INNOVATIVE: Journal Of Social Science Research Volume 3 Nomor 4 Tahun 2023 Page 3972-3981 E-ISSN 2807-4238 and P-ISSN 2807-4246
Website: https://j-innovative.org/index.php/Innovative

## Uji Performa Prototipe Kompor Surya Tipe Oven Setengah Silinder
Tulus Setiawan 1 ✉ , Arlin Maya Sari 2 , Munzir Absa 3 , Ucia Mahya Dewi 4 , Amam Taufiq Hidayat 5
(1) Pendidikan Fisika Universitas Malikussaleh
(2) Pendidikan Matematika Universitas Malikussaleh
Email: arlin.ms@unimal.ac.id 1 ✉

## Abstrak
Kompor  surya  merupakan  suatu  perangkat  yang  digunakan  untuk  memasak  atau  memanaskan dengan memanfaatkan panas atau radiasi dari cahaya matahari sebagai sumber energi utamanya. Proyek ini dilakukan dengan tujuan: 1) membuat prototipe kompor surya tipe oven setengah silinder, dan  2)  mengetahui  performa  (daya)  prototipe  kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder  melalui pengujian.  Prototipe  kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder  berhasil  dibuat  memiliki  ukuran panjang 0,90 m, diamater 0,60 m, dan jari-jari 0,40 m dengan luas reflektor 1,1304 m 2 . Prototipe diuji cobakan  dengan  dipanaskan  di  bawah  cahaya  matahari  langsung.  Pengujian  terhadap prototipe kompor surya tipe oven setengah silinder mampu manghasilkan performa (daya) rata-rata sebesar 140,73 x 10 -3 kJ/s dan mencapai suhu maksimal sebesar 68 o C dengan selang waktu paling cepat sebesar 80 menit.
Kata Kunci : prototipe, kompor surya, daya kompor surya, oven setengah silinder
Abstract
solar cooker is a device used for cooking or heating by utilizing heat or radiation from sunlight as its main energy source. This project was carried out with the objectives of: 1) making a prototype of a half-cylinder oven-type solar cooker, and 2) knowing the performance (power) of a prototype half- cylinder  oven-type  solar  cooker  through  testing.  The  prototype  of  a  half-cylinder  oven-type  solar cooker was successfully made with a length of 0.90 m, a diameter of 0.60 m and a radius of 0.40 m with a reflector area of 1.1304 m2. The prototype was tested by heating it under direct sunlight. Tests on  a  prototype  solar  stove  with  a  half-cylinder  oven  type  were  able  to  produce  an  average performance (power) of 140.73 x 10-3 kJ/s and reach a maximum temperature of 68 o C with the fastest time interval of 80 minutes.
Keyword: Solar cooker prototype, Solar cooker power, Half cylinder oven

## PENDAHULUAN
Cahaya  matahari  merupakan  salah  sumber  energi  terbarukan  dan  dapat dimanfaatkan  sebagai  sumber  energi  alternatif  karena  ketersediaanya  yang  melimpah dengan  tingkat  pencemaran  sangat  rendah  terhadap  lingkungan.  Eksploitasi  potensi energi matahari mampu menyediakan kebutuhan energi sepanjang tahun meski dengan konsumsi energi yang dimafaatkan dalam jumlah besar atau bahakan tanpa batas. Potensi energi  matahari  sangat  besar  di  wilayah  Indonesia,  karena  berada  dalam  wilayah khatulistiwa  dengan  persentase  penyinaran  cahaya  matahari  setiap  hari  sepanjang tahunnya. sepanjang tahunnya. Energi ini dapat digunakan untuk memproduksi listrik atau untuk memanaskan.
Berdasarkan data riset (Anhar et al., 2017) rata-rata penyinaran cahaya matahari di Indonesia dalam kondisi cuaca cerah selama 8,2 jam per hari. Data penyinaran matahari yang dihimpun oleh Kementerian ESDM (2010), radiasi cahaya matahari di Indonesia dapat diklasifikasikan  menjadi  dua  bagia  wilayah,  yakni  wilayah  barat  dan  timur  Indonesia. Persentase penyinaran di bagian Kawasan Barat Indonesia (KBI) sekitar 4,5 kWh/m2 per hari dengan variasi bulanan sekitar 10%. Sedangkan Persentase penyinaran di Kawasan Timur  Indonesia  (KTI)  sekitar  5,1  kWh/m2  per  hari  dengan  variasi  bulanan  sekitar  9%. Dengan demikian, potensi energi matahari rata-rata di Indonesia sekitar 4,8 kWh/m2 per hari dengan variasi bulanan sekitar 9%.
Energi  cahaya  matahari  dapat  dimanfaatkan  untuk  memproduksi  sel  surya  atau digunakan untuk memanaskan maupun mendinginkan. Beberapa penelitian menjelaskan pemanfaatan  radiasi  matahari  sebagai  sumber  panas  pada  kompor  surya.  Perangkat pertama  yang  dibuat  untuk  mengumpulkan  cahaya  matahari  dan  digunakan  untuk memasak adalah kompor surya tipe kotak. Perangkat ini dibuat oleh Horace de Saussure pada tahun 1767, seorang naturalis berkebangsaan Swis. Perangkat ini digunakan untuk memasak buah-buahan dan tercatat mampu mencapai suhu maksimal 190 0 F (Anhar et al., 2017). Berkat penemuannya ini, Horace dijuluki bapak kompor surya.
Kompor  merupakan  salah  satu  alat  penting  untuk  mengolah  makanan  sebelum dikonsumsi.  Memasak  adalah  salah  satu  kegiatan  rumah  tangga  utama  yang membutuhkan energi untuk kelangsungan hidup manusia. Di seluruh dunia, energi untuk memasak bersumber dari berbagai jenis bahan bakar seperti bahan bakar fosil, kayu bakar, arang, dll. Karena kenaikan biaya gas, bahan bakar fosil, dan juga sifat epilepsi pasokan listrik  di  negara  berkembang,  sebagian  besar  masyarakat  pedesaan  dan  perkotaan dibeberapa negara masih menggunakan kayu bakar untuk memasak. Pembakaran kayu bakar,  arang,  atau  sisa  tanaman,  pertanian,  dan  penggundulan  hutan  menyumbang
setidaknya 5 – 20% dari semua emisi karbon di seluruh dunia. Penggunaan bahan bakar yang tidak ramah lingkungan dan ramah lingkungan seperti bahan bakar fosil, kayu bakar, arang, dll dapat menimbulkan dampak buruk pemanasan global dan dapat menimbulkan berbagai  penyakit  pernafasan  (Scott  &  Reilly,  2019).  Pemanfaatan  energi  terbarukan (Matahari) yang bersih, aman, dan tersedia untuk memasak telah menjadi isu panas dan alternatif paling menarik. Sejarah memperjelas bahwa ide menggunakan energi matahari untuk memasak dimulai pada tahun 1650 sebagai akibat dari kekurangan bahan bakar dan penjatahan yang timbul dari perang dunia kedua (Wentzel & Pouris, 2007).
Kompor dengan tenaga surya dapat  menghilangkan atau  setidaknya mengurangi penyakit pernapasan yang timbul dari paparan asap (Tucker, 1999). Kompor surya pada dasarnya diklasifikasikan secara luas menjadi dua kategori, kotak, dan tipe parabola (Afeed et al., 2016). Tipe  kotak memungkinkan radiasi matahari langsung melalui jendela kaca untuk memasak sedangkan tipe parabola menggunakan reflektor cahaya dengan panci memasak diposisikan pada titik fokus di mana sinar matahari difokuskan (Kumaresan et al., 2016; Noman et al., 2019).
Beberapa penelitian tentang berbagai konfigurasi kompor tenaga surya tipe kotak dan parabola telah dilaporkan (Hafez et al., 2016; Komolafe & Okonkwo, 2022; Kumar et al., 2008; Noman et al., 2019). Namun, kedua jenis kompor surya tersebut masih  perlu pengembangan. Pada kompor surya tipe kotak, proses pemanasan membutuhkan waktu yang  sangat  lama  sehigga  tidak  semua  bahan  makanan  dapat  diolah  menggunakan kompor  ini.  Sementara,  pada  kompor  surya  parabola  desai  kompor  terbuka  sehingga panas yang dihasilkan dari pemfokusan radiasi matahari mengalami loss energy¬ yang cukup  besar.  Upaya  untuk  meningkatkan  kinerja  sistem  kompor  surya  membutuhkan inovasi untuk menyimpan panas (Afeed et al., 2016). Penyimpanan energi termal menjadi fitur penting dari manajemen panas pada kompor sehingga dapat memanaskan dengan lebih efektif. Pada penelitian ini dilakukan pengembangan kompor surya berdesain oven setengah silinder.

## METODE PENELITIAN
Jenis penelitian  ini merupakan  peneitian eksperimental,  penelitian yang  dilakukan secara  sistematik  untuk  mengetahui  performa  (daya)  yang  dihasilkan  oleh  prototipe kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder.  Penelitian  dilakukan  di  Kelurahan  Kandang Limun Kecamatan Muara Bangkahulu Kota Bengkulu. Waktu penelitian dilaksanakan pada bulan September. Pengujian performa dilakukan pada saat hari cerah mulai pukul 10.00 – 15.00  WIB.  Pemilihan  waktu  bertujuan  untuk  mendapatkan  panas  maksimal  dari  sinar
matahari. Pengujian dilakukan dengan meletakkan kompor surya dibawah panas matahari langsung. Catat waktu nol mulai dari ketika kompor diletakkan sampai kompor mencapai suhu maksimal secara stabil (bertahan lebih dari 10 menit). Catat suhu awal kompor dan catat perubahan suhu pada kompor tiap 10 menit.
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian uji performa kompor surya tipe oven setengah silinder disajikan pada tabel berikut:
Tabel 1. Alat dan Bahan Penelitian N o. Nama Alat/ Bahan Jumlah 1  Drum ukuran 90cm x 60cm 1 Buah 2  Kaca polos tebal 3mm ukuran 90cm x 60 cm 1 Buah 3  Cermin tebal 2mm ukuran 90cm x 150cm 1 Buah 4  Besi silinder panjang 380cm 1 Buah 5  Besi siku panjang 320cm 1 Buah 6  Termometer oven 1 Buah 7  Termometer raksa 1 Buah 8  Panci berisi air 1 liter 1 Buah 9  Lux meter 1 Buah 10  Pengukur waktu 1 Buah 11  Gelas ukur 1 Buah
Rancangan pembuatan prototipe kompor surya tipe oven setengah silinder dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 1. Desain kompor surya setengah silinder
Kerangka terbuat dari drum ukuran 90 cm x 60 cm yang dibelah dua. Kemudian kerangka dilapisi reflektor cermin datar ukuran lebih kurang 2,6 m x 1,0 m, dan dibentuk mengikuti kerangka drum setengah silinder.
Bagian  luar  kompor  kemudian  di  cat  seluruhnya  dengan  warna  hitam,  bertujuan supaya kompor mampu menahan panas dari dalam kompor dan mampu menyerap panas dari luar kompor. Pada bagian atas ditutup dengan kaca dengan ukuran 1,0 m x 0,8 m. Pemasangan penutup kaca bertujuan untuk menahan panas radiasi cahaya matahari supaya mengurangi energi yang keluar dari sistem.
Pengujian  performa  (daya)  kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder  dilakukan dengan memanaskan kompor surya dibawah sinar matahari langsung mulai pukul 10.00 – 15.00 WIB. Performa (daya) kompor surya dapat diketahui dari kemampuan kompor surya untuk  mencapai  suhu  maksimal.  Persamaan  yang  digunakan  untuk  menghitung  daya kompor surya adalah sebagai berikut:

## 𝑃 = 𝐴 × 𝐼𝑟
1000
Dengan P adalah daya kompor surya tipe oven setengah silinder dengan satuan kilo joule persekon (kJ/s). A adalah luas reflektor kompor surya dengan satuan meter kuadarat (m 2 ). Luas reflektor kompor surya dihitung dengan menggunakan persamaan setengah x luas silinder dengan diamater silinder 60 cm dan tinggi 90 cm. Ir adalah intensitas cahaya terukur pada  saat pemanasan  dengan koversi satuan lux menjadi satuan watt permeter kuadrat (W/m 2 ).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Prototipe Kompor Surya Tipe Oven Setengah Silinder
Pengembangan kompor surya dalam penelitian ini terletak pada desain dan sistem kompor.  Desain  yang  dikembang  pada  penelitian  ini  adalah  desain  setengah  silinder dengan kaca penutup. Cahaya matahari akan dipantukan pada sati titik fokus disepanjang panjang silinder. Desain ini memungkinkan untuk penggunaan lebih dari 1 tungku. Prinsip kerja dari desain ini mirip dengan oven, dimana kaca yang digunakan sebagai penutup berfungsi untuk mengurangi loss energi dari sistem kompor surya.. Tipe oven bertujuan untuk dapat menahan panas tetap didalam kompor. Tipe silinder fokus kompor berbentuk garis yang memanjang sehingga dapat digunakan untuk dua atau lebih pemanasan.
Gambar 2. Prototipe Kompor Surya Tipe Oven Setengah Silinder
Bahan kompor surya tipe oven setengah silinder yakni drum besi warna hitam, kaca 3 mm, cermin 2 mm, besi ulir, besi siku, termometer oven, lem kaca, alumunium. Rangka kompor  surya  terbuat  dari  drum  besi  warna  hitam  dengan  ukuran  tinggi  90  cm  dan diameter 60 cm yang dibelah menjadi dua  bagian yang  sama. Reflektor kompor surya menggunakan cermin datar 2 mm dengan ukuran panjang 160 cm, lebar 85 cm, dan luas . Cermin 2 mm kemudian di potong menjadi ukuran 8 x 85 cm dan 30 x 60 cm. Cermin di pasang pada bagian dalam drum dengan di lem menggunakan lem kaca. Kemudian tutup kompor surya dari kaca polos 3 mm dengan ukuran panjang 90 cm dan lebar 60 cm. Tutup ini dapat ditutup dan dibuka dengan sistem engsel yang di pasang pada salah satu sisi panjangnya. Penyangga kompor surya terbuat dari besi siku berbentuk persegi panjang dengan  panjang 90 cm dengan  lebar  50 cm. Kaki-kaki penyanga terbuat dari  besi ulir dengan tinggi 50 cm. Penyangga kompor surya dihubungkan dengan kaki-kaki penyangga dan didesain untuk dapat dimiringkan kekanan dan kekiri dengan kemiringan maksimal mencapai 60 0 . Termometer oven digunakan untuk mengukur suhu ruangan dalam kompor surya tipe oven setengah silinder. Termometer ini mempunyai dua pengukur suhu yaitu dalam derajat Celcius dengan suhu maksimal 200 0 C dan derajat Fahrenheit dengan suhu maksimal 400 0 F. Termometer oven dipasang pada kaca penutup dengan ditempel pada bagian dalam kaca penutup menggunakan lem kaca. Penutup kaca kompor surya tipe oven  setengah  silinder  dibuat  tidak  vakum.  Hal  ini  dimaksudkan  agar  tekanan  dalam kompor surya tipe oven setengah silinder tidak mengalami kenaikan agar cermin tidak mendapat tekanan yang cukup tinggi ketika suhu kompor surya mengalami kenaikan.
Performa  kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder  diuji  dengan  memanaskan kompor  surya  pada  hari  cerah  dengan  intensitas  cahaya  penuh.  Pengumpulan  data dilakukan dengan 3 kali pengulangan pada hari yang berbeda. Intensitas cahaya terukur menggunakan alat ukur lux meter dalam satuan lux. Data pengamatan performa kompor surya disajikan dalam tabel dibawah ini:
Table . Data Pengamatan Uji Performa Kompor Surya
N o Pengamatan Selang Waktu (menit) Suhu awal ( o C) Suhu max ( o C) Rata-rata Intensitas cahaya (lux) 1. Kesatu 100 36 68 81166,67 2. Kedua 80 38 68 87650,00 3. Ketiga 220 36 68 80166,67 Rata-rata 133,3 36,7 68 82994,45
Perbedaan  lama  waktu  yang  dibutuhkan  kompor  surya  mencapai  suhu  maksimal pada pengamatan 3 dibandingkan dengan pengamatan 1 dan pengamatan 2 disebabkan karena  intensitas cahaya matahari yang tidak stabil  pada  pengamatan 1. Suhu  kompor sempat menurun dari 660 C menjadi 54o C selama selang waktu 40 menit atau 2400 detik dari menit ke 80 sampai menit ke 120. Berdasarkan data pengamatan pada tabel 2 analisis terhadap kompor surya tipe  oven setengah silinder diperoleh  dengan performa (daya) yang disajikan dalam tabel 3, dimana luas area dari kompor adalah 1,1304 m2.
Tabel 3. Pengamatan Intensitas Cahaya Terukur No  Pengamatan Ke- Intensitas terukur (W/m 2 )
Daya (kJ/s) 1 Satu 121,75001 137,63x10 -3 2 Dua 131,47500
148,62x10 -3 3 Tiga 120,25001 135,93x10 -3 Rata-rata 124,49167 140,73x10 -3
Rata-rata  jumlah  daya  yang  dihasilkan  kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder sebesar  140,73  x  10 -3 kJ/s  dengan  rata-rata  jumlah  intensitas  cahaya  matahari  terukur sebesar 124491,67 x 10 -3 W/m 2 . Daya paling besar yang dihasilkan kompor surya tipe oven setengah silinder pada pengamatan 2 yakni sebesar 148,62 x 10 -3 kJ/s dengan rata-rata intensitas cahaya matahari sebesar 131475,00 x 10 -3 W/m 2 . Dengan daya tersebut kompor surya membutuhkan waktu selama 80 menit untuk mencapai suhu maksimalnya yakni 68 0 C.
Daya yang dihasilkan kompor surya sebanding dengan luas reflektor kompor surya dan  rata-rata  intensitas  cahaya  matahari  yang  terukur.  Semakin  luas  reflektor  kompor surya dan semakin tinggi intensitas cahaya matahari yang menyinari kompor surya, maka semakin besar energi yang dihasilkan kompor surya tiap satuan waktu. Hubungan antara daya yang dihasilkan kompor surya tipe oven setengah silinder dengan rata-rata intesitas cahaya matahari terukur ditunjukkan melalui diagram dibawah ini :
Gambar 2. Hubungan Daya Kompor terhadap Intensitas Cahaya Terukur
Prinsip  dasar  kompor  surya  menurut  Burlian,  et  al  (2010:33),  yaitu:  (1)  Pemusatan cahaya matahari. Beberapa perangkat biasanya berupa cermin atau sejenis bahan metal atau logam yang memantulkan cahaya digunakan untuk memusatkan cahaya dan panas matahari kearah area memasak yang kecil, membuat energi lebih terkonsentrasi dan lebih berpotensi  menghasilkan  panas  yang  cukup  untuk  memasak.  (2)  Mengubah  cahaya menjadi  panas.  Bagian  dalam  kompor  surya  dan  panci,  dari  bahan  apapun  asal  yang berwarna hitam dapat meningkatkan efektivitas pengubahan cahaya menjadi panas. (3) Memerangkap panas. Upaya mengisolasi udara didalam kompor dari udara diluarnya akan menjadi  penting.  Hal  ini  dimaksudkan  agar  meminimalkan  hilangnya  kalor  keluar  dari dalam kompor.
Prototipe  kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder  cukup  mampu  dijadikan  alat alternatif melalui pemanfaatan energi sinar matahari sebagai alat pemanas. Prinsip kerja kompor  surya  tipe  oven  setengah  silinder  adalah  memfokuskan  sinar  matahari  melalui reflektor setengah silinder dan menahan panas dari radiasi kompor melalui penutup kaca sehingga energi panas yang dihasilkan didalam ruang kompor efisien untuk memanaskan atau memasak. Bagi daerah berikilim tropis seperti Indonesia khususnya daerah Bengkulu dengan intensitas cahaya matahari yang berlimpah, kompor tenaga surya dapat menjadi alat alternatif yang tepat untuk kegiatan memanaskan atau mamasak.
Kompor energi surya yang hemat, efisien, ramah lingkungan, dan aman dari bahaya kebakaran.  Kompor  yang  telah  dihasilkan  ini  hemat  energi  karena  tidak  menggunakan bahan bakar fosil dan memanfaatkan energi dari sinar matahari yang melimpah. Kompor surya ini juga ramah lingkungan karena tidak menghasilkan asap yang menimbulkan polusi udara  serta  cukup  aman  dari  bahaya  kebakaran  karena  tidak  menggunakan  nyala  api dalam penggunaannya.
Namun alat kompor tenaga surya juga memiliki kelamahan. Kelemahan utama alat ini  adalah  sangat  bergantung  pada  intensitas  cahaya  matahari  yang  tidak  stabil  setiap waktunya. Hal ini dikarenakan intensitas cahaya matahari merupakan sumber energi utama kompor tenaga surya. Intesitas cahaya matahari bergantung pada keadaan cuaca yang berubah-ubah.

## SIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut; Prototipe kompor surya tipe oven setengah silinder telah berhasil dirancang dan dibuat  dengan  ukuran  panjang  90  cm,  diameter  60  cm,  dan  luas  reflektor  1,1304  m2. Prototipe kompor surya tipe oven setengah silinder mampu menghasilkan daya rata-rata sebesar 140,73 x 10-3 kJ/s dan mencapai suhu maksimal sebesar 68 0 C dengan selang waktu paling cepat sebesar 80 menit.

## DAFTAR PUSTAKA
Afeed, A., Arjun, R. N., Arjun, T. S., & Shaji, J. (2016). Stored Energy Solar Stove. IJIRST – International Journal for Innovative Research in Science & Technology|, 2(11), 241 – 247. www.ijirst.org
Anhar, A. S., Sara, I. D., & Siregar, R. H. (2017). Desain Prototype Sel Surya Terkonsentrasi Menggunakan Lensa Fresnel. Jurnal Online Teknik Elektro, 2(3), 1 – 7.
Hafez, A. Z., Soliman, A., El-Metwally, K. A., & Ismail, I. M. (2016). Solar parabolic dish Stirling engine  system  design,  simulation,  and  thermal  analysis. Energy  Conversion  and Management, 126, 60 – 75. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.07.067
Komolafe, C. A., & Okonkwo, C. E. (2022). Design, Fabrication, and Thermal Evaluation of a Solar  Cooking  System  Integrated  With  Tracking  Device  and  Sensible  Heat  Storage
Materials. Frontiers in Energy Research, 10(March), 1 – 13. https://doi.org/10.3389/fenrg.2022.821098
Kumar,  N.,  Agravat,  S.,  Chavda,  T.,  &  Mistry,  H.  N.  (2008).  Design  and  development  of efficient multipurpose domestic solar cookers/dryers. Renewable Energy, 33(10), 2207 – 2211. https://doi.org/10.1016/j.renene.2008.01.010
Kumaresan,  G.,  Vigneswaran,  V.  S.,  Esakkimuthu,  S.,  &  Velraj,  R.  (2016).  Performance assessment of a solar domestic cooking unit integrated with thermal energy storage system. Journal of Energy Storage, 6, 70 – 79. https://doi.org/10.1016/j.est.2016.03.002
Noman, M., Wasim, A., Ali, M., Jahanzaib, M., Hussain, S., Ali, H. M. K., & Ali, H. M. (2019). An investigation of a solar cooker with parabolic trough concentrator. Case Studies  in
Scott, A. F., & Reilly, C. A. (2019). Wood and Biomass Smoke: Addressing Human Health Risks and Exposures. Chemical  Research  in  Toxicology,  32(2),  219 – 221. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.8b00318
Tucker, M. (1999). Can solar cooking save the forests? Ecological Economics, 31(1), 77 – 89. https://doi.org/10.1016/S0921-8009(99)00038-5
Wentzel, M., & Pouris, A. (2007). The development impact of solar cookers: A review of solar cooking  impact  research  in  South  Africa. Energy  Policy,  35(3),  1909 – 1919. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2006.06.002