## PENINGKATAN KINERJA KOMPOR SURYA TIPE KOTAK DENGAN PENAMBAHAN CERMIN REFLEKTOR

## Abdul Muin 1)
1) Jurusan Teknik Mesin, Universitas Tridinanti Palembang Jl. Kapten Marzuki No. 2446 Kamboja Palembang

## ABSTRAK
Pengujian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  dari  penambahan  cermin  reflektor terhadap  kinerja  dari  kompor  surya  tipe  kotak.  Metode  yang  digunakan  dalam  pengujian  ini  adalah eksperimental.  Pengujian  dilakukan  di  Laboratorium  Konversi  Energi  Teknik  Mesin  Universitas Tridinanti  Palembang.  Penelitiaan  dilakukan  pada  kompor  surya  tipe  kotak  dengan  3  cermin  reflector. Kompor surya ini di uji untuk memanaskan air sebanyak 0,7 Liter air. Pengujian yang dilakukan untuk mendapatkan  kinerja  kompor  adalah  dengan  menggunakan  satu  cermin,  kemudian  berikutnya dilakukan dengan penambahan 2 cermin pada posisi kiri dan kanan kompor surya. Dari hasil pengujian diperoleh  hasil  untuk  kompor  surya  cermin  tunggal  diperoleh  temperatur  yang  tertinggi  dalam  proses pemanasan air yaitu 80.2 o C,  daya  kompor  sebersar  486.66  Watt.  Sedangkan  pengujian  dengan  penambahan  cermin temperature  yang  tercapai  adalah  83.4 o C  dan  daya  kompor  518.02  Watt.  Efisiensi  kompor  tertinggi diperoleh  untuk  cermin  tunggal  adalah  sebesar  9,89  %,  sedangkan  efisiensi  dengan  penambahan cermin sebesar  17.36 %.
Kata kunci :Kompor Surya Tipe Kotak, Cermin tunggal, Penambahan 3 cermin reflektor

## 1. PENDAHULUAN
Diakhir-akhir  abad  ini  para  ahli  energi  terus menerus  berusaha  menemukan  energi  pengganti yang  murah  dan  ramah  lingkungan.  Hal  ini disebabkan  oleh  semakin  masifnya  penggunaan bahan  bakar  fosil  sehingga  membuat  cadangan persediaan energi dunia semakin menipis. Jika tidak mendapatkan  alternatif  bahan  bakar  lain  maka dimasa  mendatang  krisis  energi  akan  semakin parah.  Sumber  energi  alternatif  menjadi  pilihan yang  banyak  diteliti  yaitu  energi  baru  terbarukan, yang meliputi air, angin, gelombang laut dan energi matahari.  Energi  matahari  walaupun  digunakan secara  terus  menerus  tidak  akan  pernah  habis, sangat  melimpah  dan  dapat  dipergunakan  secara bebas.  Disamping  itu  energi  matahari  sangat menguntungkan dibandingkan energi dari fosil, yaitu karena  energi  surya  lebih  ramah  lingkungan.  Maka dalam  penelitian  ini,  penulis  akan  meneliti  Uji peningkatan  kinerja  kompor  surya  tipe  kotak dengan  penambahan  cermin  reflektor.  Dengan adanya  pengujian  ini  maka  akan  diketahui  dan diperoleh efisiensi kompor surya serta daya kompor. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mendapatkan  hasil peningkatan kinerja kompor dengan cara penambahan cermin reflektor, dengan penambahan reflektor ini diharapkan menghasilkan efisiensi yang tinggi waktu serta pendidihan lebih cepat.

## 1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan  latar  belakang  di  atas,  maka permasalahan  dalam  penelitian  dapat  dirumuskan sebagai berikut :
1.1.1 Berapa  lama  waktu  pemanasan  yang  akan dicapai  untuk  setiap  kompor  surya  yang  di uji.
1.1.2 Berapa  besar  jumlah  kalor  dan  efisiensi yang  dibutuhkan  dalam  proses  pemanasan tersebut.

## 1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan  dalam  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  waktu  lama  proses  pemanasan  dan untuk  mengetahui  laju  kebutuhan  kalor  pemanasan serta besar efisiensi masing-masing kompor surya.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Pendahuluan
Kompor  surya  kotak  ( Solar  Box  Cooking ) sangat  sederhana.  Kompor  surya  tipe  kotak  ini memiliki  sejarah  panjang  sejak  abad  ke  18  ketika Nicholas-de-Saussure  pertama  sekali  membuat kompor surya tipe tersebut. Kompor surya tipe kotak dalam  aplikasinya  memanfaatkan  dua  sinar  yaitu sinar  radiasi  langsung  dan  baur.  Sinar  radiasi langsung  biasanya  langsung  dikonsentrasikan  ke objek  yang  dipanaskan  misal  panci  dan  lain-lain. Sinar baur  adalah sinar  yang diterima objek secara tidak langsung melalui reflektor. Pengujian-
pengujian  terhadap  performa  kompor  surya  telah banyak  dilakukan  dengan  permasalahan  yang beragam.  Ada  beberapa  peneliti  yang  telah mengadakan eksperimen terhadap pengaruh orientasi  reflektor  terhadap  kerugian  panas  dari konsentrasi kompor surya. Penilaian Kinerja kompor surya  di  nilai  dari  besarnya  Efisiensi  yang  dapat dihasilkan.  Efisiensi  kompor  surya didefinisikan sebagai  perbandingan  energi  yang  dihasilkan dengan energi yang digunakan.

## 2.1 Kompor Surya Tipe Kotak ( Solar Box
Cookers ) Kompor  surya  tipe  kotak  ( Solar  Box  Cooker ) dibuat  berupa  kotak  yang  dilapisi  material  isolasi dan  dibagian  permukaan  atas  diberi  medium transfaran  seperti  kaca  atau  plastik.  Sifat kerja  dari kompor  surya  tipe  kotak  ini  berfungsi  menciptakan efek  rumah  kaca  ( greenhouse  effect ).  Kemampuan kompor  surya  mengumpulkan  cahaya  matahari secara  langsung  ke  kompor  surya  adalah  berasal dari  bagian  kolektor  dan  absorber  yang  diarahkan ke  matahari.  Reflektor  dapat  dibuat  dari  berbagi material yang mampu merefleksikan radiasi matahari  masuk  ke  dalam  kotak  kompor  melalui kaca transfaran.

## 2.1.1 Isolasi/Penyekatan
Untuk  menjaga  Suhu  di  dalam  kotak  tetap tinggi  saat  memasak,  dinding-dinding  kotak  dan dasar  harus  diberi  isolator  panas  yang  baik  ( heat isolation ).  Termasuk  isolator  yang  baik  adalah  : aluminium  foil  ( radiant  reflector ),  fiberglass, rockwool,  cellulose,  dan  wool.  Seluruh  bagian kompor  surya  harus  diberi  isolator  untuk menimalkan  kerugian  panas  konduksi  dari  dalam keluar  kotak,  dengan  kerugian  panas  keluar  kecil mengakibatkan tempertur masak menjadi tinggi.

## 2.1.2 Bahan Transfaran
Bagian  atas  permukaan  kotak  kompor harus  diberi  bahan  transfaran  yang  langsung menghadap  arah  matahari.  Pemasangan  bahan transfaran  ini  menyebabkan  efek  rumah  kaca ( greenhouse  effect )  di  dalam  kotak.  Bahan trasfaran  yang  umum  digunakan  adalah  kaca ( glass ) atau plastik yang tahan panas.

## 2.2 Prinsif  Dasar  Pemanasan  Dalam  Kotak Kompor Surya
Dasar  prinsif  kerja  kompor  surya  tipe  kotak adalah menaikkan panas untuk proses pemasakan, memurnikan  air  atau  juga  untuk  mensterilkan peralatan-peralatan.  Kemampuan  ini  disebabkan karena bagian dalam kotak mendapat energi panas dari  matahari.Sinar  matahari  secara  langsung  dan dipantulkan  memasuki  kotak  melalui  permukaan kaca  (gambar  1),  kemudian  mengubahnya  menjadi energi  panas  oleh  bagian  absorber  berupa  pelat  di cat  hitam.  Kenaikan  Suhu  ini  terus  terjadi  hingga sampai  terjadi  kesetimbangan  energi  yang  yang
sama  besar  dengan  solar  heat  gain  yang  terjadi didalam kotak sampai Suhu cukup untuk memasak.
Prinsif-prinsif pemanasan pada kompor surya, meliputi  :  Panas  yang  berguna.  ( Heat  gain ),  Panas yang hilang ( Heat loss ) dan Panas yang tersinpan ( Heat storage )

## Gambar 1. Distribusi Energi Panas Di Dalam
Kompor
2.2.1 Energi  surya  yang  diserap  oleh  kompor surya tipe kotak :
 Intensitas  radiasi  surya  yang  terukur  oleh solarymeter adalah:
I total = ∫ I (t)dt
2 1
………………(1)
Atau dapat juga ditentukan dengan persamaan : 𝑄 𝑢 +   𝑄 𝑙 = 𝐼 𝑇 𝐴 𝑐 (𝜏𝛼) 𝑒 … … …….(2) Dimana : Q u =  Energi  berguna  yang  dihasilkan kompor surya tipe kotak (kJ)
Q l =    Energi  hilang      dari  kompor  surya tipe kotak (kJ)
I T =    Total  energy  surya  Radiasi  Surya (W/m 2 ) A c =  Luas  permukaan  serap  kompor  surya tipe kotak (m 2 )
(τα) e = transmisivitas dan absorbsivitas
2.2.2 Energi  berguna  dari  kompor  surya  tipe kotak dapat dihitung berdasarkan :
𝑄 𝑢 = 𝐴 𝑐 [𝐼 𝑇 (𝜏𝛼) 𝑒 − 𝑈 𝐿 (𝑇 3 − 𝑇 1 )] (3) Dimana : U L =  Koefisien  kehilangan  panas  kompor  surya tipe kotak ( W/m 2 C) T 3 = Suhu rata-rata plat absorber (C) T 1 = Suhu udara di dalam ruang kompor (C)
Harga  Q u diatas  dapat  juga  ditentukan  oleh persamaan :
𝑄 𝑢 =   𝑚̇ 𝐶 𝑃 (𝑇 𝑎ℎ − 𝑇 𝑎𝑤 ) ………(4) Dimana : m   = laju aliran massa fluida (kg/s) C p = panas air (J/kg. o C) T ah = Suhu air akhir ( o C) T aw = Suhu awal air ( o C) T   = Waktu (detik)

## Energi
Matahari
Efek rumah kaca

## 2.2.3 Efisiensi Kompor surya tipe kotak
Efisiensi  kompor  surya  tipe  kotak  pelat  datar diperoleh  dari  hasil  kesetimbangan  energi  pada kondisi tunak yang terjadi pada sistem, didefinisikan sebagai  perbandingan  antara  panas  yang  berguna dari kompor surya tipe kotak dengan intensitas dari radiasi surya, yaitu :
 E fisiensi ( η )
η = Qu ITAC ……………………(5)
Dimana : Q u =  Energi aktual yang   terpakai I T =  Total  radiasi  energi  surya  yang  sampai ke  kompor  surya  tipe  kotak  perluas Satuan
A c = Luas permukaan penyerap panas

## 2.2.4 Daya Kompor Surya
Daya  untuk  memasak  pada  kompor  energi surya dapat dihitung dengan persamaan :
𝑃 = 𝑇𝑎ℎ− 𝑇𝑎𝑤 𝑡 𝑚 𝑎 . 𝑐 𝑎 ... … ….(7)
Dimana : P   = Daya Memasak (w).
T ah = Suhu akhir air ( o C) T aw = Suhu awal air ( o C) t    = waktu (s). m a = massa air (kg).
C a = Kapasitas Panas air (4.200 kJ/kg K).

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## 3.1 Perancangan Kompor Surya
Dalam perancangan kompor surya tipe kotak seperti  terlihat  pada  gambar  2.2  penelitian diutamakan memperbaiki kinerja secara keseluruhan.  Kompor  yang  dibuat  diharapkan memiliki  kemampuan  yang  lebih  baik  dari  kompor yang dibuat secara tradisional. Luasan variasi pelat yang  membentuk  absorber  pada  penelitian  ini  tidak memiliki  luas  yang  sama  untuk  masing-masing absorber  setiap  kompor,  perbedaan  utama  adalah hanya  pada  bentuk  masing-masing  aborber  yaitu berbentuk tirus, setengah melingkar dan  kotak.
Gambar 2. Kompor Surya Tipe Kotak Dengan Tambahan Cermin Reflektor
Parameter  yang  ditentukan  dalam  perancangan meliputi :
- Massa air yang akan dididihkan (M) = 700 gram
- Suhu awal air (T i ) = 28 – 30 o C - Suhu akhir air diingingkan (T o ) = 100 o C - Spesifik panas air pada tekanan konstan (c p )  = 4.200 KJ/Kg.K
- Waktu  diharapkan  mendidih  (t)  =  3600  detik  (1 jam)
- Rata-rata  energi  radiasi  surya  (Ir)  =  600 –  700
W/m 2 - Diassumsikan  efisiensi  overall  kompor  (η ov )  = 0,25 – 0,35 - Suhu udara luar (T a )  = 33 o C - Suhu pelat absorber diassumsikan =  (110 –
130) o C
- Diassumsikan  kerugian  panas  keluar  kotak  (q l ) = 15% I r
Kotak kompor dibuat berukuran (0,5m x 0,5m) dengan  tinggi  didepan  0,26  m  dan  dibagian belakang  0,35m.  Absorber  terbuat  dari  pelat aluminium  yang  di  cat  hitam  dengan  luas  dibagian dasar  masing  (0,16m  x  0,43m),  (0,25m  x  0,38m) dan  (0,30m  x  0,43m),  untuk  mengurangi  kerugian panas  dipergunakan  isolasi  dengan  tebal  6  cm ditempatkan  dibagian  bawah  dan  dibagian  sisi-sisi kiri dan kanan.
Sebuah  panel  cermin  datar  dengan  tebal  3  mm berukuran  0,43m  x  0,43m  diletakan  dibagian  sisi atas  kotak  sebagai  reflektor  energi  radiasi  surya. Reflektor  bertujuan  untuk  meningkatkan  jumlah radiasi  surya  yang  masuk  kedalam  kotak  dan ditangkap oleh absorber, dengan demikian keberadaan  reflektor  dapat  meningkatkan  efisiensi kompor surya. Dibagian permukaan atas kotak

## 3.2 Set-Up Peralatan dan Pengujian
Pengujian  dilakukan  pada  masing-masing kompor  dilakukan  mulai  pukul  10.00  pagi  hingga 14.00 Wib sore. Peralatan bantu pengujian meliputi; alat  sensor  suhu  dengan  menggunakan  kawat termokopel  tipe  K  dengan  range  kemampuan membaca  Suhu  mulai  dari  -50 o C hingga  Suhu 150 o C  dipasang  pada  beberapa  titik  didalam  kotak kompor  untuk  mendeteksi  suhu  dititik  tersebut. Kawat  termokopel  dipasang  pada  permukaan  luar kaca,  wajan  dibagian  dinding  luar,  air  didalam wajan,  ruang  dalam  kotak  serta  udara  ambient. Pengambilan data Intensitas energi surya mengunakan  alat  ukur  solarimeter,  alat  ini  mampu langsung  membaca  secara  digital  besarnya  energi intensitas surya yang sampai ke permukaan bumi.

## 3.3 Metode Pengambilan Data
Metode  pengambilan  data  yang  dilakukan dalam penelitian ini adalah :
3.3.1 Studi  lapangan  yaitu  dengan  mengambil data  secara  langsung  terhadap  objek  yang akan  diamati.  Dicatat  langsung  pada  lokasi penelitian  guna  mendapatkan  data-data yang dibutuhkan.
3.3.2 Studi  pustaka  dilakukan  dengan  literatur- literatur  yang  relevan  berkaitan  dengan masalah yang akan dibahas.
3.4 Prosedur Penelitian
Variable penentu besarnya perhitungan efisiensi  dan  daya  kompor  surya  tipe  kotak  adalah jumlah  energi  panas  matahari  masuk  kedalam kotak.  Langkah-langkah  yang  dilakukan  dalam pengujian alat ini adalah sebagai berikut :
3 Mempersiapkan kompor surya tipe kotak.
4 Volume  air  yang  akan  didihkan  sebanyak  700 mL.
5 Memasang Peralatan, termokopel, dan alat ukur radiasi matahari.
6 Mencatat  semua  data  meliputi,  T.ruang  (T 1 ), T.air (T 2 ), T.plat (T 3 ), dan ukur intensitas energi matahari pada alat kompor surya tipe kotak.

## 4. PERHITUNGAN DAN ANALISA
Dari data hasil pengujian dilakukan perhitungan  untuk  dapat  mengetahui  performance kompor  surya  dan  hasil  perhitungan  digambarkan dalam bentuk grafik-grafik dibawah ini :

## 4.1 Grafik Radiasi Energi Matahari

## Grafik 3. Radiasi Energi Matahari
4.2 Grafik Kenaikan Temperatur Air
Grafik 4. Kenaikan Temperatur Air Dalam Kompor Kotak

## 4.3  Grafik Daya Kompor Surya
Grafik 5. Daya Kompor Surya

## 4.4  Grafik Efisiensi Kompor Surya

## Grafik 6. Efesiensi Kompor Surya
4.5    Analisa Grafik :
Dari  hasil  pengujian  dapat  di  analisa. Pengujian  kompor  surya  tipe  kotak  dengan  cermin tunggal  dan  kompor  surya  tipe  kotak  dengan penambahan 3 cermin reflektor :
4.5.1 Dapat  dilihat  dari  grafik  1,  dimana  Suhu  air pada  kompor  surya  tipe  kotak  dengan penambahan  3  cermin  reflektor  lebih  tinggi dibandingkan  kompor  surya  tipe  kotak dengan  cermin  tunggal.  Dilihat  grafik  Suhu air  kompor  dengan  3  cermin  lebih  cepat mendidihkan  air  waktu  tertinggi  pada  jam 12.35  suhu  air  83.4  dibandingkan  kompor cermin  tunggal  waktu  tertingi  pada  jam 12.35 suhu air 80.3
4.5.2 Dapat  dilihat  dari  grafik  2,  dimana  Suhu  air pada  kompor  surya  tipe  kotak  dengan penambahan  3  cermin  reflektor  lebih  tinggi dibandingkan  kompor  surya  tipe  kotak dengan  cermin  tunggal.  Dilihat  grafik  Suhu air  kompor  dengan  3  cermin  lebih  cepat mendidihkan  air  waktu  tertinggi  pada  jam 12.35  suhu  air  83.4  dibandingkan  kompor cermin  tunggal  waktu  tertingi  pada  jam 12.35 suhu air 80.3
4.5.3 Dapat  dilihat  dari  grafik  3,  dimana  Daya kompor  (P)  pada  kompor  surya  tipe  kotak dengan  penambahan  3  cermin  reflektor lebih tinggi dibandingkan kompor surya tipe kotak  dengan  cermin  tunggal.  Dilihat  grafik daya kompor pada kompor dengan
penambahan 3 cermin dari hasil perhitungan  daya  kompor  yang  dihasilkan besaran  nya  518.02  (Watt)  dan  waktu tertinggi  pada  jam  12.35  lebih  besar  hasil perhitungan  dibandingkan  kompor  cermin tunggal besarnnya 486.66 (Watt) dan waktu tertinggi pada jam 12.35
4.5.4 Dapat  dilihat  dari  grafik  4,  dimana  Efisiensi kompor  pada  kompor  surya  tipe  kotak dengan  penambahan  3  cermin  reflektor lebih tinggi dibandingkan kompor surya tipe kotak  dengan  cermin  tunggal.  Dilihat  grafik Efisiensi  kompor  pada  kompor  dengan penambahan 3 cermin dari hasil perhitungan Efisiensi yang dihasilkan besaran  nya  17.36  %  dan  waktu  tertinggi pada jam 13.00 lebih besar hasil perhitungan  dibandingkan  kompor  cermin tunggal  besarnnya  9.89  %  dan  waktu tertinggi pada jam 13.00

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Berdasarkan  pengujian  dan  penelitian  yang telah  dilakukan  dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan kompor  surya  tipe  kotak  dengan  penambahan cermin reflektor ini sebagai berikut :
5.1.1 Selama  pegujian  dilaksanakan  pada  alat kompor surya tipe kotak terjadi peningkatan temperatur, suhu ruang, suhu air, suhu plat, dan  intensitas  radiasi  matahari.  dan  hasil perhitungan  dan  analisa  data  menunjukkan terjadinya  peningkatan  pada  daya  kompor (P).  Daya  kompor  (P)  maksimum  yang dihasilkan  kompor  surya  tipe  kotak  pada jam  12.35  wib  sebesar  518.02  Watt  untuk kompor  penambahan  3  cermin,  dan  daya maksimum  cermin  tunggal  pada  jam  12.35 wib sebesar 486.66 Watt.
5.1.2 Efisiensi  yang  tertinggi  dihasilkan  kompor surya  tipe  kotak  diambil  pada  jam  12.35  sd 13.00 wib yaitu 10.81 % - 17.36 %. Efisiensi dihasilkan oleh
kompor dengan penambahan cermin
lebih
tinggi dibandingkan  kompor  surya  cermin  tunggal yaitu sekitar 7.74 % - 9,89 %. Efisiensi rata- rata 7.74% dan 10.81 %.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Archie  W.  Culp  Jc.  Ir.  Irwin  Sitompul,  M.  Eng.. Prinsip-Prinsip
Konversi Energ i ,1991. Penerbit Airlangga Jakarta.
2.  Dewan Riset Naional. Agenda Riset Nasional. 2009
3.  H  P  Garg,  J Prakash. Solar  Energy Fundamentals  and  Applications .  2004.  Tata McGraw-Hill  Publishing  Company  Limited,  New Delhi.
4.  Ismail  Isa  Rikoko,  Dr.  Isa  Garba, Comparative Analysis  on  Solar  Cooking  Using  Box  Type Solar  Cooker  With  Finned  Cooking  Pot . 2013.  Internal  Jurnal  of  Modern  Research (IJMER)  Vol.  3,  Issue,  May-June.  Pp-1290- 1294.
5.  John  A.  Duffie,  William  A.  Beckman, Solar Engineering  of  Thermal  Processes .  Fourtt Edition.  2013.  Published  by  John  Wiley  and sons, Inc. Hoboken, New Jersey Canada
6.  Mills  A,F., Heat  Transfer ,2004.  Prentice  Hall, New Jersey.
7.  Reynold,  Perkins.. Termodinamika  Teknik. 1996. Edisi kedua, Erlangga Jakarta.
8.  R.  S.  Mishra,  S.  P.  Prakash., Evaluation  of solar  cooker  thermal  performance  using different
insulating materials ,1984. International  Journal  of  Energy  Research  vol.8 (4): pp. 393-396.
9.  S.C.  Mullick,  T.C.  Kandpal  dan  K.  Saxena. Thermal  Test  Procedur  For  Box  Type  Solar Cookers. 1987.  Indian  Institue  of  Technology. Delhi,  New  Delhi.  Solar  Energi  Vol.  39,  No.  4, pp353-360.
10.  Sri  Shali  Habibulla. Non-Conventional  Energy Sources ,  2005,  State  Institute  of  Vocational
Education, Govt. Of Andhra Pradesh,
Hyderabad