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