## Jurnal Dinamis
ISSN : 0216-7492, e-ISSN : 2809-3410
Homepage : https://talenta.usu.ac.id/dinamis

## ANALISA DESAIN KOMPOR BIOMASSA BERBAHAN BAKAR TEMPURUNG KELAPA MENGGUNAKAN ANSYS
Ahmad Yunus Nasution 1 *, Fernando Hiro 2 , Louis Tarigan 3
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl.Almamater Kampus USU 20155 *Email: ahmadjunusa@usu.ac.id

## Abstrak
Bahan  bakar  konvensional  seperti  minyak  tanah  dan  gas  yang  terus  meningkat  harganya  akan menyebabkan  banyak  penduduk  mengalami  kesulitan  untuk  memenuhi  kebutuhan  energi  keluarga mereka sehari hari karena keterbatasan ekonomi. Pemanfaatan limbah biomasa sebagai sumber bahan bakar  disebabkan  karena  limbah  tersebut  mempunyai  kandungan  energi  yang  cukup  signifikan. Keuntungan dari Kompor biomassa ini adalah menggunakan bahan bakar tempurung kelapa, sehingga dapat mengurangi limbah tempurung kelapa yang banyak tidak dimanfaatkan. Selain itu, kinerja alat kompor  biomassa  sudah  cukup  baik  dibanding  kompor  konvensional.  Pada  penelitian  ini  dilakukan analisa menggunakan Ansya software untuk mengetahui laju aliran massa yang terjadi pada kompor biomassa. Dari spesifikasi kompor biomassa dimana D = 40 cm, T = 50 cm, diperoleh volume V = 62,4 m 3 , dan energi yang diperoleh dari analisa Ansys adalah 34 KJ.
Kata kunci : Bahan Bakar Konvensional, Limbah Biomassa, Energi, Kompor Biomassa

## Abstract
Conventional  fuels  such  as  kerosene  and  gas  which  continue  to  increase  in  price  will  cause  many residents  to  find  it  difficult  to  meet  their  family's  daily  energy  needs  due  to  economic  limitations. Utilization of biomass waste as a source of fuel because the waste has a significant energy content. The advantage of this biomass stove is that it uses coconut shell fuel, so it can reduce coconut shell waste that is not widely used. In addition, the performance of the biomass stove is quite good compared to conventional stoves. In this study, an analysis was carried out using Ansya software to determine the mass flow rate that occurs in the biomass stove. From the specifications of the biomass stove where D = 40 cm, T = 50 cm, the volume V = 62.4 m3, and the energy obtained from the Ansys analysis is 34 KJ.
Keywords : Conventional Fuel, Biomass Waste, Energy, Biomass Stove

## Pendahuluan
Bahan bakar konvensional seperti minyak tanah dan gas yang terus meningkat harganya akan menyebabkan banyak penduduk  yang  mengalami  kesulitan  untuk  memenuhi  kebutuhan  energi  keluarga  mereka  sehari hari karena keterbatasan kemampuan ekonomi. Beberapa penduduk bahkan telah banyak yang beralih ke kayu  bakar  untuk  keperluan  energi  sehingga  hal  ini  akan  membahayakan  usaha  pemerintah  untuk memelihara  kelestarian  hutan  dan  program  penghijauan  (Febrianto,  1999).  Pada  sisi  yang  lain  banyak dijumpai  limbah biomassa  pertanian  yang  belum  dimanfaatkan  atau  bahkan  hanya dibuang  atau  dibakar begitu saja sehingga dapat menyebabkan masalah pence- maran lingkungan (Hambali, 2007). Pemanfaatan limbah biomasa sebagai sumber bahan bakar disebabkan karena limbah tersebut mempunyai kandungan energi yang cukup signifikan. Sebagai contoh sekam padi dapat dimanfaatkan untuk sumber energi panas karena kadar  selulosanya  cukup  tinggi  sehingga  dapat  memberikan  pembakaran  yang merata  dan  stabil. Berdasarkan potensi sekam padi, tatal kayu, dan daun akasia yang begitu besar sebagai sumber energi maka sangat  memungkinkan  penggunaan  limbah  tersebut  sebagai  bahan  bakar  alternatif  pada  rumah  tangga sebagai pengganti energi kayu atau bahan bakar minyak (Pari, 2002). Prinsip dasar kompor adalah sebagai sarana  proses  pembakaran  bahan  bakar.  Proses  pembakaran  adalah  reaksi  kimia  antara bahan bakar  dan oksigen. Pada proses ini perlu diperhatikan rasio antara jumlah bahan bakar dan oksigen
(yang diwakili oleh laju aliran udara) yang tepat sehingga proses  pembakaran mendekati sempurna. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah efisiensi panas yang dihasilkan pada kompor. Selanjutnya juga perlu dipertimbangkan masalah biaya, kemudahan operasi dan pemeliharaan kompor (Armando et al., 2005).

## A. Pengertian Kompor
Kompor (dari bahasa Belanda: komfoor ) adalah alat masak yang menghasilkan panas tinggi. Kompor mempunyai  ruang  tertutup  /  terisolasi  dari  luar  sebagai  tempat  bahan  bakar  diproses  untuk  memberikan pemanasan  bagi  barang-barang  yang  diletakkan  di  atasnya.  Kompor  diperkenalkan  sejak  masa  kolonial, sehingga menggunakan bahan bakar cair (terutama minyak tanah atau spiritus bakar), gas (dalam bentuk padatan cair LPG atau lewat pipa saluran), atau elemen pemanas (dengan daya listrik). Dalam ukuran besar, kompor dipakai di pabrik–pabrik yang membutuhkan proses pemanasan dengan kebutuhan kalori tinggi. Untuk skala kecil, kompor digunakan secara luas disetiap rumah tangga untuk memasak. Memasak umumnya dilakukan dengan media panci, wajan, ketel, sedangkan memasak tanpa media disebut pemanggangan.

## B. Pengertian Biomassa
Biomassa adalah sebuah istilah yang digunakan untuk menyebut semua senyawa organik yang berasal dari  tanaman  budidaya,  alga,  dan  sampah  organik.  Pengelompokan  biomassa  terbagi  menjadi  biomassa kayu, biomassa bukan kayu, dan biomassa sekunder. Biomassa juga dapat dikategorikan menjadi limbah pertanian, limbah kehutanan,  tanaman  kebun  energi,  dan  limbah  organik.  Sifat  kimia,  sifat  fisik,  kadar  air,  dan  kekuatan mekanis pada berbagai biomassa sangat beragam dan berbeda-beda. Biomassa merupakan sumber energi terbarukan  dengan  kualitas  yang  rendah.  Sumber  biomassa  yang  digunakan  pada  bioenergi  berasal  dari sampah  kota.  Biomassa  menghasil  energi  primer  yang  berbentuk  cair  sebagai  bahan  bakar  nabati.  Pada bentuk gas,  biomassa  digunakan  sebagai  biogas,  sedangkan  dalam  bentuk  padat  biomassa  dimanfaatkan sebagai biobriket. Ketiga energi primer ini dimanfaatkan sebagai bahan bakar untuk sarana transportasi atau industri. Selain itu, energi primer ini dapat diubah lagi menjadi energi sekunder yaitu energi listrik berbahan bakar nabati. Penggunaan biomassa untuk menghasilkan produk bioenergi tidak memerlukan proses khusus dan dapat langsung digunakan sebagai energi primer.

## C. Pengertian Batok Kelapa
Batok kelapa adalah bagian yang membatasi buah kelapa dari serabut kelapa biasanya batok kelapa ini  dibuang  oleh  konsumen  kelapa  dan  menjadi  sampah  yang  bertumpuk  sehingga  membuat  kotor lingkungan tetapi batok kelapa sekarang ini bisa dimanfaatkan oleh masyarakat contohnya dimanfaatkan menjadi kerajinan tangan, bahan dasar menjadi arang, dll. Di sini kami akan membuat batok kelapa menjadi bahan bakar untuk menyalakan kompor sehingga bisa mengurangi sampah batok kelapa.

## D. Pengertian Kompor Biomassa
Kompor biomassa adalah kompor yang menggunakan biomassa sebagai bahan bakar contohnya kayu, batok kelapa, limbah perkebunan, limbah pertanian, dll. Selama ini biomassa sudah sering digunakan untuk memasak seperti kayu yang merupakan biomassa yang paling sering digunakan untuk memasak. Namun kualitas  pembakaran  yang  tidak  bagus  mengakibatkan  efisiensi  pembakaran  sempurna  dan  juga  apabila pembakaran tidak bagus maka dapat menimbulkan asap yang berdampak buruk bagi pernapasan. Untuk mengurangi resiko tersebut maka dirancanglah kompor biomassa yang dapat mengoptimasi dan mengontrol proses pembakaran.

## E. Keunggulan Kompor Biomassa
Penggunaan  Kompor  Biomassa  memiliki  keunggulan  dibanding  kompor  tungku  konvensional, diantaranya : menggunakan sistem pre-heating yang memanfaatkan  aliran udara dan gas, meminimalisir asap,  menghasilkan  pembakaran  yang  lebih  efisien  dan  mengurangi  secara  signikan  pemakaian  kayu dibandingkan dengan tungku tradisional, bahan bakar biomassa (ranting, daun kering, briket, tempurung kelapa),  kompor  ramah  lingkungan  yang  terjangkau,  lingkungan  memasak  yang  lebih  sehat  khususnya untuk ibu dan anak, yang rentan terhadap gangguan saluran pernapasan yang diakibatkan asap tebal dari tungku tradisional, dan menghidupkan industri rumahan untuk kompor, menciptakan lapangan kerja.

## F. Komponen Kompor Biomassa
1. Reaktor Bagian reaktor berfungsi sebagai tempat bahan bakar biomassa dan tempat dimana proses gasifikasi dan combustion berlangsung. Bagian reaktor ini terdiri dari dua lapis silinder seng yaitu tabung luar dan tabung dalam.
2.  Lubang  udara  Kompor  biomassa  gasifikasi  terdapat  dua  jenis  lubang  udara  yaitu  lubang  udara primer dan lubang udara sekunder. Lubang udara primer mempunyai fungsi membantu proses pembakaran gasifikasi yang akan menghasilkan gas. Lubang udara sekunder mempunyai fungsi pembentukan gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi biomassa.
3.  Burner  Burner  berfungsi  sebagai  tempat  berlangsungnya  pembakaran  gas  hasil  gasifikasi  yang digunakan  untuk  memasak,  burner  juga  merupakan  tempat  masuknya  udara  sekunder  untuk  membantu pembakaran gas. Karena itu burner juga merupakan tempat menaruh wajan atau panic.
4. Blower Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu.

## G. Konversi Biomassa Menjadi Energi
Ada beberapa teknologi konversi yang dilakukan untuk mengubah biomassa menjadi energi, antara lain :
1. Densifikasi
Densifikasi adalah teknik konversi energi biomassa menjadi pellet atau briket. Pellet atau briket akan memudahkan  dalam  penanganan  biomassa.  Tujuannya  agar  meningkatkan  densitas  dan  memudahkan penyimpanan dan juga pengangkutan. Proses ini juga dapat meningkatkan nilai kalori per unit volume, mempunyai ukuran dan kualitas yang seragam.

## 2. Kerbonasasi
Karbonisasi  merupakan  suatu  proses  untuk  mengkonversi  bahan  organik  menjadi  arang  atau  biasa disebut pengarangan. Pada proses karbonisasi akan melepaskan zat yang mudah terbakar seperti CO, CH4, H2, formaldehid, methana, formik dan acetil acid serta zat yang tidak terbakar seperti CO2 dan H2O. Gas gas  yang  dilepaskan  pada  proses  ini  mempunyai  nilai  kalor  yang  tinggi  dan  dapat  digunakan  untuk memenuhi kebutuhan kalor pada proses karbonisasi.
3. Pirolisis
Pirolisis  atau  bisa  disebut  thermolisis  adalah  proses  dekomposisi  kimia  dengan  menggunakan pemanasan  tanpa  kehadiran  oksigen.  Proses  ini  sebenarnya  bagian  dari  proses  karbonisasi  yaitu  proses untuk  memperoleh  karbon  atau  arang,  tetapi  sebagian  menyebut  pada  proses  pirolisis  merupakan  high temperature carbonization yaitu lebih dari 500 o C. Proses pirolisis menghasilkan produk berupa bahan bakar padat yaitu karbon, cairan beberapa campuran tar cair dan beberapa zat lainnya. Produk lain adalah berupa gas karbon dioksida (CO2 , methana (CH4) dan beberapa gas yang memiliki kandungan kecil. Terdapat beberapa  cara  memanfaatkan  energi  yang  tersimpan  dalam  biomassa  melalui  pirolisis.  Pembakaran langsung  adalah  cara  yang  paling  tua  digunakan.  Biomassa  yang  dibakar  dapat  langsung  menghasilkan panas tetapi cara ini hanya mempunyai efisiensi sebesar kurang lebih 10 %.
4. Anaerobic Digestion
Proses  anaerobic  digestion  adalah  proses  dengan  melibatkan  mikroorganisme  tanpa  kehadiran  oksigen dalam  suatu  digester.  Proses  ini  menghasilkan  gas  produk  berupa  methana  (CH4)  dan  karbon  dioksida (CO2) serta beberapa gas yang jumlahnya kecil. Proses ini bisa diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu anaerobic  digestion  kering  dan  basah.  Perbedaan  dari  kedua  proses  anaeribic  ini  adalah  kandungan biomassa dalam campuran air. Pada anaerobic kering memiliki kandungan biomassa kurang dari 15 %.

## H. Gasifikasi
Gasifikasi  adalah  salah  satu  proses  perubahan  yang  bertahap  dari  bahan  bakar  padat  dengan ketersediaan oksigen yang terbatas sehingga gas yang dihasilkan masih berpotensi untuk terbakar, dimana hampir semua bahan organik dari biomassa diubah menjadi gas bahan bakar yang netral dan bersih (Faaji, 2006).  Gasifier  biomassa  merupakan  suatu  sistem  yang  mengubah  biomassa  padat  menjadi  gas  dan membakarnya  dengan  cara  yang  dapat  dikontrol  melalui  pengaturan  suplai  udara  (Roth,  2011).  Secara global gasifikasi diklasifikasikan menjadi: up draft, downdraft, dan Crossdraft (Quakk et al., 1999).
I. Komponen-komponen Biomassa
1. Reaktor
Bagian reaktor berfungsi sebagai tempat bahan bakar biomassa dan tempat dimana proses gasifikasi dan combustion berlangsung. Bagian reaktor ini terdiri dari dua lapis silinder seng yaitu tabung luar dan tabung dalam.

## Gambar 7 Reaktor
2. Lubang Udara
Kompor  biomassa  gasifikasi  terdapat  dua  jenis  lubang  udara  yaitu  lubang  udara  primer  dan  lubang udara  sekunder.  Lubang  udara  primer  mempunyai  fungsi  membantu  proses  pembakaran  gasifikasi  yang akan menghasilkan gas. Lubang udara sekunder mempunyai fungsi pembentukan gas yang dihasilkan dari proses gasifikasi biomassa.
Gambar 8 Lubang Udara Dalam
Gambar 9 Lubang Udara Luar
3. Burner
Burner  berfungsi  sebagai  tempat  berlangsungnya  pembakaran  gas  hasil  gasifikasi  yang  digunakan untuk memasak, burner juga merupakan tempat masuknya udara sekunder untuk membantu pembakaran gas. Karena itu burner juga merupakan tempat menaruh wajan atau panci.
4. Body
Body berfungsi sebagai tempat atau wadah yang menopang seluruh komponen yang ada pada kompor biomassa.
Gambar 10 Body
Metodologi Penelitian
Gambar 1 Diagram Alur Tahap Perencanaan

## Hasil
• Hasil Desain
1. Gambar Teknik Kompor Biomassa Tampak Depan dan Samping
Gambar 2 Pandangan Atas dan Samping Kompor Biomassa Keterangan : satuan dalam cm
2. Gambar Teknik Kompor Biomassa Tampak Atas dan Bawah

## Gambar 3 Pandangan Atas dan Bawah Kompor Biomassa
• Hasil Simulasi Analisa Udara
Berikut  merupakan  hasil  simulasi  menggunakan  aplikasi  Ansys  terhadap  kompor  Biomassa.  Dapat dilihat  dari  Gambar  4  bahwa  kecepatan  distribusi  aliran  udara  pada  Kompor  Biomassa  dimana  udara merupakan salah satu syarat dalam pembakaran.Dapat dilihat bahwa kecepatan tertinggi kecepatan udara pada saluran masuk udara dibagian bawah lalu menyebar merata ke bagian tabung dan body kompor.
Dapat  dilihat  juga  bahwa  pada  silmulasi  tekanan  udara  pada  kompor  hampir  sama  dengan  pada simulasi kecepatan udara dimana pada bagian saluran udara bagian bawah nilai tekanan nya merupakan yang terbesar lalu menyebar merata kebagian tabung kompor.

## Gambar 5 Hasil Simulasi Tekanan Udara pada Kompor
Dari  Gambar  6  dapat  diketahui  wilayah  inti  aliran  fluida  didalam  kompor.  Perputaran  aliran  udara yang didalam kompor untuk proses pembakaran.

## Gambar 6 Hasil Simulasi Wilayah Aliran Fluida
• Hasil Perhitungan Spesifikasi Kompor
1. Menghitung Volume Tabung
D = 40 cm
T = 50 cm
V = (3,14 x 20 x 20 x 50)cm V = 62,4 𝑚 3 2. Menghitung Panas Pembakaran Q = m batok kelapa x Cp batok kelapa Q = 2kg x 0,17 KJ/kg Q = 0,34 KJ

## Kesimpulan
1. Desain  kompor  biomassa  berbahan  bakar  tempurung  kelapa  menggunakan  software  solidwork menunjukkan hasil kompor biomassa sudah efektif.
2. Analisa  laju  aliran  fluida  pada  kompor  biomassa  menggunakan  software  Ansys  menunjukkan tersirkulasi dengan baik.
3. Hasil perhitungan panas pembakaran pada kompor biomassa adalah Q = 0,34 KJ.

## Daftar Pustaka
[1] Febrianto, “Pirolisis Serbuk Gergaji Secara Batch”, Laporan Penelitian Proses Kimia, Jurusan Teknik Kimia, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta, 1999.
[2] Hambali, E, Siti, M., Armansyah, H.H., Abdul, W.p. dan Roy,H. Teknologi Bioenergi, Argo Media Jakarta, 2007.
[3] G,  Pari.  “Teknologi  Alternatif  Pemanfaatan  Limbah  Industri  Pengolahan  Kayu”,  Makalah  M.K. Falsafah Sains, Program Pasca Sarjana IPB, Bogor, 2002.
[4] Geonadi,  D.H,  Wayan  R.  Susila,  dan  Isroi,  “Pemanfaatan  Produk  Samping  Kelapa  Sawit  Sebagai Seumber Energi Alternatif Terbarukan”, 2007.
[5] Armando, Rochim dan Suryo W.P., “Membuat  Kompor Tanpa  BBM”, Penebar Swadaya, Jakarta, 2005.
[6] Kurniawan, Oswan dan Marson, “Superkarbon Bahan Bakar Alternatif Pengganti Minyak Tanah dan Gas”, Penebar Swadaya, Jakarta, 2008.
[7] A.T.  Belonio, Rice  Husk  Gas  Stove  Handbook. ,  Appropiate  Technology  Center,  Department  of Agriculturan  Enggineering  and  Environmental  Management,  Collage  of  Agriculture,  Central Philippine University, Iloilo City. Philippines, 2005.
[8] https://www.google.com/amp/s/amp.kompas.com/skola/read/2021/08/23/131500669/apa-itu- kompor-briket
[9] http://arti-definisi-pengertian.info/pengertian-dan-jenis-kompor/
[10]  https://www.pertanian.go.id/produksi-kelapa-menurut-provinsi-di-indonesia,2017-2021/ mn