). Masing-masing tabung, sirip logam datar atau melengkung terpasang ke tembaga atau kaca pipa peredam. Sirip dilapisi dengan selaput tipis selektif yang bersifat optik memungkinkan absorbansi tinggi pada radiasi matahari dan menghambat kehilangan panas radiasi. Kaca-metal jenis kolektor sangat efisien, meskipun dapat mengalami kehilangan vakum karena persimpangan bahan dengan koefisien ekspansi panas yang sangat berbeda. Jenis cairan ini dapat mengikuti baik konsentris atau bentuk jalur. Aliran fluida kerja masuk dan keluar di ujung yang sama. Konfigurasi konsentris bisa menggabungkan mekanisme untuk memutar satu atau sepasang pipa sirip hingga kemiringan sudut datang menjadi optimal, bahkan jika kolektor dipasang horizontal. Namun, konfigurasi pipa yang paling khas yaitu aliran langsung/tabung kolektor surya.

Untuk jenis kaca-kaca, tabung terdiri dari dua tabung kaca konsentris yang tergabung bersama di salah satu ujungnya. Ruang antara tabung dikosongkan. Bagian dalam pipa juga ditutupi dengan lapisan permukaan selektif untuk menyerap energi surya dan menghambat kehilangan panas oleh radiasi. Kolektor ini baik digunakan dalam kondisi berawan dan suhu rendah. Kaca-kaca tabung surya dapat digunakan dalam pipa panas atau konfigurasi U-pipe. Umumnya tidak seefisien tabung kaca-logam tapi lebih murah dan cenderung lebih handal. Untuk aplikasi suhu tinggi, tabung kaca-kaca dapat lebih efisien daripada tabung kaca-logam.

Dalam kolektor pipa tabung kosong, setiap tabung mengalokasikan satu pipa logam, biasanya tembaga, yang melekat pada pelat peredam. Pipa panas juga ada pada tekanan vakum. Di dalam pipa panas terdapat sedikit air. Karena air mendidih pada suhu yang lebih rendah ketika tekanan menurun, tujuan vakum adalah untuk mempermudah mengubah dari keadaan cair menjadi uap. Penguapan mencapai sekitar 25-30°C, sehingga ketika pipa pemanas dipanaskan di atas suhu ini, uap cepat naik ke bagian atas pipa pemanas dan mentransfer panas. Saat kondisi panas menurun, uap mengembun dan kembali ke bawah untuk diproses kembali. Meskipun titik didih telah berkurang karena vakum, titik beku tetap sama (beberapa aditif akan mencegah pembekuan pada suhu rendah semalam). Skema dari pengosongan tabung pemanas ditunjukkan pada Gambar 4.4 (f). Tembaga yang digunakan untuk pemanas pipa harus memiliki kandungan rendah oksigen, jika tidak, maka akan lepas keluar ke vakum, membentuk kantong di bagian atas pipa panas dan menyebabkan penurunan kinerja.

Dalam membandingkan pipa pemanas dan konfigurasi U-pipe, keduanya memiliki tingkat efisiensi yang mirip, namun U-pipa memiliki beberapa keunggulan, seperti menjadi lebih ekonomis dan kompak dari kolektor pipa pemanas. Selain itu, kolektor U- pipa dapat dipergunakan dengan sempurna baik vertikal atau horisontal, yang memungkinkan untuk pemasangan yang lebih beragam, yang memungkinkan ini kolektor surya untuk digunakan saat kolektor lain tidak dapat digunakan. Kolektor pipa pemanas harus dipasang dengan sudut kemiringan minimum sekitar 25° sehingga cairan di dalam pipa panas dapat kembali ke peredam panas. Pemasangan dan pemeliharaan pipa pemanas lebih sederhana daripada kolektor aliran langsung. Tabung individu dapat ditukar tanpa mengosongkan seluruh sistem.

4.2.3 Pusat Penyimpanan

Ada dua cara untuk mengelompokkan penyimpanan panas matahari sesuai dengan rasio konsentrasi mereka (C). Dalam istilah yang paling umum, peyimpanan surya diklasifikasikan sebagai plat datar dengan rasio konsentrasi C=1 dan sebagai pusat penyimpanan dengan C>1. Jenis-jenis yang ada pusat penyimpanan parabolik-senyawa, parabola-palung, parabola-piring, Fresnel, dan pusat menara sentral, dan lain-lain. Dua definisi rasio konsentrasi untuk sistem ini digunakan. Pada bagian pertama, rasio konsentrasi tergantung pada karakteristik geometris, dan itu diberikan oleh

A_a adalah luas lubang penyimpanan, dan A₁ adalah penyerap energi atau penerima. Rasio konsentrasi geometrik adalah ukuran dari konsentrasi rata-rata untuk kasus di mana fluks energi homogen pada penerima, meskipun hal ini biasanya tidak sesuai degan apa yang sebenarnya terjadi. Sebaliknya, saat distribusi fluks kompleks mencapai penerima, secara umum, konsentrasi intensitas tinggi terjadi di pusat dan menurun ke ujung penerima.

Gambar 4.4 (a) Penataan tabung penyimpanan surya kosong, (b) tabung kolektor surya kosong, (c) Tabung kaca-logam dengan aliran konsentris langsung, (d) Tabung kaca-logam dengan U-bentuk pipa, (e) Tabung kaca-kaca dan (f) Pipa pemanas tabung kolektor surya kosong. Definisi kedua sesuai dengan rasio fluks energi rata-rata yang diterima pada penyerap energi dengan yang ditangkap oleh aperture kolektor, ini disebut rasio konsentrasi fluks.

Rasio konsentrasi tergantung pada geometri konsentrator itu. Ketika konsentrator melewati saluran, penerima geometris merupakan garis, ketika itu adalah piring, radiasi yang diarahkan ke satu titik. Analisis perpindahan panas dalam garis fokus untuk melalui saluran harus dilakukan sebagai obyek dua dimensi. Radiasi yang berasal dari segala arah, analisis sesuai dengan objek tiga dimensi.