DESAIN KOMPOR ENERGI MATAHARI DENGAN MENGGUNAKAN MEDIA LENSA AIR SEBAGAI SUMBER PANAS Faradilla Novitasari Jurusan Desain Produk Industri, FTSP ITS. Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111,Telp/Fax (031) 5931147
ABSTRAKSI Kompor energi matahari merupakan media atau alat bantu alternatif dalam proses memasak yang digunakan untuk kebutuhan rumah tangga. Kompor energi matahari mulai dilirik oleh pengguna seiring melambungnya harga minyak mentah di seluruh dunia berikut tak terkecuali juga dialami di Indonesia. Untuk menyelesaikan permasalahan di atas, perlu adanya studi awal dalam menganalisis produk baru sesuai kenyamanan dan daya beli masyarakat. Yang pada tahap selanjutnya timbul suatu desain inovasi baru dengan memperhitungkan kriteria dan standart majemuk dari pengguna dan ibu rumah tangga baik dalam hal memilih serta user friendly dalam penggunaan. Inovasi untuk memenuhi kebutuhan diatas adalah desain kompor energi matahari yang sesuai dengan konsep ramah lingkungan, murah, dan mudah dalam penggunaan. Adapun desain tersebut adalah berupa kompor energi matahari menggunakan media air sebagai sumber panas sesuai dengan prinsip kerja kaca pembesar (lup) yang kemudian di pantulkan pada sebuah cermin datar dengan menggunakan tenaga manusia.
ABSTRACT Solar energy stove is an alternative media or tool in the cooking process that is used for household needs. as the crude oil prices around the world that also happens in Indonesia, solar energy stove begin be considered by the people that use the fuel oil stove. To solve the problems above, need an initial studies in the analysis of new products based on convenience and purchasing power. Then, the next steps would result a
new innovative design which consider the compound criteria and standard of users and housewifes on choosing product and user friendly in use. Innovation to meet the requirements above is a design of solar energy stoves in accordance with the concept of environmentally friendly, inexpensive, and easy to use. The design is a form of solar energy stoves using water media as a heat source in accordance with the working principles of a magnifying glass (loops) which will be reflected on a flat mirror using human power.
KATA KUNCI praktis, easy to use, simple.
PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia adalah negara yang kaya akan sumber daya alam berupa minyak dan gas bumi. Poduk minyak dan gas bumi dimanfaatkan sebagai bahan bakar berbagai keperluan diantaranya untuk memasak. Dengan makin menipisnya cadangan minyak bumi, maka untuk keperluan memasak minyak tanah yang paling banyak dipakai, dialihkan dengan memakai LPG bersubsidi. Pemakaian LPG sebagai bahan bakar untuk memasak mengalami beberapa problema terutama masalah keamanan. Energy alternatif yang belum dimanfaatkan untuk memasak adalah energy panas matahari yang sangat potensial untuk dimanfaatkan karena Indonesia terletak di garis khatulistiwa. energy matahari mempunyai keuntungan yaitu kita tidak perlu membayar untuk memperolehnya, tetapi mempunyai kelemahan karena tidak konstan intensitasnya. Bila energy matahari dapat dimanfaatkan untuk memasak walaupun sebagai energy pembantu disamping LPG, maka penghematan diperkirakan diantara 30% - 50% (tergantung cuaca). Dihitung secara biaya tiap rumah tangga pada umumnya tidak terlalu besar tetapi pada skala nasional cukup signifikan. Sampai saat ini pemanfaatan energy matahari terbatas pada pemanas air dengan menggunakan kolektor datar yang diletakkan di atas atap. Pemanfaatan energy matahari untuk memasak diperlukan kolektor berbentuk paraboloida. Kendala pemakaian paraboloida tersebut yaitu memasaknya harus diruang luar yang terkena matahari langsung dan berakibat harus mengeluarkan dan memasukan alat masak. Energy panas matahari merupakan sutu energy yang potensial untuk dikelola dan dikembangkan lebih lanjut sebagai sumber cadangan energy terutama bai negara – negara yang terletak di daerah garis khatulistiwa termasuk di Indonesia, di mana matahari dapat bersinar sepanjang than, dalam hal ini termasuk Negara Indonesia.Negara Indonesia merupakan Negara beriklim tropis dengan suhu 32 C – 40 C dimana intensitas sinar matahari yang bersinar sepanjang tahun lebih banyak, sehingga energy mataharii dapat digunakan utnuk kompor tenaga matahari. Suhu udara rata – rata tinggi, karena matahari selalu vertical. Umumnya suhu udara antara 20 – 23 C. bahkan di beberapa tempat rata – rata suhu tahunannya mencapai 30 C.
Tujuan 1. Membuat solusi permasalahan tersebut diatas yaitu menggantikan cermin parabola dengan lensa parabola. 2.
Dengan lensa tersebut tempat dan posisi memasak tidak harus diluar ruangan.
3.
Membuat konfigurasi dapur dengan memanfaatkan energy surya, dimana alat berupa lensa yang terletak diatas dapur. Lensa tersebut dibuat dari bahan yang sangat murah dan sederhana.
4.
Membuat meja yang dapat digeser mengikuti pergerakan titik focus lensa.
5.
Panci yang dilengkapi dengan cermin atau heat sink (hot plate).
Masalah Parabola lensa merupakan solusi dari permasalahan yang ada pada parabola cermin, karena posisi memasak yang berada di ruang dalam. Beberapa permasalahan yang masih perlu diselesaikan antara lain: a. Material untuk lensa yang harus bening , tahan lama, dan murah. b. Proses pembuatan lensa yang harus kedap air (sistem sambungan). c. Bentuk panci yang dapat menyerap maksimum dari arah atas. d. Kontur gerakan panci untuk mengikuti focus lensa.
METODOLOGI Alur perancangan dari Dapur Umum Bencana ini dimulai dari data-data kebijakan pemerintah di bidang penaggulangan korban bencana yang menjadi salah satu pengembangan dan peningkatan kualitas bantuan korban bencana berupa dapur umum. Tinjauan/survey lapangan dilakukan pula untuk mengetahui aktifitas/kegiatan/layanan dan sarana yang menjadi permasalahan secara rinci. Perihal tersebut kemudian dijadikan latar belakang perancangan, tentunya didukung dengan data yang primer dan sekunder dari berbagai sumber.
Data ledakan kompor LPG
Lokasi Sosial Ekonomi Sosial Budaya
STUDI KELAYAKAN IDE DESAIN
DIMENSI VOLUME
Faktor penyebab tempat, radiasi dan waktu
KOMPOR ENERGI MATAHARI
Solusi penempatan Kompor Energi Matahari
AKTIFITAS MEMASAK
Intensitas matahari di Indonesia
- Di area pedesaan yang terjangkau sinar matahari - Memiliki lahan
BENTU DASAR 1 : OUTLINE
SEGMEN PASAR
BENTU DASAR 2 : MATERIAL
MATERIAL PARABOLA
PENEMPATAN
WAKTU
RANGKA LAPISAN
MEKANIK STUDI GERAK
ERGONOMI
HARGA MATERIAL
BENTU DASAR 3 : BENTUK PARABOLA
POSISI PARABOLA PERGERAKAN PARABOLA
BENTUK DETAIL 1 : KONFIGURASI ESTETIKA
WARNA
Gambar 1 Skema Metodologi
BENTUK DETAIL 2 :
ALTERNATIF BENTULK
PEMBAHASAN Analisa Pasar Studi analisa pasar dilakukan untuk mengidentifikasi lingkup pasar dan target konsumen produk, sehingga dapat berfungsi dengan tepat sesuai sasaran. Hasil dari analisa pasar ini akan berisi mengenai kategori pasar dan pengguna.
Target Market : Dinas Perdagangan dan Perindustrian, Perusahaan kompor minyak tanah, industry penyedia peralatan memasak dan pendukung lainnya yang terkait dengan proses produksi kompor energi matahari.
Target Pengguna : Masyarakat kota Surabaya khususnya ibu rumah tangga serta wanita yang bisa dibidang memasak. Kompor matahari sebagai alternatife media memasak untuk ibu rumah tangga, memiliki segmentasi pasar : Demografi Usia :
Ayah (25 – 50 tahun) Ibu (25 – 50 tahun) Remaja (17 – 25 tahun)
Ukuran keluarga :
3 – 7 orang
Siklus hidup keluarga : menikah; punya anak; tua Jenis kelamin : pria dan wanita Penghasilan :
Rp 800.000,00 – Rp 2.500.000,00
Pekerjaan :
Ayah (pegawai; wiraswasta) Ibu (ibu rumah tangga; wiraswasta)
Pendidikan :
Ayah (lulus sekolah menengah; pernah kuliah) Ibu (lulus sekolah menegah; pernah kuliah)
Kelas social menegah Psikografi :
Gaya hidup santai
Geografi Indonesia, khususnya pulau jawa. Pedesaan bisa digunakan pada masyarakat kota. Iklim tropis. Analisa Aktifitas Studi analisa aktifitas diperlukan untuk mengidentifikasi aktifitas apa saja yang dilakukan oleh pengguna, dari mulai proses mempersiapkan bahan baku masak, memasang panci pada meja dengan tepat pada titik fokus dan memulai memasak hingga selesai. Hal ini diperlikan untuk mengidentifikasi permasalahan dan kebutuhan yang dapat menjadi peluang inovasi pada saran pendukungnya.
Aktifitas Mempersiapkan Lensa Air Tabel 1 Aktifitas Memasang Lensa Air
Aktifitas
Frekuensi 10 - 20 menit
Detail Aktifitas Mengankat lensa air
Kebutuhan Permanen pada platfon rumah Roda
Memasang/menyiapkan lensa air 30 - 40 menit
Memotong
10 – 15 menit
Menimba air dari kamar mandi
Mengelem
Permanen pada parabola atau ring “lensa air”.
Memasang plastik
Menyiapkan selang
Mengisi lensa air dengan air bersih
Saluran khusus untuk dapat mengisi “lensa air”.
Aktifitas Membersihkan Air pada Lensa Air Tabel 2 Aktifitas Membersihkan Air pada Lensa Air
Aktifitas
Frekuensi
Detail Aktifitas
Kebutuhan
5 - 10 menit
Memasukkan selang kecil pada lensa air, lalu membuang air.
Aliran / pipa pembuang air dari “lensa air”
2 – 5 menit
Naik dg ketinggian lebih tinggi dari “lensa air”
Material yg tahan terhadap cuaca dan tidak mudah kotor.
Mengeluarkan air dari Lensa (parabola)
Membersihkan permukaan lensa air
Keadaan setelah dibersihkan,lalu kembali diisi air
Membersihkan dengan kain lap
Kemudahan membersihkan.
untuk
Aktifitas Persiapan Memasak Menyiapkan Peralatan memasak Menyiapkan rempah-rempah Memotong, meracik Meletakkan alat memasak pada tungku kompor matahari Bagan 1 Aktifitas Persiapan Memasak Tabel 3 Penjelasan dari Bagan di atas (Aktifitas Persiapan Memasak)
Aktifitas
Frekuensi
Detail Aktifitas
Kebutuhan
Menyiapkan peralatan memasak
1 - 2 menit
Mengambil alat memasak (panci, wajan, atau Teflon sesuai keperluan)
Menyiapkan rempah-rempah, Bahan memasak
5 - 10 menit
Mengiris
Meja atau telanan
Menghaluskan
Tempat memasak
Mengolah masakan Memotong / meracik
5 – 10 menit
bahan
-
Area persiapan
Memotong
Area persiapan
Mengiris
Material yg tidak mudah rusak atau cacat
Alat memasak
-
Area persiapan
Aktifitas Proses Memasak Meletakkan alat memasak
Panci Wajan Teflon
Memasukkan bahan yg di masak ke dalam alat memasak Mengaduk Menggoreng
Keperluan Keperluan
peratan
Keperluan
Sendok sayur Sutil
Mengatur besar kecil api Bagan 2 Aktifitas Proses Memasak
Memberi bumbu/racikan
Tabel 4 Penjelasan dari Bagan di atas (Aktifitas Proses Memasak)
Aktifitas
Frekuensi
Meletakkan alat memasak pada tungku kompor matahari
5 detik
Memasaukkan bahan yg dimasak kedalam alat memasak
30 detik
Mengaduk / membolak balik masakan
Detail Aktifitas -
5 – 10 menit
Mengatur besar kecil api
2 – 5 detik
Area persiapan (meja)
Mengaduk
Area persiapan (meja)
Menggoreng
Tempat melatakkan sendok masak
Memutar
Sistem control (tools) yg mudah untuk pengoperasian
Mengaduk / membolak balik makanan Mengecilkan api Menggoreng Wadah saringan Piring
Mengambil makanan yg akan digoreng Menghidangkan di meja saji Masak sayur
-
Menuangkan
Aktifitas Pasca Memasak
Meniriskan masakan
Kebutuhan
Mengaduk
Panci diletakkan pada meja Dipindahkan pada wadah saji Bagan 3 Aktifitas Proses Memasak
Tabel 5 Penjelasan dari Bagan di atas (Aktifitas Pasca Memasak)
Aktifitas
Frekuensi
Mengaduk / membolak balikkan masakan
5 – 10 menit
Mengecilkan api
2 – 5 detik
Detail Aktifitas
Kebutuhan
Mengaduk
Tempat, wadah meletakkan
Menggoreng
alat pengaduk
Memutar
Sistem control (tools) yg mudah untuk pengoperasian
Meletakkan makanan pada wadah masing-masing
2 – 5 menit
Memindahkan panci
Alas
/ wajan
mudah
Menuangkan
dibersihkan, kuat)
Mengambil
(material kotor,
wadah
saji Memindahkan ke area meja makan
2 – 5 menit
-
Berjalan
Analisa Kebutuhan Studi dan anlisa ini bertujuan untuk mengidentifikasi kebutuhan pengguna yang di analisa untuk mendapatkan sesuatu kerangka kebutuhan sarana pada kompor energi matahari. PORTABLE
Kompor
Mudah dipindahkan Dapat disimpan
Meja Racik
Multifungsi
Material yang ringan & kuat Sistem roda pada kompor Penggunaan rak tambahan
Tempat meletakkan makanan AMAN terbakar
cukup MUDAH
Pengguna Sarana
Meminimalisir faktor cedera Kelancaran sirkulasi aktifitas
Ergonomis Material
tidak
mudah
Saat memasak
Sesuai dengan antrophometri
Saat mengoperasikan cermin
Pencahayaan
Kemudahan perawatan
Kompor
ruang
Material tahan terhadap kotoran
Meja
Kemudahan operasional
yang
Bentuk yang mudah dibersihkan, mengurangi lekukan kecil yang biasanya sulit dijangkau Menentukan fokus yang jatuh pada cermin Sistem mekanik yang lebih flexible (cermin) Sistem roda untuk mengoperasikan kompor
yg
tidak mudah
Sistem mekanik pada meja FLEKSIBLE
Tidak memakan tempat saat di simpan Dapat digunakan sebagai aksesoris atau meja di dalam ruang dapur Dapat dilipat Bagan 4 Objective Tree
Pemantulan Fokus Pergerakan matahari dari Timur ke Barat bergeser tiap jam nya membentuk sudut 15°. Pada desain lensa air menghasilkan sebuah titik fokus yang dihasilkan dari pembiasan cahaya melalui lensa cembung yang akan di pergunakan sebagai sumber api untuk memasak. Percobaan yang dilakukan untuk mengetahui kurva / pergerakan titik fokus dilakukan dari jam 11 hingga jam 1 siang karena pada jam itu merupakan titik panas yang cocok untuk memasak.
Gambar 1 Fokus Lensa
Lebar Fokus yang Dihasilkan dari Fokus Lensa
Tabel 6 pergerakan Titik Fokus
X
Y
Waktu
27
22
11:00
5
21
11:30
-8
21
12:00
-19
22
12:30
-28
23
1:00
Panci Cermin Sinar datang
Gambar 2 Prinsip Kerja Gelombang Cahaya
Gamabr 3 Posisi pergerakan cermin dan posisi memasak
Gambar 4 Alternatif 1
Gambar 5 Alternatif 2
Tabel 7 Analisa Alternatif Bentuk Desain
Alternatif Alternatif 1
Alternatif 2
KRITERIA 1. Bentuk-dimensi kompor
●●
●●
2. Kemudahan operasional
●●
●●●
●
●●●
●●●
●●
●
●●●
6. Daya panas
●●
●●●
7. Bentuk panci
●
●●●
12
19
3. Mekanisme (mengikuti gerak matahari) 4. Proses produksi 5. Ergonomi (Kemudahan saat memasak)
JUMLAH
Analisa Ergonomi, Antropometri
Gambar 6 Dimensi Meja Racik dan Kompor
Gambar 7 Dimensi Meja Racik dan Kompor
Gambar 8 Sudut (rotasi) Gerak Sendi Lengan
Gambar 9 Antrophomtri Gerak Sendi Tulang Belakang (Julius Panero : 2003)
Gambar 10 Antrophomtri Lingkaran Handle (genggaman)
Tata Letak Dapur Terhadap Kompor Matahari Tujuannya untuk mengetahui tata letak lensa air terhadap dapur dengan mempertimbangkan jarak / luas fokus lensa air dari hasil eksperimen. Diameter lensa air pada hunian rumah dari 120 cm – 200 cm dengan menghasilkan luas fokus lensa pada waktu tertentu yang telah ditentukan dari hasil eksperimen. Maka luas lensa mempengarui aktifitas di dalam dapur serta konfigurasi dapur. Dibawah ini merupakan jarak fokus lensa.
Gambar 11 Jarak Fokus dari Jam 11.00 – 13.00
Gambar 12 Pengaruh Fokus Lensa terhadap Kompor Matahari
Gambar 13 Penggunaan Cermin sebagai Solusi agar Fokus Lensa tetap Jatuh pada Area Lensa Air
Analisa Pemilihan Desain Perlu sebuah sarana memasak yang sesuai dan mendukung aktifitas dapur kompor energi matahari portable, berdasarkan permasalahan dan data studi kebutuhan maka kriteria yang harus dipenuhi adalah : 1. Dimensi yang compact dan sesuai dengan luasan kompor energi matahari. 2. Mudah dan cepat untuk pengeporesaian tanpa perlu banyak tenaga. 3. Mudah dipindahkan dan tidak memakan banyak tempat. Mengacu pada kriteria diatas diperoleh alternative bentuk dasar desain kompor energy matahari :
Alternatif 1
Alternatif 2
Alternatif 3
Alternatif 4
FINAL DESAIN
Gambar 14 Desain Final
Gambar 15 Operasional saat Melipat
Gambar 16 Operasional Menentukan Fokus Lensa
Gambar 17 Operasional Memasak
Gambar 18 Konfigurasi pada Dapur Rumah Tangga
Gambar 19 Gambar Urai
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Matahari merupakan salah satu sumber panas yang tidak akan pernah habis,dan panasnya dalam kehidupan sehari-hari dapat dimanfaatkan. Salah satunya untuk memasak. Kompor energi matahari telah memenuhi kebutuhan sebagai alternatife bahan bakar memasak. Dan dapat menghemat sumber energi seperti minyak bumi dan batu bara karena semakin tahun manusia semakin banyak dan penggunaan minyak bumi semakin meningkat. Penempatan kompor energi matahari ini diperuntukkan untuk dapur rumah tangga dengan komponen lensa parabola sebagai media atau sumber panas dan kompor matahari berbeda dengan kompor memasak lainnya karena system kerja pada kompor matahari lebih tersrtuktur atau lebih mudah. Penggunaan cermin sebagai alat bantu untuk menerima fokus lensa sebagai sumber panas yang dipantulkan pada bagian dasar panic. Maka dengan sistem kerja seperti itu member kemudahan saat memasak. Dalam mendesain kompor energi matahari ini faktor yang sangat penting untuk diperhatikan adalah fokus lensa sebagai sumber panas serta mekanik kompor dengan kata lain dapat disimpan jika tidak digunakan. Karena matahari tidak begitu sering muncul disaan musim penghujan.
Saran a) Dalam mendesain kompor mataharai nantinya juga dapat diberi penambahan fasilitas untuk memasak yang complek (lengkap). Melihat pada sebelumnya kompor matahari hanya digunakan memasak hanya sebagai eksperimen. b) Pengembangan desain dapur ini jika diaplikasikan di luar rumah mungkin penambahan atau sebagai fasilitas untuk para penjual yang sifatnya permanent atau non permanen. c) Jika produk ini bertarget pasar untuk kalangan menengah kebawah maka mereka gunakan sebagai sumber alternatif yang tak akan habis dan jika produk ini digunakan untuk masyarakat menengah ke atas maka disimpulkan bagi mereka sebgai alat untuk menghemat sumber daya alam.
DAFTAR PUSTAKA Nurmianto, Eko. 2004. Ergonomi Konsep Dasar dan Aplikasinya. Penerbit Guna Widya. Surabaya Panero, J. 1987. Human Dimension and Interior Space. New York : The Whitney Library of Design Ratih,J. 2008. “Pembagian Iklim di Dindonesia”. Eirlangga, 3 November. Jihan,H. ”Terlena BBM Bersubsidi, Energi Alternatif Terabaikan”. Jawa Pos
www.harian-global.com Kompas.com Jianto. 2008. “Harga bahan bakar minyak di Indonesia”. wikipedia Kianto,S. Fiar, H. 2008. “Perhitungan subsidi BBM periode januari-november 2008”. ERMI, 23 Desember. TvOne.com bbmplumpang.blogspot.com Jianto,K. Klinton,J. “Matahari sebagai bintang bumi sebagai salah satu planet 9.2”. URL:http://www.crayonpedia.org
