## PERANCANGAN KOMPOR LISTRIK BERBASIS PANEL SURYA TERHADAP PENGARUH PANJANG COIL
Moh. Wahyu Aminullah 1 , Haryadi 2 , dan Dina Fitria 3 1,2,3 Teknik Elektro,Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Jln. Kapten Marzuki No.2446 Palembang 30129 INDONESIA Email : 1 m.wahyuaminullah@gmail.com, 2 haryati_djoni@yahoo.co.id, dan 3 chiwadina@gmail.com
Abstract — Solar  energy  can  be  obtained  easily  and  free  of charge, but  the  conversion  results  are  not  entirely  easy  and  free. In this  study  we  tried  to  develop  alternative  energy  from  sunlight  or solar panels as an energy source that can produce electrical energy (DC)  as  an  energy  source  for  electric  stoves.  The  induction  electric stove was self-assembled in this study with a cross-sectional area of 10 cm 2 . In testing the induction electric stove was used to heat water for  15  minutes.  The  test  was  carried  out  from  09:00  –  15:00  for  3 days  using  a  coil  with  various  coil  lengths  (1m,  2m,  and  3m).  The results  showed  that  the  coil  length  of  1  m  resulted  in  the  lowest inductance value of 125.6 x 10 -9 H, and the lowest power of 119,025 Wh. While the coil with a length of 3 m produces the best inductance value  of  376.8  x  10 -9 H,  and  the  best  power  of  125.235  Wh.  The results showed that the greater the coil length value, the greater the inductance and power generated.
Intisari—  Energi  Matahari  dapat  diperoleh  dengan  mudah dan  gratis,  namun  hasil  konversinya  tidak  sepenuhnya  dapat diperoleh  dengan  mudah  dan  gratis.  Dalam  penelitian  ini  kami mencoba  mengembangkan  energi  alternatif  dari  sinar  matahari atau  panel  surya  sebagai  sumber  energi  yang  dapat menghasilkan  energi  listrik  (  DC  )  sebagai  sumber  energi  bagi kompor  listrik.  Kompor  listrik  induksi  dirakit  sendiri  dalam penelitian  ini  dengan  luas  penampang  10  cm2.Pada  pengujian kompor listrik induksi digunakan untuk memanaskan air selama 15  menit.  Pengujian  dilakukan  dari  jam  09:00  –  15:00  selama  3 hari  menggunakan  Coil  dengan  variasi  panjang  coil  (1  m,  2  m, dan  3  m).  Hasil  penelitian  menunjukkan  Panjang  Coil  1  m menghasilkan  nilai  induktansi  terendah  sebesar  125,6  x  10 -9 H, dan Daya terendah sebesar 119.025 Wh. Sedangkan Coil dengan panjang 3 m menghasilkan nilai induktansi terbaik sebesar 376,8 x 10 -9 H, dan Daya terbaik sebesar 125,235 Wh. Hasil penelitian menunjukkan  bahwa  semakin  besar  nilai  panjang  coil  maka akan meningkatkan nilai induktansi dan daya yang dihasilkan.
Kata  Kunci—  Perancangan,  Instalasi,  Panel  Surya,  Energi, Kompor listrik.

## I. P ENDAHULUAN
Salah  satu  faktor  utama  yang  mempengaruhi  jumlah konsumsi  energi  di  seluruh  dunia  dan  emisi  gas  rumah  kaca adalah memasak. Memasak dengan tenaga surya adalah solusi yang  tepat  karena  murah  dan  dapat  dikembangkan  dalam teknologi  memasak  dengan  tenaga  surya[1].  Pemanfaatan teknologi  panel  surya  dapat  menggunakan  baterai  atau  tidak untuk storage  energy .  Penilaian  manfaat  baterai  individu  dan komunitas  untuk  pelanggan  dan  utilitas[2].  Memasak  dengan listrik berdasarkan sumber terbarukan dan perangkat memasak
yang sangat efisien dapat mewakili pilihan yang berkelanjutan dan  andal  untuk  mencapai  akses  universal  ke  fasilitas memasak  bersih  dan  lebih  hemat  biaya  daripada  LPG  [3]. Teknologi  memasak  menggunakan  listrik  tenaga  surya  yang terisolasi  memberikan kenyamanan teknologi memasak yang lebih aman bagi penggunanya, serta bagi lingkungan lokal dan global[4].
Metode  eksperimen  dengan  uji  perebusan  air  untuk mengetahui  efisiensi  termal  kompor  listrik.  Eksperimen dilakukan  pada  berbagai  macam  kompor  listrik  induksi. Kompor koil listrik 300 W memiliki efisiensi  sebesar 32,43% untuk  waktu  pemanasan  55,9  menit[5].  Pemanasan  induksi strip  logam  yang  tipis  akan  berpengaruh  terhadap  gangguan berat  dari  ketidakpastian  geometri  celah  udara  dan  gangguan ini dapat dikompensasi secara efisien oleh  struktur kontrol 2- degrees-of-freedom (2DOF)[6].
Pemanas  induksi  sendiri  atau  biasa  yang  disebut  induction heating  merupakan  suatu  proses  dimana  benda  yang  akan dipanaskan  diletakkan  diatas  kumparan  atau  diletakkan  di tengah-tengah  lingkaran  kumparan  yang  berbentuk  spiral. Pemanas Induksi dengan Metode Multiturn Helical Coil telah dicoba  pada  material  aluminium, copper ,  dan steel .  Material yang  paling  baik  untuk    dipanaskan  dengan  metode  induksi adalah material steel, dikarenakan kandungan magnet didalam material steel sangat  banyak  dibandingkan  aluminium  dan copper [7]. Hybrid    generator    thermoelektrik    panel    surya thin    SF    170-S    CIS  170      W  dengan      memanfaatkan perbedaan      suhu      untuk  menghasilkan  listrik  diperoleh energi  sebesar 83,56 kWh per hari dalam waktu peak hour [8]. Peralatan      boost      DC-DC  konverter  dengan  menggunakan tegangan    input    7,4  V    menghasilkan    tegangan    keluaran 99,8 V dengan beban lampu LED 5 W[9].
Penelitian  ini  dilakukan    dengan    mendesain    sebuah kompor listrik induksi berbasis panel surya.   Desain  kompor listrik induksi ini dilakukan  dengan  memvariasikan  panjang coil  (1m,2m,  dan  3  m).    Penelitian    mengenai    pengaruh panjang  coil  pada  kompor  listrik  induksi  sangat  sedikit dilakukan    sehingga    dapat      menjadi      keterbaruan      dalam penelitian   ini.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Diagram Alir Penelitian
Penelitian  ini  membahas  tentang  Pemanfaatan  energi surya  sebagai  sumber  energi  alternatif  untuk  kompor  listrik. Selain  itu  pada  penelitian  ini  akan  di  lakukan  pengujian  dan
unjuk kerja sistem yang akan menghasilkan sebuah data untuk di analisa.Adapun diagram alir prosedur penelitian di tunjukan pada gambar 1 berikut ini :
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## B. Prinsip Kompor Listrik Induksi
Pemanas  induksi  adalah  timbulnya  panas  pada  logam yang terkena induksi  medan  magnet. Pada logam timbul arus Eddy  atau  arus  pusar  yang  arahnya  melingkar  melingkupi medan  magnet  terjadinya  arus  pusar  akibat  dari  induksi magnet  yang  menimbulkan  fluks  magnetic  yang  menembus logam, sehingga menyebabkan panas pada logam[7].
Adapun  Prinsip  kerja  Kompor  induksi  menggunakan listrik untuk menghasilkan panas dapat dilihat pada Gambar 2, namun  tidak  seperti  kompor  listrik  konvensional  yang menggunakan  elemen  pemanas  yang  menghasilkan  panas karena hambatan ketika arus melewati elemen, yang biasanya berupa logam kumparan. Kompor induksi menghasilkan panas melalui  efek  osilasi  medan  magnet  yang  menginduksi peralatan  memasak  yang  terbuat  dari  bahan  feromagnetik. Getaran medan magnet disebabkan oleh arus bolak-balik yang mengalir  dalam  kumparan.  Mekanisme  panas  pada  peralatan masak  berbahan  dasar  feromagnetik  dapat  terjadi  karena munculnya  arus  eddy  di  dasar  peralatan  memasak[10].
Sedangkan  pada  Gambar  3  menunjukkan  kompor  listrik induksi yang digunakan dalam penelitian ini.

## Gambar 2. Skema Prinsip Kompor Induksi
Kompor  induksi  memiliki  efisiensi  energi  yang  lebih baik  dan  biaya  operasional  yang  lebih  rendah  dibandingkan dengan  kompor  listrik  konvensional  dan  kompor  LPG. Bahkan  berdasarkan  aspek  emisi  karbon,  kompor  induksi masih lebih unggul dari yang lain.
Kompor  listrik  induksi  dalam  penelitian  ini  dibuat sendiri  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  3.  Perancangan kompor listrik induksi ini  menggunakan resistor 470Ω. Tabel 1  menunjukkan  spesifikasi  kompor  listrik  induksi  yang digunakan dalam penelitian ini.
Gambar 3.  Kompor Listrik Induksi
Tabel 1. Spesifikasi Kompor Listrik DC 12 V
Input Voltage 12 – 30 V Max Current 20 A Kapasitor 0.33 uf 1200 V Diode 1n4007 Diode ziner 12 V Mospet IRFP 250 Toroid Induktor 200 uH 10 A Resistor 470 Ω dan 10 k Ω Coil 1, 2, 3 m Jumlah lilitan 10, 20, 30 Luas penampang 10 cm 2

## Tabel 2. Spesifikasi Solar Charge Controller
Solar Charge Controller Merk PMW Model 20 A Battery Voltage 12 V 24 V Auto Charging Current 20 A Discharging Current 10 A USB Output 5 V 3 A Size 15 cm * 7.8 cm * 3.5 cm Tabel 3. Spesifikasi Baterai Battery GS ASTRA Type GS MF 36B20R Voltage 12 V Current 35 Ah Tabel 4. Spesifikasi Dual Volt Amp Meter Digital Dual Volt Amp Meter Digital Display 0.28’’ LED Digital Display Volt Merah Display Current Biru Tegangan Operasi DC 4.5 – 30 V Pengukuran Tegangan DC 0 – 100 V Tabel 5. Spesifikasi Thermometer Digital Temperature range C -50 0 C ~ + 300 0 C Temperatur range F -58 F ~ + 572 F Temperatur accuracy 1 0 C ( 1.8 F ) Temperatur resulation 0.1 0 C ( 0.2 F ) Otomatis Mati Sendiri 10 Menit Baterai 1.5 V AG13 / LR44 ( include )
Induksi  magnet  adalah  kuat  medan  magnet  akibat adanya  arus  listrik  yang  mengalir  dalam  konduktor.  Dalam sebuah  proses  pemanasan,apabila  sebuah  coil  di  aliri  arus listrik,  maka  besarnya  daya  yang  diberikan  pada  coil  dapat dihitung berdasarkan [11]:
P = I 2 . R . t = V . I . t
R = 𝑽 𝑰
Dimana : P  =  daya yang dibutuhkan dalam  melakukan pemanasan,
I =  arus yang mengalir pada rangkaian,
R =  nilai tahanan dari coil yang digunakan, V = tegangan supply yang digunakan,
t  = lama waktu pemanasan yang dibutuhkan.
Formula  diatas  dapat  digunakan  untuk  menghitung energi yang dibutuhkan dalam melakukan pemanasan ataupun menghitung  daya  yang  mengalir  pada  beban  dalam  waktu tertentu.

## B.Arus Eddy (Eddy Current)
Eddy  current  merupakan  induksi  arus  bolak  balik  di dalam  material  konduktif  oleh  medan  magnetik  bolak  balik (yang  dihasilkan  oleh  arus  bolak  balik  tersebut).  Pada  saat arus  melalui  potongan  sebuah  kawat,  medan  listrik  akan muncul disekitar kawat tersebut.
Prinsip  kerja  Eddy  current  didasarkan  pada  hukum faraday  yang  menyatakan  bahwa  pada  saat  sebuah  konduktor dipotong, garis-garis gaya elektromotif (EMF) akan terinduksi kedalam  konduktor.  Besarnya  EMF  bergantung  pada  ukuran, kekuatan  dan  kerapatan  medan  magnet,  kecepatan  pada  saat garis-garis  gaya  magnet  dipotong,  dan  kualitas  konduktor. Eddy  current  menggambarkan  bentuk  lingkaran  dari  arus induksi  pada  konduktor.  Sedangkan  kekuatan  dari  medan magnetik  tersebut  menyatakan  jumlah  lilitan  dan  arus  dalam kumparan probe tersebut [7]

## C.Heater Metode Multiturn Helical Coil
Prinsip  heater  dengan  metode  multiturn  helical  coil adalah  model  heater  yang  digulung  secara  vertical.  Cara pemanasan  dengan  menggunakan  heater  metode  multiturn helical  coil  berbeda  dengan  pemanasan  menggunakan  heater pancake  oil.  Pada  metode  multiturn  helical  coil,  proses pemanasannya  berada  di  tengah  kumparan  coil  tersebut. Proses  pemanasan  ini  cocok  dilakukan  untuk  pemanasan batang  logam.  Adapun  dalam  membuat  desain  suatu  coil,  hal yang  harus  pertama  dihitung  adalah  jumlah  lilitannya [7]dengan menggunakan :
𝑁 = 𝑙 𝑤 𝑑 𝑐 + 𝑐 𝑝
Dimana :  N   =  jumlah lilitan pada coil kumparan kerja, L w = panjang kawat email, d c = diameter dari konduktor, c p = kelas coil yang digunakan.

## D. Perancangan rangkaian instalasi panel surya
Alat yang digunakan dalam penelitian adalah panel surya jenis monocrystalline 120 WP, Solar Charge Controller, baterai, dan kompor listrik induksi DC 12 V. Tabel 6 menunjukkan spesifikasi panel surya yang digunakan dalam penelitian ini.
Tabel 6. Spesifikasi Panel Surya
Panel Surya Monocrystalline Merk Maysun Solar Model MS120M-36 Rated Maximum Power (Pm) 120 Wp Voltage at Pmax (Vmp) 18.2 V Current at Pmax (Imp) 6.67 A Open-Circuit Voltage (Voc) 21.51 V Short-Circuit Current (Isc) 7.19 A Maximum System Voltage 1000V DC Dimension (mm) 1020*680*30 mm

## Gambar 4. Rangkaian Kompor Listrik Induksi
Pada  gambar  4  menunjukkan  alat  ini    menggunakan  2 buah mosfet yang bekerja secara bergantian, mosfet berfungsi sebagai  saklar  atau  switch  yang  men- drive coil  atau kumparan.  Mosfet  diaktifkan  oleh driver yang  sangat sederhana.    Pemanasan  logam  dengan  alat  ini  bisa  terjadi karena  energi  listrik  mengalir  ke  bagian  coil  menghasilkan elektromagnetik yang menginduksi logam yang menyebabkan perputaran Eddy  current di  dalam  logam  yang  dipanaskan tersebut.

## Gambar 5. Rangkaian Instalasi Panel Surya
Pada Gambar 5 menunjukkan bahwa bagian yang berisi tentang  hardware  sebagai  pembangkit  untuk  beban  Kompor Listrik.  Secara  garis  besar  penggunaan  PLTS  ini  digunakan sebagai  sumber  energi  kompor  listrik.  Komponen  utama berupa  Panel  Surya  sebagai  penyerap  energi  panas  matahari yang  dapat  diubah  menjadi  energi  listrik,  pengontrol penyimpanan  daya  dan  penggunaan  daya  diatur  oleh  solar charger control, baterai sebagai wadah pengisi daya, dual volt ampere meter sebagai alat ukur tegangan dan arus pada panel surya serta beban, kompor listrik DC 12 V sebagai beban daya dan  untuk  kabel  atau  penghantar  yang  disambungkan  pada terminal Solar  Charge  Control dimana  ada  dua  kutub  yaitu kutub positif dan kutub negatif.
Gambar  6.  Kompor  listrik  induksi  yang  menggunakan  panel  surya sebagai sumber energi listrik
Sedangkan  Gambar  6  menunjukkan  Kompor  listrik induksi 12 V yang menggunakan panel surya sebagai sumber energi  listrik  dalam  penelitian  ini.  Modul  fotovoltaik  adalah salah satu komponen yang paling penting dalam sistem PLTS. Modul fotovoltaik atau panel surya ini akan mengubah radiasi sinar  matahari  menjadi  energi  listrik  melalui  proses fotoelektrik[12].
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian  yang  dilakukan  menggunakan  panel  surya jenis  monocrystalline  berkapasitas  120  Wp  dengan  sudut kemiringan  panel  surya  10 0 menghadap  ke  Utara.  Penelitian dilakukan    selama  3  hari  dimulai  dari  pukul  09.00  sampai 15.00  WIB.  Pengukuran  dengan  variasi  3  lilitan  panjang  coil (panjang 1 m, 2 m, dan 3 m) pada kompor listrik induksi. Data penelitian di ambil setiap satu jam sekali dari range penelitian dan data di ambil pada saat kondisi cuaca cerah ( tidak hujan). Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen  dengan memanaskan air pada kompor listrik induksi selama 15 menit dengan  sumber  energi  listrik  dari  panel  surya.  Tabel  7 menunjukkan Data pengukuran meliputi pengukuran Intensitas  radiasi  matahari,  temperatur,  pengukuran  tegangan, arus  dan  temperatur  air  pada  kompor  listrik  induksi.  Tabel  8 menunjukkan  daya  dan  induktansi  yang  dihasilkan  selama  3 hari.
Tabel 7
Data hasil pengukuran rata-rata selama 3 hari
Tabel 8 Daya dan Induktansi yang dihasilkan selama 3 hari
Gambar 7. Grafik Per-hari Induktansi,daya, dan suhu yang dihasilkan oleh Kompor Listrik Induksi DC 12 V
Pada  Gambar  7  menunjukkan  bahwa    hasil  pengukuran rata-rata  per  hari  selama  3  hari  di  dapatkan  nilai  induktansi, daya,  dan  temperatur  semakin  meningkat  seiring  dengan peningkatan  panjang  coil  lilitan.  Adapun  hasil  pengukuran nilai  induktansi  dan  daya  pada  masing-masing  coil  secara berturut-turut  adalah  Coil  dengan  panjang  1  m  menghasilkan induktansi sebesar 125,6 x 10 -9 H, Daya sebesar 119,025 Wh, temperatur  83,1 o C,  dengan  waktu  15  menit.  Coil  dengan
panjang 2 m menghasilkan induktansi sebesar 251,2 x 10 -9 H, Daya sebesar 122,094 Wh, temperatur 85,3 o C, dengan waktu 15  menit.  Coil  dengan  panjang  3  m  memiliki  induktansi sebesar 376,8 x 10 -9 H, Daya  sebesar 125,235 Wh, temperatur 87,0 o C,  dengan  waktu  15  menit.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  Coil  dengan  panjang  1  m  menghasilkan nilai  induktansi  dan  daya  terendah.  Sedangkan  Coil  dengan panjang 3 m menghasilkan nilai induktansi dan daya terbaik.

## IV. KESIMPULAN
Dari  hasil  pengukuran  dan  pengujian  untuk  Kompor Listrik Induksi DC 12 V dengan metode eksperimen ,  melalui pengukuran  dari jam 09.00  sampai 15.00 WIB selama 3 hari. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  Coil  dengan  panjang  1 m  memiliki  nilai  induktansi,  dan  Daya  terendah.  Sedangkan Coil dengan panjang 3 m memiliki nilai Induktansi, dan Daya tertinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa  semakin besar nilai  panjang  coil  maka  akan  meningkatkan  nilai  induktansi dan daya yang dihasilkan.

## R EFERENSI
[1] Aramesh,  Mohamad,et  al.  ” A  review  of  recent  advances  in  solar cooking  technology  “.  Renewable  energy.  Vol.140.  Pages  419-435, Sept. 2019.
[2] Boulaire,  Fanny,et  al.  “  Benefit  assessment  of  battery  plus  solar  for customers and the grid”. Energy Strategy Reviews. Vol.26.Nov. 2019.
[3] Lombardi,  Francesco,et  al.” Enabling  combined  access  to  electricity and  clean  cooking  with  PV-microgrids:  new  evidences  from  a  high- resolution  model  of  cooking  loads”.  Energy  for  Sustainable Development. Vol.49. Pages 78-88, April  2019.
[4] Watkins,  T.,et  al.  ” Insulated  Solar  Electric  Cooking-Tomorrow’s healthy  affordable  stoves?”.  Development  engineering.  Vol.2.  Pages 47-52, 2017
[5] Aisyah,S. , Triani,M. And Rasgianti, R. ” Energy efficency analysis for various type of electric cooker”. Journal of Physics: Conference Series. 2021.
[6] Roetzer, F.,et al. ” Temperature Control for Induction Heating of Thin Strips”. IFAC PapersOnLine 53-2 .2020
[7] Wahyu Budiarto,Arif dan Syafei Gozali,Muhammad .” Rancang bangun Pemanas Induksi dengan Metode Multiturn Helical Coil.”Batam:Jurnal of Applied Elektrical Engineering, Vol. 3, No. 1, 2019.
[8] Salsa  Hayani,  Fathana,  et  al.  Hybrid  Generator  Thermoelektrik  Panel Surya  Thin  Film  Sf  170-S  Cis  170  Watt  Pada  PLTS  1  MW  Cirata. JTEUNIBA, Vol. 6, No. 1, Oktober2021.
[9] Turahyo.  Dual  Saklar  Konverter  DC-DC  Untuk  Catu  Daya  Lampu LED Penerangan. JTEUNIBA, Vol. 6, No. 1, Oktober 2021.
[10] Thiandho,  Yuant,  et  al.  Induction  stoves:  An  option  for  clean  and efficient cooking in Indonesia. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2021.
[11] Bambang  Kusharjanta  Wahyu  Purwo  Raharjo,”Rancang  Bangun Pemanas Induksi Berkapasitas 600 Watt Untuk Proses Perlakuan Panas dan Perlakuan Permukaan,”Prossinding SNST,Vol. 1,  No. 1, pp. 119- 124, 2013.
[12] Ramadhani,  Ing.Bagus.  Instalasi  Listrik  Pembangkit  Tenaga  Surya  : Dos  and  Don’ts.  Jakarta.  Direktorat  Jenderal  energi  Baru,terbarukan dan  konservasi  energi  (DJ  EBTKE)  bekerja  sama  dengan  Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ),pp. 9-15, 2018