Sistem Pendinginan Nokturnal Hibrida untuk Penyimpanan Dingin Sayur-sayuran Segar
Date
2009Author
Gunadnya, Ida Bagus Putu
Abdullah, Kamaruddin
Tambunan, Armansyah H.
Purwanto, Y. Aris
Oktaufik, M.A.M.
Metadata
Show full item recordAbstract
Pendinginan nokturnal adalah pendinginan yang memanfaatkan dingin langit
cerah malam hari. Pendinginan jenis ini sudah dikaji dan dimanfaatkan dengan
sukses terutama di daerah kering. Tetapi penemuan mengungkap bahwa
pendinginan ini juga bisa diterapkan di daerah lembab. Pendinginan jenis ini
berpotensi untuk dimanfaatkan di Indonesia.
Dalam penelitian ini penggunaan pendinginan nokturnal dalam instalasi
pendinginan dipadukan dengan pendinginan konvensional untuk mencapai sasaran
suhu penyimpanan yang sesuai untuk penyimpanan kebanyakan sayur-sayuran subtropis
dalam penyimpanan yang tercampur. Penelitian dilakukan dengan tujuan
mengkaji potensi pendinginan nokturnal dalam rangka mengurangi penggunaan
sumber energi tidak terbarukan dalam penyimpanan dingin sayur-sayuran. Untuk
mencapai tujuan itu dilakukan serangkaian percobaan, simulasi, dan optimisasi
serta analisis teknoekonomi sistem penyimpanan dingin sayur-sayuran.
Potensi pendinginan nokturnal dinyatakan sebagai kemampuan pendinginan
nokturnal yang sulit ditetapkan nilainya secara akurat. Ketepatan dalam menetapkan
kemampuan pendinginan nokturnal ditentukan oleh ketepatan dalam menetapkan
koefisien pindah panas konveksi dan suhu langit. Koefisien pindah panas
konveksi pada umumnya ditetapkan secara empiris. Dalam penelitian ini nilai
koefisien ini diduga dengan menggunakan dua pendekatan yaitu pendekatan secara
empiris dan analitis. Dengan cara pendekatan seperti ini diperoleh persamaan
penduga h = 5.513V0.5 dan h = 5.277V0.5 masing-masing untuk pendekatan empiris
dan analitis. Persamaan penduga dengan pendekatan analitis memberikan
pendugaan terbaik dengan RMSE 0.75 W/m2oC.
Pendugaan suhu langit dilakukan dengan menduga emisivitas langit menggunakan
model-model empiris dan analitis penduga emisivitas efektif untuk langit
cerah. Setelah dikoreksi dengan pengaruh awan dengan persamaan εa,all = εa,c + (1 -
εa,c)k maka diperoleh model empiris Martin dan Berdahl (1984), Idso dan Jackson
(1969) dan Boldrin dan Sovrano (1974) baik digunakan sebagai penduga emisivitas
efektif keseluruhan di dataran tinggi, sedangkan di dataran rendah model empiris
Clark dan Allen (1978), Brunt (1932), disamping Idso dan Jackson (1969) dan
Boldrin dan Sovrano (1974) baik digunakan sebagai penduga.
Model empiris dan analitis yang sudah dikoreksi dengan memasukkan
pengaruh awan dalam bentuk regresi linier dan non-linier memiliki performansi
pendugaan suhu langit yang baik dengan kisaran nilai a, b dan koefisien
determinasi -0.31-0.38, 0.85-1.04, 0.88-0.90 untuk dataran tinggi. Untuk dataran
rendah nilai kisaran untuk a, b dan koefisien determinasi berturut-turut 0.31-2.91,
0.82-0.98, 0.71-0.76.
Pada tanggal 11-17 Juli 2007, kemampuan pendinginan nokturnal rata-rata di
dataran tinggi mencapai 43.7 W/m2 dengan nilai minimum 36.1 W/m2 dan nilai
maksimum 65 W/m2. Di dataran rendah pada bulan September 2007 dari tanggal 1
sampai dengan 12, kemampuan pendinginan nokturnal rata-rata 17.6 W/m2 dengan
nilai terendah 14.83 W/m2 dan tertinggi 21.83 W/m2. Dengan kemampuan
pendinginan seperti ini, di daerah pegunungan air dingin yang dihasilkan dapat
mencapai suhu 7oC di bawah suhu lingkungan dan di dataran rendah hanya 1oC.
Salah satu faktor pembatas pemanfaatan air dingin yang dihasilkan pendinginan
nokturnal adalah parameter termal alat penukar panas. Dikaji pengaruh
keefektivan alat penukar panas terhadap biaya investasi awal. Berdasarkan pada
hasil optimisasi terungkap bahwa biaya investasi awal dapat dikurangi dengan
membuat alat panas yang memiliki keefektivan tinggi. Alat penukar panas dengan
nilai keefektivan 0.4 membutuhkan biaya investasi awal Rp 4263133. Bila
keefektivan alat penukar panas ditingkatkan menjadi 0.6 dan 0.8 maka biaya
investasi awal turun sebesar 43.8% dan 65.5%.
Pemanfaatan instalasi penyimpanan dingin dengan sistem pendinginan nokturnal
hibrida dan dengan menutup permukaan sayur dengan kertas koran yang
dibasahi, mampu menekan kehilangan berat sayur-sayuran yang disimpan rata-rata
10% lebih rendah daripada kehilangan berat sayur-sayuran yang disimpan di dalam
gudang. Pengemasan sayur juga mampu mengurangi kehilangan berat sayursayuran
sebesar 85% lebih rendah daripada sayur yang tidak dikemas dan disimpan
di dalam instalasi penyimpanan dingin.
Pemanfaatan air dingin dari pendinginan nokturnal juga memberikan manfaaat
secara finansial. Bila tidak menggunakan pendinginan nokturnal maka nilai
Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Benefit Cost Ratio (BCR),
Return on Investment (ROI) dan payback period (PbP) adalah Rp 199600000,
71.77%, 1.08, 72.32%, dan 1.38 tahun. Dengan memanfaatkan instalasi dingin
untuk penyimpanan sayur-sayuran maka nilai NPV, IRR, BCR, ROI, dan PbP
adalah Rp 266600000, 89.35%, 1.12, 89.64%, dan 1.12 tahun.
Dengan manfaatkan air dingin hasil pendinginan nokturnal dengan kisaran
suhu 10-14oC untuk mendinginkan suhu ruang penyimpanan maka total biaya
listrik untuk penyimpanan dingin dapat dikurangi 17.7. sampai dengan 11.7%. Air
dingin dengan kisaran suhu seperti disebutkan di atas dapat dicapai di dataran
tinggi. Jadi disarankan untuk membangun instalasi penyimpanan dingin di dataran
tinggi.
Kata kunci: Pendinginan nokturnal, pendinginan hibrida, emisivitas efektif langit,
suhu langit, sayur-sayuran, optimisasi biaya investasi, analisis finansial.