Krisis energi merupakan masalah utama di negara-negara berkembang, dengan bahan bakar fosil sebagai sumber utamanya. Kompor induksi telah mendapat perhatian karena pengoperasiannya yang aman dan ramah lingkungan, tetapi kompor induksi AC tradisional mahal dan tidak efisien karena menggunakan inverter dan penyearah arus. Dalam hal ini, makalah ini bertujuan untuk memodelkan dan mengembangkan kompor induksi bertenaga surya, berbiaya rendah, dan sangat efisien yang dapat dioperasikan langsung oleh panel surya melalui baterai. Dengan memanfaatkan output maksimum panel surya, pengontrol daya surya berbasis pelacakan titik daya maksimum (MPPT) telah digunakan untuk mengisi daya baterai. Struktur kumparan yang dimodifikasi untuk kompor diusulkan untuk mengurangi waktu eksitasi kumparan dan meningkatkan frekuensi resonansi. Topologi konverter kuasi-resonansi telah digunakan dalam kompor induksi yang diusulkan, karena beroperasi pada frekuensi tinggi di atas 20 kHz untuk menghindari kebisingan yang dapat didengar dan di bawah 100 kHz untuk meminimalkan kerugian dalam pengalihan. Kinerja kompor induksi yang disarankan telah divalidasi dengan memodifikasi rangkaian dan kumparan kompor induksi tradisional 220 V, 2 kW. Berdasarkan hasil, dapat diamati bahwa efisiensi kompor induksi yang diusulkan mencapai 93%, yang lebih baik daripada kompor induksi yang ada.
Eksploitasi hutan tropis, pembakaran bahan bakar fosil, dan pemeliharaan ternak hanyalah beberapa contoh bagaimana tindakan manusia mengubah iklim dan suhu bumi. Selain gas rumah kaca yang secara alami sudah ada di atmosfer, aktivitas ini mengakibatkan emisi gas rumah kaca dalam jumlah besar, yang merupakan faktor dalam pemanasan global dan efek rumah kaca. Aplikasi energi terbarukan (ET), seperti oven surya kreatif, merupakan salah satu opsi yang paling didukung dan didorong. Tenaga surya adalah bentuk energi yang sangat baik dan bersih. Tenaga surya dapat mengurangi ketergantungan dunia pada sumber daya tak terbarukan yang mencemari dan menguras seperti batu bara dan bahan bakar fosil lainnya. Negara ini telah mengakui bahwa meningkatnya kekhawatiran tentang perubahan iklim adalah akibat dari pelepasan gas rumah kaca. Departemen Energi (DoE) telah membuat rencana tentang bagaimana industri ET dapat berkembang dan memberikan dampak yang menguntungkan bagi ekonomi nasional dan lingkungan secara global. Dibandingkan dengan pembakar gas, memasak induksi menghasilkan pemanasan yang lebih cepat, efisiensi termal yang lebih baik, dan emisi yang lebih rendah. Ini adalah pilihan yang bagus karena efisiensinya yang tinggi, pemanasan yang cepat, fitur kontrol panas yang akurat, langkah-langkah keamanan, dan kebersihannya. Ini menghilangkan masalah kesehatan, tetapi dampaknya terhadap lingkungan bergantung pada metode pembangkitan listrik. Untuk membuat sistem memasak induksi lebih ramah lingkungan, energi matahari dapat digunakan untuk mengoperasikan kompor. Ini juga dapat memainkan peran penting dalam mengurangi masalah emisi karbon, serta menjadi sumber energi terbarukan yang efektif untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan membantu mencegah pemanasan global.
Kontribusi makalah ini adalah sebagai berikut:
− Topologi konverter kuasi-resonansi diterapkan pada kompor induksi berbasis surya, untuk meningkatkan efisiensi kompor induksi berbasis surya yang diusulkan dengan menghindari kebisingan yang dapat didengar dan mengurangi kerugian peralihan.
− Struktur kumparan yang ditingkatkan untuk kompor dirancang untuk mengurangi waktu eksitasi kumparan dan meningkatkan frekuensi resonansi.
− Prototipe kompor induksi yang diusulkan yang menggabungkan konverter kuasi-resonansi dan struktur kumparan yang dimodifikasi dikembangkan untuk menilai dan memvalidasi kinerja dalam pengaturan yang realistis.
− Perbandingan antara kompor induksi yang diusulkan dan yang tersedia disajikan berdasarkan fitur yang berbeda (efisiensi dan daya keluaran) untuk menunjukkan kinerja kompor induksi yang diusulkan lebih baik daripada yang sudah ada.
Berikut ini adalah gambar kompor induksi sebelum dan setelah pengembangan.
Studi ini menyajikan kompor induksi bertenaga surya dan sangat efisien yang dapat dioperasikan langsung oleh panel surya melalui baterai. Menurut studi tersebut, kinerja kompor induksi yang diusulkan telah divalidasi melalui eksperimen, dan diamati bahwa efisiensi kompor mencapai 93%, yang lebih baik daripada kompor induksi yang ada. Topologi konverter kuasi-resonansi berkontribusi pada peningkatan frekuensi resonansi untuk meningkatkan efisiensi. Selain itu, pengoptimalan daya dan desain kumparan secara efektif memecahkan masalah kebisingan yang tidak diinginkan saat menggunakan kompor pada tegangan DC, sehingga menghasilkan pengalaman memasak yang efisien. Karena pengurangan putaran kumparan dari 24 menjadi 21 serta panjang kumparan, daya maksimum meningkat secara bertahap dari 198 W menjadi 266 W. Penelitian ini juga menyoroti potensi kompor induksi bertenaga surya sebagai solusi berbiaya rendah dan ramah lingkungan untuk memasak di negara-negara berkembang, sehingga mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil. Dibandingkan dengan literatur lain, kompor yang diusulkan menonjol karena efisiensinya yang tinggi, efektivitas biaya, dan kapasitasnya untuk bekerja langsung dengan tenaga surya, menjadikannya pilihan yang layak untuk memasak. Kendala teknis utama dari penelitian ini adalah menyiapkan makanan dengan cukup cepat pada daya yang rendah. Analisis biaya menunjukkan bahwa mengintegrasikan kompor surya dengan sistem rumah surya dapat menjadi hemat biaya dibandingkan dengan biaya memasak biasa. Peningkatan kapasitas daya dapat memungkinkan rumah tangga untuk menggunakan lebih banyak peralatan, yang berpotensi meningkatkan kualitas hidup mereka.
Mikrokontroler yang lebih canggih dapat digunakan di masa mendatang sebagai pengganti mikrokontroler semikonduktor Samsung, untuk meningkatkan kinerja sistem memasak surya. Dengan penggunaan pengontrol cerdas seperti pengontrol berbasis logika fuzzy atau pengontrol model-prediktif sebagai pengganti pengontrol PI, kinerja sirkuit sistem dapat lebih ditingkatkan. Akan menarik untuk menyelidiki di masa mendatang bagaimana algoritma kontrol adaptif dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi transfer energi untuk berbagai pekerjaan memasak sambil memperhitungkan perbedaan karakteristik beban.
Penulis: Lilik Jamilatul Awalin, ST, SPd, MT, PhD.
Link: https://beei.org/index.php/EEI/article/view/7925/4005
Baca juga: Solusi Hemat Biaya Pembangkit Listrik Tenaga Surya
