Kompor Tenaga Surya

DISAIN DAN PROPTOTIPE KOMPOR TENAGA SURYA DENGAN SISTEM REFLEKTOR TUNGGAL Fatahul Arifin Ali Medi Staf Jurusan Teknik Mesin POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Alamat Kantor: Jalan Srijaya Negara, Bukit Besar Palembang 30139 Telp. 0711-353414 Alamat Rumah: Jalan Bendung Indah I no.36 Rt. 25 Palembang 30113 Telp. 0711 367737, Mobile : 08127112907 Email: [email protected] ABSTRACT Indonesia is a country that placed in equator. God bless this country which is shined by sun a long year. Sun shine is cheap energy and can be used for cooking. So, the writer designed and made solar oven with single reflector system. The size of this stove is 600 mm length, 400 mm width, 300 mm height. This stove is able to be used for cooking, boiling and meat roasting. The research result is optimum degree of reflector is 750 and time to boil 1.5 liter water is about 100 minutes. By using this stove is expecting can decrease using fossil fuel in our country. ABSTRAK Indonesia merupakan negara yang terletak di garis khatulistiwa yang dianugrahi oleh Tuhan YME, alam yang berlimpah ruah yang disinari oleh Matahari sepanjang tahun. Sinar matahari ini adalah energy yang murah dan ramah lingkungan serta dapat dimanfaatkan untuk memasak, memanggang, merebus, menanak. Untuk itu penulis merancang dan membuat kompor tenaga surya dengan sistem reflektor tunggal, dengan ukuran panjang 600 mm, lebar 400 mm, dan tinggi 300 mm. Kompor ini dapat digunakan untuk memasak, merebus dan memanggang. Hasil dari penelitian sudut optimum untuk memasak air adalah 750 dan waktu yang diperlukan untuk merebus air 1.5 liter rata-rata adalah 100 menit. Diharapkan dengan kompor ini dapat mengurangi ketergantungan akan bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui di negeri ini.

1. PENDAHULUAN a. Latar Belakang

1

Peradaban manusia terus berkembang seiring dengan berjalannya waktu. Sungguh tepat ungkapan mengatakan di dunia ini semuanya selalu berubah dan tidak ada yang tetap, salah satu perubahan yang sangat nyata adalah perubahan akan kebutuhan energi. Sudah menjadi rahasia umum bahwa seluruh umat manusia membutuhkan energi, hal ini terlihat dari seluruh aktifitas yang ada seperti penerangan, memasak, menjalankan kendaraan bermotor dan lain-lain. Di Indonesia banyak energi yang dapat dimanfaatkan seperti energi matahari, angin, air, bahan fosil, minyak bumi, kotoran ternak, sampah daun kering, dan lainlain. Tetapi hanya sebagian sumber energi yang dimanfaatkan oleh masyarakat yaitu energi dari minyak bumi, bahan fosil dan gas alam. Seperti telah diketahui bahwa kedua energi ini tidak dapat diperbaharui dengan kata lain bahwa energi ini akan habis terpakai. Maka dari itu untuk mengurangi akan ketergantungan akan kedua energi ini alangkah bijaknya mulai dicarikan cara untuk menggunakan energi yang lainnya. Indonesia yang terletak di garis khatulistiwa ini telah dikarunia oleh sang pencipta mempunyai energi matahari yang berlimpah, untuk itu penulis ingin merancangan suatu alat yang dapat digunakan untuk memasak, memanggang, membakar, merebus dan mengukus dengan memanfaatkan energi ini. Alat ini nantinya diberi nama kompor tenaga surya dengan sistem reflektor tunggal. Kompor tenaga surya dengan sistem reflektor tunggal ini nantinya dapat meringankan beban dari pemerintah dan khususnya masyarakat yang sekarang ini telah kesulitan untuk mencari minyak tanah. Dengan kompor ini berarti dapat mengurangi ketergantungan pada minyak tanah dan mencari alternatif energi yang murah. b. Perumusan Masalah Dalam kaitan perancangan dan pembuatan kompor dengan tenaga surya dengan sistem reflektor tunggal ini ada beberapa hal yang menjadi rumusan masalah yaitu: 1. Apakah sistem reflektor tunggal dapat memanfaatkan energi matahari menjadi sumber energi sehingga dapat digunakan untuk memasak? 2. Seberapa banyak waktu yang diperlukan kompor ini untuk memasak? c. Tujuan Penelitian Bertolak dari rumusan masalah diatas, penelitian ini dilakukan dengan tujuan memperoleh data sebagai berikut:

2

1. Memperoleh data tentang aplikasi sistem reflektor tunggal pada kompor tenaga surya. 2. Mendapatkan waktu optimum yang diperlukan untuk memasak dengan kompor tenaga surya sistem replektor tunggal. d. Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari hasil penelitian ini diharapkan: 1. Mengurangi pemakaian energi minyak bumi, bahan fosil dan gas alam, khususnya minyak tanah yang sekarang ini cukup sulit didapat dang kalaupun ada harganya sangat mahal. 2. Dengan Menggunakan kompor tenaga surya system reflector ini masyarakat mendapatkan sumber energi yang murah sehingga dapat menghemat ongkos pengeluaran (belanja). 3. Orientasi ke depan yaitu untuk pengembangan industri kecil khususnya indutsri pembuatan kompor sehingga dapat membuat kompor tenaga surya ini sebagai pengembangan dari produk atau dengan kata lain disertifikasi produk. 2. KERANGKA PEMIKIRAN Pada dasarnya sumber energi di dunia banyak dan tersebar dimana-mana. Tetapi hanya sebagian saja yang banyak dimanfaatkan oleh manusia yaitu energi dari minyak bumi, bahan fosil dan gas alam, sedangkan sumber energi lain seperti sampah dedaunan, kayu, angin, air, matahari, dan gelombang pasang sedikit sekali dimanfaatkan. Sumber Energi Yang Tidak Dapat Diperbaharui Sumber energi ini banyak digunakan disegala sektor sekarang ini. Sumber energi ini yaitu yang berasal dari minyak bumi, bahan fosil, dan gas alam. Semua sumber ini memerlukan proses yang panjang untuk mendapatkannya dan kemudian dapat dimanfaatkan, sebagai contoh minyak bumi membutuhkan proses berjuta-juta tahun. Sebaliknya, pengekplotasianya dilakukan terus-menerus dan bisa dibayangkan pasti persediaannya akan menipis dan mungkin akan habis. Hal inilah mengakibat harga minyak bumi dunia melonjak dengan tajam sampai mendekati 100 dolar AS per barel (Kompas, 2007). Oleh karena itu sekarang ini para ahli berlomba untuk mencari alternatif sumber energi yang salah satunya yaitu dengan memanfaatkan energi surya sebagai energi untuk memasak. Sumber Energi Yang Dapat Diperbaharui

3

Sumber energi ini belumlah banyak dimanfaatkan oleh banyak orang. Sumber energi ini dapat berasal dari alam sekitar yaitu angin, air, biogas, biomass dan yang tak kalah pentingnya yaitu sumber energi utama di dunia ini yaitu matahari (Suhut Simamora, 2006). Hal ini disebabkan energi matahari merupakan energi yang murah dan ramah lingkungan. Energi matahari ini merupakan energi pancaran dan radiasi yang dapat digunakan untuk memasak. Konsep Perpindahan Panas Teori perpidahan panas bersandar pada persamaan fundamental tertentu yang dinamakan persamaan-persamaan kecepatan, yang menghubungkan kecepatan perpindahan

energi

sebagai

panas

diantara

dua

sistem

kepada

sifat-sifat

thermodinamik dalam sistem tersebut (Filino Harahap, 1987). Adapun proses perpindahan energi ada tiga mekanisme yaitu:

1. Hantaran (conduction) yaitu proses perpindahan energi sebagai kalor melalui sebuah medium stasioner, seperti tembaga, air, atau udara.

Q=

kA (T A − TB ) L

…………….

(1)

2. Konveksi (convection) yaitu proses perpindahan energi dengan difusi fluida.

Q = h∆T

…………….

(2)

3. Radiasi (radiation) yakni perpindahan energi melalui rambatan yang menyebar ke segala arah.

Eb = σT 4

……………

(3)

Kontruksi Mesin Kontruksi mesin merupakan rangkaian dari komponen-komponen tersendiri yang disusun sedemikian sehingga menjadi satu kesatuan. Dan kesatuan yang telah disusun itu dapat diterapkan sebagai sebuah bagian atau komponen lagi dari suatu system yang lebih besar (Hagendoorn, 1989). Komponen Utama yang Digunakan a. Kaca Bayang (Cermin)

4

Kaca bayang sangatlah baik digunakan sebagai reflector, yaitu memantul sinar matahari yang datang untuk di teruskan ke bagian penampungan untuk digunakan sebagai energi pemanas. Kaca bayang merupakan larutan padat, homogen dari garam-garam silikat (Sumanto, 1994). b. Kaca Kwarsa (Kaca Bening) Kaca kwarsa dibuat langsung dengan melebur kwarsa(pasir murni) di dalam dapur listrik (Sumanto, 1994). Keunggulan kaca ini adalah ketahannya terhadap suhu tinggi. Kaca kwarsa ini digunakan untuk menyerap panas yang diterima melalui kaca bayang ke tempat penampungan. c. Kayu Triplek Kayu triplek berasal dari pohon tumbuhan dan termasuk ke dalam bahan organik (Amstead, BH, 1997). Kayu triplek ini sangatlah cocok sebagai bahan pembuat rangka mesin, karena ringan. d. Alumunium Foil (Kertas Prespan). Bahan dasar kertas ini adalah selulose. Proses pembuatannya yaitu dengan proses kimia dengan cara menjadikannya bubuk kertas dan kemudian dicampur dengan senyawa alkali dan di padatkan dengan ditekan pada tekanan yang tinggi sehingga membuatnya lebih keras dan kuat (Sumanto, 1994). 3. METODELOGI PENELITIAN a. Pengumpulan Data Untuk mendesain kompor tenaga surya dengan system reflector tunggal ini terlebih dahulu mengumpulkan data-data dari literatur yang ada. Data-data tersebut berupa informasi mengenai sumber energi yang ada dan bagaimana energi-energi tersebut dapat dimanfaatkan. Dan kemudian mencari informasi bahan yang dapat digunakan untuk mengumpulkan sumber energi tersebut sehingga dapat dimanfaatkan. Data-data ini diperlukan untuk membuat disain prototipe yang akan dibuat, sehingga dapat memenuhi kebutuhan masyarakat pengguna. b. Prototipe yang akan dibuat Prototipe yang akan dibuat terlihat seperti pada gambar dibawah ini.

5

300

600

400

Gambar 1. Disain Kompor Energi Surya Dengan Sistem Reflektor Tunggal c. Bahan yang diperlukan Adapun bahan yang diperlukan untuk pembuatan prototipe ini adalah : - Kaca bayang (bayang)

1 buah (580mm x 350 mm x 3 mm)

- Kertas Alumunium foil

2 meter

- Kayu triplek

1 lembar

- Kayu Ring

2 batang

- Foam (gabus)

3 meter

- Paku

0.5 kg

- Lem kayu

1 kaleng

- Engsel piano

0.5 meter

d. Jalannya Penelitian •

Tahap persiapan penelitian Observasi Yaitu dengan mengumpulkan data-data tentang bahan yang digunakan untuk pembuatan kompor energi surya dan kompor yang banyak digunakan dilapangan dengan jalan pengamatan secara langsung dilapangan. Studi Literatur

6

Menelusuri buku-buku literatur di perpustakaan Politeknik Negeri Sriwijaya, Perpustakaan Jurusan, internet dan perpustakaan yang ada di kota Palembang khususnya. •

Pembuatan Kompor Energi Surya Dengan Sistem Reflektor Tunggal

•

Pengujian Kompor Energi Surya dengan Sistem Reflektor Tunggal Kompor diuji dengan mengubah sudut reflector yang berubah-ubah yang digunakan untuk memasak air. Dan dicatat waktu yang diperlukan selama proses memasak tersebut dan perubahan waktu yang terjadi setiap 5 menit.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari hasil penelitian ini diperoleh kompor yang dapat digunakan untuk memasak, memanggang yang diberi nama kompor tenaga surya dengan replektor tunggal. Kompor ini dapat dibuat dengan bahan sederhana yaitu: kayu triplek, kaca bening, foam, dan alumunium foil.

Gambar 2. Kompor Tenaga Surya dengan Reflektor Tunggal Kompor ini memanfaatkan energi surya, dimana panas yang diberikan oleh sinar matahari akan diserap oleh kompor yang melalui kaca bening kemudian di tampung ke dalam area penampung yang berupa kotak tempat panci atau wadah penampung air, kemudian dengan konduksi, konveksi, serta radiasi yang terjadi maka terjadi perpindahan panas akibat dari proses tersebut air akan mengalami perubahan suhu. Dengan menggunakan alumunium foil, kaca bayang dan gabus maka panas yang diserap akan sangat besar sehingga dapat digunakan untuk proses memasak. Karena itu dalam waktu sekitar 100 menit air sebanyak 1,5 liter akan mendidih. Data hasil Pengujian:

7

Setelah kompor reflektor tunggal ini selesai dirancang maka diadakanlah uji unjuk kerjanya. Adapun spesifikasi yang diuji adalah:

-

Waktu yang dibutuhkan untuk memasak 1.5 liter air dengan sudut reflektor yang berubah-ubah

-

Waktu yang dibutuh untuk mencapai suhu maksimum untuk setiap sudut reflektor.

Data awal : Temperatur di lingkungan sekitar

: 33oC

Temperatur awal air

: 28oC

Air yang dimasak

: 1.5 liter

Tabel 1. Waktu yang dibutuhkan untuk memasak 1.5 liter air dengan sudut reflektor yang berubah-ubah. No. Percobaan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Sudut Reflektor (o) 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

Waktu (menit) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

Temperatur Akhir Air(oC) 45 47 47 50 65 70 80 80 90 100

Tabel 2. Perubahan Suhu yang Terjadi Dalam Setiap Satuan Waktu No. Percobaan Waktu 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1 33 34 35 36 36 37 37 40 43 45

2 34 34 36 37 38 38 39 42 44 47

3 34 34 37 38 38 38 39 43 44 47

4 35 35 36 45 46 48 48 50 50 50

5 36 38 39 45 46 50 51 55 62 65

6 36 38 40 46 46 50 52 58 65 70

7 36 38 43 47 50 55 60 72 80 80

8 36 39 45 53 60 65 72 80 80 82

9 36 40 46 55 60 70 75 85 85 90

10 39 45 55 57 70 77 85 90 93 100

8

Perubahan Suhu Terhadap Waktu 120 Sudut Reflektor 30

100

Sudut Reflektor 35

Waktu

80

Sudut Reflektor 40 Sudut Reflektor 45

60

Sudut Reflektor 50

40

Sudut Reflektor 55

20

Sudut Reflektor 60 Sudut Reflektor 65

0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

Sudut Reflektor 70

100

Sudut Reflektor 75

Temperatur

Grafik 1. Perubahan Suhu yang Terjadi Dalam Setiap Satuan Waktu 5. KESIMPULAN DAN SARAN a. Kesimpulan 1. Spesifikasi Kompor Tenaga Surya -

Dimensi Kompor : Panjang 600 mm, Lebar 400 mm, Tinggi 300 mm

2. Waktu yang dibutuhkan untuk memasak air hingga mendidih rata-rata 100 Menit untuk 1.5 liter air dan sudut reflektornya 75oC. Waktu ini bagi penulis belumlah cukup sebagai waktu yang optimal untuk digunakan.

3. Sudut reflektor yang optimum untuk memasak air adalah 70 s/d 85 derajat. b. Saran

1. Dalam Penggunaan kompor ini yaitu pada saat mahatari cerah dan keadaan ruang tempat memasaka sudah mencapai suhu maksimum yaitu sekitar 45oC sehingga hasil dari memasak dapat tercapai dengan cepat, kemudian untuk memperpanjang

usia

pakai

hendaknya

setelah

digunakan

segeralah

dibersihkan.

2. Untuk penelitian lanjut dapat dilakukan lagi dengan modifikasi seperti perubahan bentuk dari kompor, ketebalan isolator, atau juga penambahan reflektor sehingga dapat memberikan panas yang lebih lagi serta dapat digunakan di rumah tangga.

9

DAFTAR PUSTAKA Abdul Halim, Dr. 2001. Menggapai Energi Matahari, Dimensi Warta Sains dan Teknologi. ISSN 1344-0748. Institute for Science and Technology Studies Chapter Japan. Filino Harahap (Trans). 1987. Thermodinamika Teknik. Jakarta: Erlangga. Hagendoorn. J.J.M, Sujono (Trans). 1999. Kontruksi Mesin. PT. Rosda Jaya Putra, Jakarta. Sriati Djaprie (Trans). 1997. Teknologi Mekanik. Jakarta: Erlangga. Suhut Simamora dkk. 2006. Membuat Biogas Pengganti Bahan bakar Minyak & Gas Dari Kotoran Ternak. Jakarta: PT. AgroMedia Pustaka. Sumanto. 1996. Pengetahuan Bahan untuk Teknik Mesin dan Listrik. Yogyakarta: Andi Offset. ……...Harga Minyak Mendekati Level $100 US. 12 Desember 2007. Jakarta: Kompas.

10