Desain alat baru ini cukup sederhana: pelat logam yang dipanaskan oleh sinar matahari dilapisi kaca di bagian atas, dan terdapat saluran di bawahnya, tempat kipas meniupkan udara. Namun, detail inilah yang membuat instalasi ini unik.
Para ilmuwan mengelas palang besar berbentuk V pada permukaan penyerap – pelat baja sederhana yang diposisikan secara bersudut satu sama lain. Palang-palang ini meniupkan udara, menciptakan pusaran, dan meningkatkan efek penyekatan, sehingga udara bertahan lebih lama di dalam saluran dan dipanaskan lebih efisien.
Hal serupa juga digunakan pada kolektor surya jenis lain, tetapi biasanya proses pembuatannya rumit dan meningkatkan hambatan aliran secara signifikan. Pada desain baru, palang-palang tersebut berukuran lebih besar dan posisinya lebih jarang (total 4 menjadi 8 palang), sehingga kehilangan tekanan tetap minimal, dan pertukaran panas menjadi jauh lebih baik.
Semua elemen instalasi dapat dibuat dari material yang mudah diakses – baja, kaca, dan kayu, dan kipas angin listrik kecil yang serupa dengan yang digunakan untuk mendinginkan meja kerja juga dapat digunakan.
Pengujian dilakukan di laboratorium Gabès dengan kecepatan udara 2,7 m/s dan radiasi matahari sekitar 1.100 W/m². Pada versi dasar (tanpa palang), udara keluaran dipanaskan dari 22 °C menjadi 38 °C. Ketika empat palang ditambahkan, suhu meningkat hingga 45 °C, ketika terdapat enam palang – hingga 52 °C, dan ketika terdapat delapan palang – hingga 55 °C, yaitu 33 °C lebih tinggi daripada suhu masukan. Pada saat yang sama, kehilangan tekanan di saluran hanya meningkat beberapa fraksi pascal, yang tidak memengaruhi pengoperasian kipas.
Perhitungan yang dilakukan oleh perangkat lunak ANSYS Fluent dengan memperhitungkan turbulensi dan radiasi matahari sepenuhnya mengonfirmasi hasil pengujian – deviasinya tidak melebihi 3%.
Konfigurasi dengan delapan palang yang sedikit miring ke tengah menunjukkan hasil terbaik. Asimetri ini menciptakan hambatan aliran udara yang halus dan menghasilkan pemanasan yang lebih merata di dalam instalasi. Pada opsi ini, efisiensi bahan bakar mencapai 73%, atau hampir dua kali lipat dibandingkan pemanas udara surya standar tanpa palang.
Perakitan lengkap elemen-elemennya menghabiskan biaya sekitar USD 75, yaitu USD 118 per meter persegi area aktif. Bandingkan dengan USD 300 atau lebih per meter persegi pada pemanas udara surya komersial dengan kapasitas serupa.
Oleh karena itu, para peneliti Belgia dan Afrika menunjukkan bahwa peningkatan efisiensi sistem energi tidak hanya dapat dilakukan dengan menerapkan nanocoating yang mahal atau teknologi yang kompleks. Geometri yang matang dan perhitungan teknik yang akurat sudah cukup. (Tim Liputan)
Editor : Aan
