Edisi Galau TA (3) *Perancangan Sistem Transmisi Solar Lighting

Sumber: 9gag, it's true story LOL

Aku tertohok sekali dengan posting 9gag "Final Time: time in which students start usually don't do. For example cleaning house, doing the laundry, washing the dishes or even talking to their parents jut to avoid LEARNING". Wow true story. Aku juga sedikit banyak seperti itu, setiap mendekati ujian, ada saja hal yang dikerjakan secara ajaib. Misalnya tiba-tiba terisnspirasi untuk menulis di blog, mendesain baju, atau membetulkan laptop. Terkadang juga bersih-bersih dan menghiasan kosan saat esoknya ujian. :D

By the way. Pada posting http://elitachoice.blogspot.com/2012/05/edisi-galau-ta-perancangan-sistem.html, kujelaskan bahwa sistem solar lighting yang kupilih terdiri dari primary collector, secondary collector, dan serat optik. Edisi galau TA kali ini membahas mengenai proses fisis yang terjadi didalam solar lighting. Tugas akhirku ini dilengkapi pula dengan simulasi menggunakan software visual basic.

Diagram blok sistem solar lighting

Gambar diatas merupakan diagram blok sistem solar lighting. Pertama-tama energi cahaya matahari ditangkap  oleh luasan primary collector yang memiliki nilai reflektansi tertentu. Lalu energi itu difokuskan ke luasan yang lebih kecil dan ditangkap oleh secondary collector yang berupa cermin cekung. Energi matahari kembali difokuskan ke fiber optik, disini terjadi loss coupling. Loss coupling adalah rugi daya yang terjadi akibat adanya penyambungan, penyambungan yang dimaksudkan adalah antara secondary collector dan fiber optik. Oleh karena itu dipilih fiber optik dengan diameter core yang besar untuk memudahkan penyambungan.

Energi matahari yang masuk ke dalam fiber optik adalah pada rentang panjang gelombang tampak. Hal ini jugalah yang menyebabkan sinar keluaran fiber optik tidak panas karena gelombang infra merah, penyebab panas tidak ikut tersalurkan lewat fiber optik. Di dalam fiber optik terjadi loss bawaan fiber optik, semakin panjang fiber optik maka semakin besar pula lossnya. Informasi loss dapat dilihat di data sheet fiber optik atau bisa juga dihitung manual dengan memberikan inputan berupa cahaya laser dan diukur keluarannya. Keluaran dari sistem ini berupa cahaya tampak. Diharapkan cahaya tersebut dapat menggantikan pennggunaan lampu pada siang hari. Maka, tugas akhirku ini perlu dilakukan untuk memperoleh keluaran yang setara atau lebih baik daripada pencahayaan dengan lampu.

Proses fisis yang kugambarkan secara sederhana pada diagram blok diatas kucari rumus-rumusnya, lalu kuturunkan rumus tersebut hingga menjadi persamaan outputan berupa cahaya keluaran dari fiber optik. Satuan yang digunakan yaitu intensitas cahaya pada daerah tampak (lux). Berikut ini rumus akhir dari sistem solar lighting

Keterangan:

lux (output Fiber Optik)= nilai intensitas keluaran fiber optik, diukur tepat di ujung fiber optik (lux)

lux matahari = nilai intensitas cahaya matahari (lux)

s= luasan parabola (m2)

reflektansi= nilai pemantulan dari suatu bahan 0-1, 0 untuk benda hitam sempurna dan 1 untuk kaca sempurna

loss panjang= nilai loss pada serat optik (dB/m)

panjang FO= panjang fiber optik (m)

loss coupling= nilai loss coupling yang dimiliki serat optik 9 (dB/m)

panjang coupling= jarak antara secondary collector ke fiber optik (m)

A (fiber optik)= luasan ujung fiber optik (m2)

Rumus diatas kuformulasikan kedalam program visual basic sebagai simulasi sistem solar lighting. Hal ini bertujuan apabila ada orang lain yang akan membuat solar lighting sendiri dirumah tak kebingungan mencari-cari rumusnya. Mereka tak perlu mereka-reka apakah sistem tersebut sudah cocok dengan keinginan mereka yaitu dalam hal keluaran cahaya dari fiber optik. Bahkan aku juga menambahkan tool lain yaitu jarak fokus primary collector dan jarak peletakkan secondary collector. Kedua hal ini berpengaruh pada efisiensi sistem. Hal ini menguntungkan pemakai softwareku :p karena tak perlu melakukan perhitungan yang rumit. Berikut ini merupakan tampilan dari program Visual Basic yang kurancang (maaf sederhana, belum kuhias).

Selanjutnya Edisi Galau TA (IV), akan membahas bagaimana mengukur setiap komponen (reflektansi, lux, loss, dll) sehingga bisa dimasukkan ke dalam software yang kumiliki. Stay tune...

Read More

Edisi Galau TA(2) *Perancangan Sistem Transmisi Solar Lighting

Edisi galau TA kali ini mengenai seberapa efektif penggunaan solar lighting. Sebenarnya penelitianku lebih kepada eksperimen dan merancang alat, namun salah satu komponen utamanya belum ada (harus pesan dari China dulu).  Maka aku mengerjakan yang bisa dikerjakan sampai-sampai jadilah sistem elektrik tracking matahari dan software untuk menghitung solar lighting.

Semua orang bisa membuat sistem solar lighting di rumah masing-masing. Cara pembuatannya cukup sederhana tinggal membeli parabola (pakai parabola TV atau wajan juga bisa) lalu memasang fiber optik plastik dan menyambungkannya ke dalam ruangan. Nilai ekonomisnya tinggi, kita tak perlu menghamburkan uang untuk lampu pada saat siang hari. Berikut contoh penghematan solar lighting dalam rentang 1 tahun dibanding dengan pemakaian lampu:

Daya lampu yang digunakan: 36 Watt

Jumlah Lampu: 6

Tarif Listrik: Rp 530 per Kilo Watt

Pemakaian per hari (pagi-sore): 12 jam

Harga per Lampu: Rp 11.000

Tarif penggunaan lampu setahun= Tarif Listrik x jumlah pemakaian (jam) x jumlah lampu x daya lampu (dalam kilo Watt) + (jumlah lampu x harga lampu)

Tarif penggunaan lampu setahun= Rp 530 x (12 jam x 365 hari) x 6 x 36Watt/1000 + (6 x Rp 11000)

Tarif penggunaan lampu setahun=Rp 567.145,-

Harga dari tarif penggunaan lampu kubandingkan dengan biaya pemasangan solar lighting. Memang biaya pemasangan solar lighting lebih besar daripada pembelian lampu biasa, namun bisa digunakan seumur hidup (sak rusake). Biaya paling besar bersal dari pembelian fiber optik, karena tidak ada industri fiber optik di Indonesia. Berikut biaya pemsangan solar lighting:

Parabola: Rp 100.000,-

Cermin: Rp 5000,-

Fiber Optik: 5$/meter x 5 meter= +- 25 $ = +- Rp 225.000,- (tergantung jarak parabola dan ruangan, dan diameter fiber)

Biaya terbesar justru dari pengiriman (jika dari luar negeri) dan MOQ (Minimum Order Quantity) biasanya 100 meter, namun disini tak kusebutkan.

Total biaya pemasangan solar lighting= 100.000+5000+225.000 = Rp 350.000,-

Hanya 350 ribu untuk pencahayaan di siang hari seumur hidup. I want try this at home!! :D (kapan-kapan kalau punya rumah sendiri).

Namun jangan lantas langsung mengaplikasikan semuanya secara mentah-mentah. Apakah keluaran cahaya dari serat optik bisa sesuai yang diharapkan? Setidaknya menyamai intensitas lampu yang kita punya. Jarak pemasangan primary collector dengan ruangan juga sangat berpengaruh. Lalu jarak coupling/ penyambungan antar tiap komponen jugaberperan besar untuk efisiensi. Stay tune on my final project :D

Read More

Edisi Galau TA *Perancangan Sistem Transmisi Solar Lighting

Tugas Akhir (TA), Deritanya memang TA (Tiada Akhir). Hahaha,,, Vakumku dalam penulisan blog juga akibat menggalau TA. Galau aja tapi ya ga digarap-garap. Gak kerasa ternyata aku sudah membuang waktuku selama 3 bulan. Waktu yang lama untuk menggarap penelitian tugas akhir. Tapi waktu itu terasa cepat apabila tidak pernah dikerjakan. Dan besok sudah progres I. Oh la la,,,,

Okay, aku akan menshare sedikit tugas akhirku yang mendukung penghematan energi dan pemanfaatan energi matahari sebagai pengganti daylight atau pencahayaan di siang hari.

Latar Belakang

Kebutuhan energi di Indonesia dari tahun ke tahun meningkat secara eksponensial. Pada tahun 2010 kebutuhan energi mencapai 5000 PJ/a dan diperkirakan pada tahun 2035 meningkat hampir empat kali lipat dari kebutuhan energi di tahun 2010 (Joko,2009). Kira-kira 24% dari total energi digunakan oleh bangunan, dan 35,8% dari energi pada bagunan digunakan untuk sistem pencahayaan.Maka dari itu dibutuhkan suatu sistem yang dapat mengurangi konsumsi energi di pencahayaan bagunan.

Beberapa penelitian untuk mengurangi konsumsi energi untuk pencahayaan telah banyak dilakukan. Misalnya dengan menggunakan lampu hemat energi, photovoltaic, dan memodifikasi jendela. Namun solusi penerangan dengan cara tersebut memiliki aspek akumulasi panas dari sumber cahaya matahari dan mengakibatkan peningkatan suhu ruangan. Terlebih lagi jika menggunakan photovoltaic, efisiensi yang didapat hanya 15% karena adanya faktor konversi dari energi matahari ke energi listrik (Muhs, 2000).

Solusi tepat yang ditawarkan adalah dengan menggunakan solar lighting. Efisiensi  sistem ini mencapai hingga 70% ( Suryo,2009). Penelitian mengenai solar lighting telah dimulai sejak tahun 1982 yaitu penelitian mengenai paraboloidal dish, sebagai penerima cahaya. Sampai saat ini telah banyak dikembangkan penelitian lain termasuk yang dilakukan oleh Mahya 2007, yaitu pembuatan prototipe  hybrid solar lighting dalam kubus berusuk 50cm.

Serat optik mulai marak dikembangkan dan digunakan pada akhir abad 20. Jenis serat optik yang digunakan dalam solar lighting adalah serat optik dengan core yang besar. Sehingga dimungkinkan untuk memudahkan penerimaan dan penyaluran cahaya matahari.

Tugas akhir ini membahas mengenai rancangan transmisi solar lighting. Penelitian ini merupakan bagian dari sistem hybrid solar lighting di Laboratorium Rekayasa Fotonika ITS.

Intinya, aku ingin merancang alat aplikatif yang bisa digunakan untuk penghematan energi dalam hal pencahayaan. Tak dapat disangkal, kita selalu menggunakan lampu saat pagi- sore hari meski tersedia cahaya matahari. Gak percaya? Coba saja ke mall dimana ribuan watt lampu dihamburkan saat siang hari. Hal ini disebabkan desain arsitektur yang tak sesuai dengan bangunan daylight atau terkena cahaya matahari. Gak mungkin kan kalau kita bongkar bangunanya. Solusinya adalah penggunaan solar lighting. Kelebihan lain dari solar lighting adalah tidak adanya akumulasi panas seperti halnya pencahayaan matahari secara langsung atau dengan menggunakan lampu.

Manfaat Penelitian

Manfaat dari tugas akhir ini adalah aplikasi pencahayaan pada ruangan dengan solar lighting. Sekaligus mendukung penghematan energi dalam hal pencahayaan ruangan.

Sebenarnya penelitian ini bukanlah yang pertama, ada banyak jurnal yang aku jadikan rujukan untuk tugas akhirku. Hebatnya lagi, kebanyakan jurnal tersebut ditulis bukan oleh negara-negara tropis yang notabane mendapat pencahayaan sepanjang waktu. Orang-orang di negara empat musim memang sangat menghargai keberadaan matahari, terutama sinarnya pada musim panas. Makanya penelitian tentang matahari juga banyak dilakukan oleh mereka.

Tinjauan Pustaka

1.             Penelitian yang dilakukan oleh  Mahya Tauhidaya Nur. Jurusan Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Dengan judul “Rancang Bangun Hybrid Solar Lighting: Solid State dan Fiber Solar Lighting”. Penelitian membangun sebuah prototype hybrid solar lighting dengan menggunakan pencahayaan matahari yang diterima oleh kolektor cahaya parabolik, diteruskan oleh large core fiber optic, dan digabungkan dengan pencahayaan buatan oleh LED. Sistem tersebut dipasang pada sebuah kubus dengan rusuk 50 cm.

2.             Jurnal yang diterbitkan oleh Suryo Anggoro. Pusat Teknologi Lingkungan, Badan Pengkaji dan Penerapan Teknologi. Dengan judul “Hybrid Solar Lighting Sebagai Alternatif Teknologi Penerangan Alami Bangunan untuk Efisiensi Energi dan Pemanfaatan Energi Terbarukan”. Jurnal ini membahas mengenai kelebihan dari penerangan hibrid menggunakan media serat optik dan dibandingkan dengan photovoltaic untuk fungsi pencahayaan ruangan saat siang hari.

3.             Penelitian yang dilakukan oleh C Kandili dan K Ulgen. Solar Energy Institute, Turkey. Dengan judul “Review and Modelling the System of Transmission Concentrated Solar Energy Via Optical Fibres”. Penelitian ini membahas mengenai permodelan Transmission of Concentrated Solar Energy via Optical Fibres (TSEvOF), mereka mencari bagaimana memodifikasi agar coupling fiber dengan paraboloidal dish dapat dioptimumkan.

4.             SNI 03-6575-2001. Tata Cara Perancangan Sistem Pencahayaan Buatan pada Bangunan Gedung. Standar ini membahas mengenai perancangan pencahayaan yang sesuai untuk ruangan.

5.     Penelitian yang dilakukan oleh  Jeff Muhs. Oak Ridge National Laboratory. Dengan judul “Designing and Analysis of Hybrid Solar Lighting and Full Spectrum Solar Energy System”. Penelitian ini membahas mengenai desain keseluruhan dari hybrid solar lighting beserta analisanya.

Sekarang pertanyaannya, bagaimana ya bentuk solar lighting?

Skema Solar Lighting

Komponen utama solar lighting dalam tugas akhirku terdiri dari:

1. Primary Collector/ Kolektor Cahaya

Kolektor cahaya adalah alat yang berfungsi untuk menerima energi cahaya. Kolektor cahaya menggunakan reflektor yang dengan luasan tertentu sebagai reflektor untuk mengkonsentrasikan cahaya matahari ke titik fokus dengan permukaan yang lebih kecil. Bentuk kolektor cahaya yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah parabola.

2. Secondary Collector

Secondary collector adalah kolektor kedua untuk menerima enegi matahari yang ditangkap oleh primary collector dan meneruskannya pada serat optik. Secondary collector berbentuk curve mirror.

3. Serat Optik

Serat optik adalah http://id.wikipedia.org/wiki/Serat_optik (hehe kepanjangan kalau ditulis sendiri). Serat optik yang digunakan pada fiber lighting khusus yaitu jenis end glow dengan core besar dan bisa mentransmisikan panjang gelombang tampak. Cahaya yang masuk kedalam serat optik bersal dari energi matahari yang dipantulkan oleh secondary collector. Keluaran dari serat optik ini berupa panjang gelombang tampak sinar matahari namun tidak menghasilkan panas, karena panjang gelombang infra merah tidak ikut tersalurkan.

Nah sepertinya mudah saja mengerjakan Tugas Akhir ini (pikirku dulu sih). Tinggal masang serat optik di parabola lalu beres. Ternyata tak semudah itu juga. Kita harus memperhitungkan rugi daya yang terjadi sehingga didapatkan efisiensi yang tinggi. Loss bisa terjadi di semua komponen. Pertama, bahan primary collector, diperhitungkan reflektansinya, lalu coupling antara primary collector- secondary collector dan secondary collector-serat optik. Belum lagi adanya atenuasi bawaan serat optik. Tugas akhir sebelumnya hanya mendapatkan efisiensi 0.17%. Nah kelanjutanya?? Stay tune :D

Read More

22 Tutorial Memakai Jilbab

Saat ini banyak model jilbab yang lucu-lucu dan unyu. Memakainya pun bisa out of the box. Ada yang model rapi sampai abstrak. Sebenarnya aku juga ingin memakai jilbab model aneh-aneh. Namun berhubung habitatku adalah kampus teknik yang notabene-nya cowok, aku jadi malas. Lah gimana gak males, kalau temen-temen cewek dandan dikit dah di komen negatif. Pakai maskara dikit, dikatain kuntilanak. Pakai kemeja dengan model daleman tanktop, dikatain keliyatan kutangnya. Tapi kalau cowok-cowok kampusku berangkat ke kampus sebelah (UNAIR), pasti mereka jelalatan terus muji-muji cewek sana. Kalau cewek UNAIR pakai maskara, katanya cantik. Kalau cewek UNAIR pakai model kemeja dengan tanktop, katanya modis. Padahal sama saja! Astaga,,,

Nah kali ini aku sudah bosan dengan model jilbab yang itu-itu saja. Beli jilbab segi empat panjang, ehh ga tau cara pakainya :D . Setelah mencari-cari, akhirnya kutemukan banyak model yang unyu-unyu di toko online kerudung milik Malaysia "scraf sweethoney". Ayok para perempuan teknik, saatnya bergaya :3 cuek apa kata cowok-cowok itu!

Read More