LAPORAN AKHIR PKM-KC
Pengembangan Kompor Listrik Berbasis Solar Panel
Sebagai Alternatif Pengganti Kompor Gas
BIDANG KEGIATAN
PKM-KC
DIUSULKAN OLEH :
Mohammad Iqsan 2011440032 / 2011
Rachmat Rinaldo 2011440034 / 2011
Beni Rizki Mulyono 2011440090 / 2011
Susanto 2013447006 / 2013
Rezimi Fadri 2013447005 / 2013
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA
JAKARTA
2014
HALAMAN PENGESAHAN
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
Judul Kegiatan : Pengembangan Kompor Listrik Berbasis Solar Panel
Sebagai Alternatif Pengganti Kompor Gas
Bidang Kegiatan : PKM-KC
Ketua Pelaksana Kegiatan
Nama Lengkap : Mohammad Iqsan
NIM : 2011440032
Jurusan : Teknik Mesin
Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Muhammadiyah Jakarta
Alamat Rumah dan No.Telp/HP : Jl. Salemba Tengah XII No. c 65A
083898376655
f. Alamat Email :
[email protected]
4. Anggota Pelaksana Kegiatan/Penulis : 5 orang
5. Dosen Pendamping
Nama Lengkap dan Gelar : Ir. Syawaluddin, MM, MT
NIDN : 0302065402
Alamat Rumah dan No. Telp/HP : Jl. Mauder XV Blok DE 6-30 Bintaro-Tangerang
Selatan
085287579494
6. Biaya Kegiatan Total
a. DIKTI : Rp. 12.500.000,-
b. Sumber lain : -
7. Jangka Waktu Pelaksanaan : 5 bulan
Jakarta, 26 Juli 2014
Menyetujui,
Wakil Dekan III Bidang Kemahasiswaan
Irfan Purnawan, ST, M.Chem.Eng
NID. 0314037204
Ketua Pelaksana Kegiatan,
Mohammad Iqsan
NIM. 2011440032
Wakil Rektor III Bidang Kemahasiswaan
Dosen Pendamping,
Ir. Syawaluddin, MM, MT
NIDN. 0302065402
ABSTRAK
Dewasa ini kebutuhan manusia akan energi fosil makin meningkat, dan cadangannya pun berangsur menipis setiap tahun. Konsumsi BBM, LPG dan batubara makin meningkat tiap tahun tanpa diimbangi dengan sumberdaya baru dari energi fosil dikarenakan membutuhkan waktu yang sangat lama, untuk itu perlu pemberdayaan energi baru dan terbarukan semisal pemanfaatan angin, arus air dan tenaga surya. Untuk itu dalam proposal ini kami mencoba untuk mengembangkan sumber energi baru dan terbarukan berupa pemanfaatan energi matahari ( sinar matahari ) sebagai alternatif energi atau umum disebut solar cell / panel surya. Dalam hal ini kami mencoba menyajikan pemanfaatan energi surya sebagai sumber penghasil listrik untuk kemudian dapat dimanfaatkan sebagai sumber tenaga pada kompor listrik, ini bertujuan untuk dapat mengurangi penggunaan kompor minyak ataupun LPG. Pemanfaatan energi surya sendiri dewasa ini sudah banyak digunakan, namun kami mencoba menyajikan penggunaan tenaga surya tersebut sebagai bentuk alternatif dari energi fosil yang digunakan untuk keperluan memasak pada rumah tangga.
Kata kunci : panel surya, kompor listrik, kompor gas, charge controller, inverter.
KATA PENGANTAR
Segala puja dan puji penulis panjatkan kepada Allah SWT Maha pemberi ilmu, yang dengan kekuasaan-NYA memercikkan secercah hidayah serta izin kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan akhir Program Kreativitas Mahasiswa ini dengan penuh perjuangan.
Laporan akhir ini dapat selesai karena adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati perkenankanlah penulis menyampaikan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan akhir ini, terutama kepada Dosen pembimbing Bapak Ir. Syawaluddin, MM,MT yang telah meluangkan waktu dan pemikirannya dalam mengkoreksi serta memberikan masukan positif dalam penyusunan laporan akhir Program Kreatifitas Mahasiswa ini..
Terselesaikannya laporan akhir Program Kreativitas Mahasiswa ini penulis berharap agar aplikasi yang penulis buat dapat diproduksi secara massal dan menjadi perhatian bersama sebagai manfaat bagi masyarakat luas.
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. i
ABSTRAK ............................................................................................................. ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah ..........................................................................................1
Perumusan Masalah ................................................................................................1
Tujuan Program ......................................................................................................1
Luaran yang Diharapkan ........................................................................................1
II. TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................2
III. METODE PELAKSANAAN ........................................................................4
IV. PELAKSANAAN PROGRAM .....................................................................5
Waktu dan Tempat Pelaksanaan ............................................................................5
Jadwal Pelaksanaan ................................................................................................5
Instrumen Pelaksanaan ...........................................................................................6
Realisasi Biaya .......................................................................................................7
V. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................7
VI. KESIMPULAN DAN SARAN .....................................................................8
VII. DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................8
LAMPIRAN………………………………………………………………………9
PENDAHULUAN
.
LatarBelakangMasalah
Tingginya konsumsi dari penggunaan bahan bakar berbasis fosil dapat berdampak pada habisnya sumberdaya tersebut suatu saat nanti, belum lagi energi fosil membutuhkan waku yg sangat lama untuk proses terbentuknya, dan membutuhkan biaya yang sangat besar untuk melaukan proses produksinya. Untuk itu perlu adanya pengembangan energi baru dan terbarukan sebagai sumber energi alternatif.
Didalam penelitian ini kami mencoba mengembangkan energi alternatif dari sinar matahari / sollar cell sebagai sumber energi yang dapat menghasilkan energi listrik ( DC ) untuk kemudian di ubah sebagai smber energi bagi kompor listrik ( AC ).
Dalam hal ini kami mencoba menjadikan listik hasil dari sollar cell untuk menggatikan penggunaan bahan bakar fosil ( BBM / LPG ) yang umumnya digunakan untuk kompor dalam kebutuhan rumah tangga sehari- hari.
PerumusanMasalah
Penelitian ini dimaksudkan untuk :
a.Mengetahui kelayakan kompor listrik berbasis tenaga surya sebagai alternatif dari kompor LPG.
b.Pengembangan dari potensi sumber daya listrik berbasis tenaga surya beserta aplikasinya
Tujuan Program
Penelitian ini memiliki tujuan yaitu:
a.Mencari alternatif energi selain energi fosil sebagai sumber energi untuk kebutuhan rumah tangga, dalam hal ini kompor listrik berbasis tenaga surya.
b.Mensimulasikan cara kerja sistem sollar cell pada aplikasi kompor listrik beserta perhitungan rencananya
Luaran yang Diharapkan
Penelitian ini memiliki potensi luaran yang akan dituju yaitu:
a.Publikasi artikel penelitian ilmiah di tingkat nasional dan internasional.
b.Desain sistem kompor listrik berbasis tenaga surya ini dapat diproduksi secara masal
Kegunaan Program
Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan manfaat diantaranya :
a.Sebagai bahan masukan bagi perkembangan aplikasi panel surya sebagai energi alternatif dan aplikatif.
b.Menambah pengetahuan tentang energi baru dan terbarukan, khususnya panel surya beserta aplikasinya.
TINJAUAN PUSTAKA :
Perancangan system kompor listrik dengan panel surya :
Gambar 1. Skema rancangan panel surya
Skema di atas adalah gambar sederhana dari perencanaan sistem solar energi sebagai sumber energi kompor listrik. Untuk itu perlu melakukan analisa hitung perencanaan kompor listrik, dengan ini kami mencoba melakukan analisa pada kompor listrik 1 (satu) tungku dengan daya maksimal 600 watt.
Dengan perincian sebagai berikut :
Sebuah kompor listrik dengan daya 600 watt, asumsi penggunaan 5 jam/hari. Jadi energy yang dibutuhkan = 600 watt x 1 jam = 600 watt hour (Wh).
Gambar 2. Kompor listrik
- Sistem pemanasan dengan kawat koil elemen
- Body plat besi
- Daya bisa diatur antara 300 – 600 W
Panel surya
Energi / jam efektif sinar matahari = 600 Wh / 5 jam = 120 watt
Dalam hal ini kami menggunakan panel surya 120 Wp,dengan panel surya 100 W + 20 W dipasang seri. Maka selama sehari dengan waktu efektif penyimpanan 5 jam/hari, panel listrik ini mampu mensuplay kebutuhan listrik sebesar 120 watt x 5 jam = 600 watt/jam
Gambar 3. Panel surya
Specification Products :
Panel surya 100 WP : Panel surya 20 WP
- Maximum Power ( Pmax) 100 W - Max Power ( Wp) : 20Wp
- Voltage at Pmax ( Vmp) 18.7V - Voltage at Pmax ( Vmp) 17.2V
- Current at Pmax ( Imp) 5.35A - Current at Pmax ( Imp) 1.17A - Short circuit current ( Isc) 5.72A - Short circuit current ( Isc) 1.3A
- Open circuit voltage ( Voc) 22, 8V - Open circuit voltage ( Voc) 21.6V
- Dimension ( mm) : 1195x 541x 40 - Dimension ( mm) : 639 x 293 x 23
- Weight ( kg) : 8, 0 kg - Weight ( kg) : 2.4 kg
Kebutuhan Baterai
Battery yang digunakan adalah battery yang khusus untuk solar system, dari jenis Seak Lead Acud (SLA) atau Valve Regulated Lead Acid (VRLA). Ukuran battery ditentukan berdasarkan tegangan dalam satuan Volt (V) dan daya dalam satuan Ampere Jam (AH), dipasaran yang umum digunakan adalah battery dengan daya 12V atau 24 Volt. Kebutuhan battery harus juga mempertimbangkan hari otonomi, atau hari-hari dimana matahari tidak bisa terbit karena cuaca, biasanya diperhitungkan agar system tetap aktif walaupun cuaca mendung, sehingga PV system tidak bisa mengkonversi daya matahari adalah selama 3 hari, karenanya kebutuhan daya perhari harus dikalikan dengan 3. Disamping itu juga harus diperhitungkan faktor efesiensi battery dan pada saat pemakaian battery tidak boleh dipakai sampai semua daya habis.
Kapasitas Battery = (Total daya x 3) / (0,85 x 0,6 x 12)
= (102*3) / (0,6 x 0,85 x 12) = 50 Ah
Karena dipasaran tidak ada baterai dengan kapasitas 41,7Ah maka dipilih baterai dengan kapasitas 65Ah 12V untuk keandalan system, apa bila memakai baterai dengan kapasitas 65Ah maka baterai mampu menyimpan daya sebesar 65Ah x 12V= 780Wh. Jika digunakan untuk mensuplai beban sebesar 102Wh mampu melayani listrik selama 780Wh / 102Wh =7,6 hour. Maksimum jumlah daya listrik ini tidaklah semuanya digunakan oleh peralatan listrik karena kurang lebih 20% akan digunakan inverter untuk beroperasi, sehingga daya listrik dari baterai yang bersih dapat digunakan oleh peralatan listrik adalah sebesar 780 - (20% x 780) = 624 Wh.
Gambar 4. ACCU
Kebutuhan Solar Charge Controller
Untuk menghitung kebutuhan solar charge controller, Dan yang harus diperhatikan adalah angka Isc (short circuit current), nilainya dikalikan dengan jumlah panel surya, hasilnya merupakan nilai berapa nilai minimal dari charge controller yang dibutuhkan Daya solar charge controller = (1 x 5.72A) + (1 x 1,3A) = 7,02A
Gambar 5 Solar charge controller
Kebutuhan inverter
Satuan ukuran Inverter adalah Watt. Untuk aalat-alat listrik AC yang perlu ditenagai oleh system surya perlu kita ketahui kapasitas Inverter berapa watt yang harus dipilih. Caranya adalah memilih Inverter yang berkemampuan memasok daya semaksimal keperluan gabungan beban alat-alat AC.
Alat AC / beban terdiri dari : 1 unit Kompor listrik yang berdaya 300 Watt
Asumsi yg digunakan adalah inverter dengan kapasitas 500 Watt..
Gambar 6. Inverter DC – AC 500 W
METODE PENDEKATAN
. 3.1. Bahan penelitian
Dengan menggunakan panel surya sebagai sumber ctual, maka perlu kita lakukan pengujian pada kemampuan aki sebagai back up source saat panel surya tidak berfungsi.
Peralatan penelitian
Penghitungan daya ctual yang dapat dihasilkan system panel surya dengan AVO meter, dan mengetahui kemampuan kerja kompor listrik saat panel surya tidak berfungsi (keadaan hujan / malam hari) dimana kompor menggunakan daya yg dihasilkan AKI.
Cara kerja
Analisis data dan penghitungan kebutuhan panel surya.
Pengumpulan material projek panel surya.
Konstruksi system panel surya pada rumah tangga.
Penentuan titik / lokasi pemasangan panel surya.
Penggecekan output voltage dan ampere pada panel surya (sampai posisi aki terisi penuh).
Trial / simulasi penggunaan kompor listrik secara direct by solar cell (mengecek output pada kompor listrik) apakah terjadi drop tegangan.
Trial / simulasi penggunaan kompor listrik secara direct by ACCU (mengecek kemampuan aki sebagai back up source) sampai aki dalam keadaan kosong (mengetahui lama pemakaian, apakah sesuai dengan perhitungan).
Diagram alir penelitian.
Gambar 7. Diagram alir penelitian
3.4. Cara Analisis Data
Menganalisis stabilitas output voltase dan arus pada panel surya sebagai sumber voltase dan arus listrik.
Menganalisis sabilitas voltase dan arus pada kompor listrik, serta kemampuan kompor dari segi fungsi.
Menganalisis kemampuan ACCU/Batre sebagai penyimpan arus listrik saat panel surya tidak beroperasi (daya tahan ACCU).
PELAKSANAAN PROGRAM
4.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Waktu pelaksanaan pembuatan Pkm ini adalah 09 februari 2014 hingga 18 Juni 2014. Tempat Pelaksanaan di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta, dengan pemilihan lokasi atap yang dapat terkena sinar matahari langsung tanpa hambatan.
4.2 Jadwal Faktual Pelaksanaan
No.
Tanggal
Kegiatan
1
09 februari 2014
Catatan:
Pembelian bahan tahap pertama
Untuk pembelian utama, kami memfokuskan pada
Panel surya
Battery
Change controler
Inverter
Dokumen Pendukung:kwitansi pembelian
2
23 februari 2014
Catatan:
Pembelian bahan tahap kedua
Dalam tahap kedua kami melakukan pembelian bahan berupa
Kabel instalasi 2x 1.5 supreme
Pipa galvanis ¾ inchi
Dengan panjang perbatang = 6m
Kompor listrik
Dokumen Pendukung:kwitansi pembelian
3
08 maret 2014
Catatan:
Fabrikasi
Dalam fabrikasi ini, kami melakukan perancangan terhadap tiang suport panel surya
Dokumen Pendukung:
4
29 april 2014
Catatan:
Instalasi
Sebelum melakukan instalasi, kami melakukan sewa alat guna kelangsungan pembuatan instalasi yang berupa
Mesin las
Hand bor
Alat instalasi listrik
Pada instalasi, kami membuat tiang suport panel surya dengan cara memotong dan menyambung sesuai design menggunakan mesin las dan melubangi pada bagian dudukan panel surya menggunakan hand bor
Dokumen Pendukung:
5
18 juni 2014
Catatan:
Pengujian
Dalam pengujian ini kami melakukannya dengan menyewa beberapa alat untuk menguji yaitu
Infrared thermometer
Avometer
Tang ampere
Dokumen Pendukung:
Tabel 1. Jadwal faktual pelaksanaan
4.3 Instrumen Pelaksanaan
Instrumen dalam pelaksanaan ini adalah :
Panel surya h.Mesin las
Baterry i. Hand bor
Charge controller j. Tang lengkap
Inverter k.Infrared thermometer
Kompor listrik l. Avometer
Kabel instalasi 2x1,5 supreme m. Lakban hitam isolasi
Pipa galvanis ¾ inchi
4.4 Rekapitulasi Rancangan dan Realisasi Biaya
Dari dana yang terserap, 70% diantaranya dialokasikan untuk membeli barang habis pakai dan sewa alat untuk proses instalasi dan pengujian.
Sedang 30% sisanya dialokasikan untuk biaya akomodasi, pembelian alat tulis dan kebutuhan penunjang pembuatan laporan pkm.
Adapun alokasi 70% dana adalah sebagai berikut:
Pembelian Modul Panel surya @100wp sebanyak 2 unit
Pembelian ACCU 100ah VLRA sebanyak 1unit
Pembelian kompor induksi 600 watt sebanyak 1unit
Pembelian Charge controller 1unit
Pembelian Power Inverter 1unit
Pembelian kabel instalasi 1roll
Pembelian dan instalasi bracket panel surya
Penyewaan alat
Penyewaan infrared thermometer
Penyewaan alat instalasi
Penyewaan alat ukur
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil yang dicapai dari pengujian panel surya berkisar pada tegangan out-put yang dihasilkan dari panel surya yang dipasang pararel sebesar 200 wp. Dalam pengujian ini, kami mengujinya dengan memasak mie instant.
No.
Jam
Temperatur permukaan
Voltage out-put
Ampere
1
08 : 00
32
15
9.8
2
09 : 00
35
17
10.8
3
10 : 00
36
18
11.4
4
11 : 00
39
19
11.8
5
12 : 00
41
22
12
6
13 : 00
42
22
12.5
7
14 : 00
42
22
13.9
8
15 : 00
39
20
12
9
16 : 00
37
19
11.5
10
17 : 00
35
17
10.8
Tabel 2. Pengujian pada panel surya
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari data pengujian diatas kita mendapatkan beberapa nilai tegangan out-put yang dihasilkan tiap jam. Data tersebut juga menunjukan perbandingan lurus yang didapat dari panas yang diterima pada permukaan panel surya dengan arus yang dihasilkan.
Instalasi pararel memungkinkan terjadinya pengisian cepat dikarenakan arus yang dihasilkan akan lebih besar untuk mensuplay aki sebagai sumber daya untuk kompor listrik.
6.2 Saran
Untuk mengoptimalkan sistem yang sudah berjalan . kami menyarankan untuk menghilangkan rugi daya akibat dari perubahan tegangan DC yang dihasilkan panel surya untuk kemudian dirubah menjadi tegangan AC sebagai tegangan kerja dengan cara membuat kompor listrik dengan tegangan kerja DC , diharapkan sistem kerja lebih optimal karena tidak adanya perubahan tegangan kerja
DAFTAR PUSTAKA
.
Pudjanarsa, Astu dan Nursuhud, Djati, Mesin Konversi Energi, PT ANDI Yogyakarta, Yogyakarta, 2006
Saputra, Wasana, Tugas Akhir S1 Rancang Bangun Solar Tracking System Untuk Mengoptimalkan Penyerapan Energi Matahari Pada Solar Sel, Universitas Indonesia,
Depok, 2008
Fazman, Mohammad, Thesis S2 Design and Development of Sollar Tracking, Universiti Teknologi Malaysia, 2010
Widodo, Rusmito Tjatur, Solar Sel: Sumber Energi Masa Depan yang RamahLingkungan, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya,2003
Prasetyo, Eri. (1999). Dasar Fisika Energi. Jakarta: Gunadarma Jakarta.
Lane, Bill, Tugas Akhir S1 Solar Tracker,Claveland State University, 2008
Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1993
Gideon, Richard, Schematic For Sun Tracking, 2005
Malvino, Albert Paul, Prinsip-prinsip Elektronik, Edisi pertama, PT Salemba Teknika,
Jakarta, 2003
Ahmad, Azizul Bin, Thesis S2 Boost Converter For Stand Alone Photovoltaic Power Supply, Universiti Teknologi Malaysia, 2010
LAMPIRAN
Nota pembelian panel surya 4.Nota pembelian charge control
Nota pembelian inverter 5.Nota pembelian kompor
Nota pembelian battery
6. instalasi Panel surya 8.panel surya terpasang
7. Instalasi kompor listrik 9.Pengujian infrared
i
