kajiandapursolar-121211221122-phpapp01

Dapur Solar1 Khairool Anwar Bin Alias, 2 Mohan Kumar A/L Manikam dan 3 Nooriza Binti Ibrahim

1 Jabatan Kejuruteraan Awam, Politeknik Sultan Idris Shah, Sungai Lang 45100 Sungai Air Tawar, Selangor, Malaysia.

E-mail : [email protected]





ABSTRAK

Tenaga solar adalah teknologi untuk mendapatkan tenaga berguna daripada cahaya matahari. Tenaga

matahari telah digunakan dalam banyak teknologi tradisional sejak beberapa abad dan telah digunakan

secara meluas ketika ketiadaan bekalan tenaga lain. Tenaga matahari sekarang digunakan dalam beberapa

penggunaan antaranya pemanasan (air panas, pemanasan bangunan, masakan), generasi elektrik

(fotovoltik, enjin pemanasan) dan penyahmasinan air laut. Kegunaannyasemakin meluas tatkala

kesedaran mengenai kos persekitaran dan bekalan terhad oleh sumber tenaga lain seperti bahan api fosil.

Dapur solar merupakan satu alternative yang digunakan untuk menggantikan kaedah memasak secara

konvensional. Ia menggunakan tenaga solar sebagai medium utama dalam proses memasak. Dapur solar

merupakan satu dapur mesra alam dan tidak menyebabkan pencemaran terhadap alam sekitar serta

menjimatkan kos kerana tiada bahan api seperti kayu, arang batu atau gas digunakan. Dapur solar ini

menggunakan sumber alternative iaitu daripada cahaya matahari untuk memasak. Tenaga alternative

adalah bermakna tenaga yang terjana daripa sumber bukan berasaskan bahan api asli seperti petroleum

ataupun arang batu. Lazimnya, tenaga alternative adalah merupakan tenaga daripada unsur-unsur seperti

tenaga angin, tenaga hidro, tenaga solar dan juga tenaga nuklear. Tenaga solar yang diperoleh daripada

pancaran cahaya matahari mempunyai potensi luas di Malaysia terletak di kawasan khatulistiwa yang

menerima cahaya matahari sepanjang tahun dengan suhu setinggi 27 ⁰C.

Kata kunci : Tenaga Solar, Dapur solar dan Sumber alternatif

mailto:[email protected]



1.0 PENGENALAN

Dapur Solar merupakan rekacipta model yang dilengkapi ciri-ciri kecekapan tenaga dengan

menggunakan sumber tenaga solar secara optimum [1,2]. Model yang dicipta juga menggunakan bahan

terpakai seperti aluminium, kanta dan cat hitam [4] . Selain itu juga, ia dapat menguruskan sumber kearah

meningkatkan kecekapan dan penjimatan bahan api dan secara tidak langsung dapat memulihara alam

sekitar. Aplikasi tenaga solar di negara kita kini pada tahap sangat rendah sedangkan ia berpotensi tinggi

dan boleh dimanfaatkan [6].

1.1 PERNYATAAN MASALAH

Pada masa kini hampir 80 peratus daripada sumber-sumber tenaga adalah daripada tenaga fosil

seperti petroleum, arang batu dan gas asli. Pada masa yang sama, sumber tenaga ini mengambil masa

terlalu lama untuk dihasilkan secara semulajadi [3]. Oleh itu penggunaan sumber tanaga yang boleh

diperbaharui termasuklah tenaga solar mestilah digalakkan. Diketahui umum bahawa solar adalah murah

dan boleh didapati di mana-mana sahaja di Malaysia dan ianya selamat malah ia tidak berbahaya kepada

persekitaran. Kajian pembinaan dapur solar ini, diharap dapat menjadi sumber alternatif kepada sumber

tenaga yang sedia ada.

1.2 OBJEKTIF

Terdapat tiga objektif kajian menguji keberkesanan penggunaan dapur solar, objektif-objektif berikut

perlu dicapai di penghujung kajian ini.

i. Menghasilkan tenaga alternatif daripada tenaga matahari di mana haba daripada matahari

digunakan dalam penyediaan bahan makanan makanan.

ii. Menguji pencapaian suhu maksimum yang boleh dihasilkan melalui penggunaan dapur solar.

iii. Menguji penggunaan bahan tambah dalam ujikaji kotak solar untuk meningkatkan suhu.

2.0 SKOP KAJIAN

Kajian ini dihadkan dengan hanya menguji keberkesanan dapur solar terhadap suhu persekitaran iaitu

terhadap suhu persekitaran di kawasan Politeknik Sultan Idris Shah, Sabak Bernam, Selangor. Kajian ini

dilakukan kawasan lapang yang menerima cahaya matahjari tanpa dilindungi oleh baying-bayang atau

apa-apa sahaja objek yang boleh menghalang cahaya matahari ke atas dapar solar, kajian dilakukan

bermula dari pukul 9.00 pagi sehingga 4.00 petang padang bola Politeknik Sultan Idris Shah.

2.1 KONSEP KAJIAN

Tenaga suria ialah tenaga yang percuma dan tidak terbatas. Tenaga suria tidak menghasilkan

pencemaran, tidak memerlukan modal yang tinggi serta menggunakan bahan kitar semula. Di Malaysia,

kita menerima cahaya matahari melebihi 6 jam sehari sepanjang tahun. Oleh itu, tenaga suria amat

berpotensi untuk digunakan di Malaysia. Penggunaan pemasak solar boleh menggurangkan pengeluaran

karbon dioksida ke atas alam sekitar.

Dapur solar ini amat sesuai digunakan di negara beriklim panas seperti Malaysia dan mempunyai

banyak kebaikan iaitu menjadikan tenaga solar sebagai sumber tenaga alternatif yang murah,

menggurangkan penggunaan bahan api dari kayu ,tidak mempunyai ancaman bahaya kebakaran,

keracunan asap dan gas [5]. Dapur solar ini juga amat sesuai digunakan semasa membuat aktiviti gerak

kerja luar seperti perkhemahan [7].

Kaedah memasak menggunakan tenaga suria digunakan secara meluas di negara-negara

membangun sebagai alternatif bagi menggantikan panggunaan kayu, arang kayu, arang batu atau bara api.

Penggunaan bahan bakar ini menimbulkan pencemaran yang memeberi kesan terhadap alam sekitar,

kesihatan orang ramai dan menggunakan kos yang tinggi [3].

Terdapat tiga prinsip asas bagi pembinaan asas bagi kotak solar iaitu :

i. cahaya matahari

Dapur solar akan diletakan di kawasan yang pans dan dilindungi daripada angin

kencang. Dapur solar tidak dapat berfungsi apabila hari mendung atau pada waktu

malam. Jumlah kemasukan tenaga matahari ke dalam dapur solar bergantung kepada

rekabentuknya.

ii. Menukar cahaya matahari kepada tenaga haba

Permukaan gelap seperti warna hitam digunakan pada dapur solar serta permukaan yang

berkilat seperti keranjang aluminium dapat membantu dalam proses penyerapan cahaya

matahari dan akan ditukarkan kepada haba [9]. Periuk atau kuali hitam akan menyerap

haba dan haba tersebut digunakan untuk memasak makanan.

iii. Pemerangkapan haba.

Bahan seperti plastic atau kaca boleh digunakan untujk meyerap cahaya matahari dan

ditukarkan kepada haba. Plastik atau kaca akan memerangkap haba yang terdapat pada

dapur solar [8]. Cahaya matahari akan diserap oleh periuk atau kuali hitam serta pelapik

hitam yang diletakkab di bawah periuk atau kuali, kemudian cahaya matahari akan

ditukarkan kepada tenaga haba dan memanaskan periuk atau kuali yang terdapat dalam

kotak solar. Tenaga haba akan terperangkap di dalam kotak solar yang bertutup kerana

haba tidak dapat melepasi penutup kaca yang digunakan untuk kotak solar. Haba yang

terperangkap dalam kotak suria akan bertindak balas dengan permukaan yang berwarna

gelap dan menghasilkan haba.

3.0 KAEDAH KAJIAN

Kaedah metodologi ini merangkumi kaedah dan pendekatan yang digunakan untuk mencapai

objektif dan matlamat kajian . Setipa perkara yang dirancang sementinya mempunyai kaedah atau

prosedur yang betul bagi mencapai matlamat atau tujuan yang telah ditetapkan. Metodologi bagi projek

ini adalah seperti yang tertera di bawah :

Pada peringkat awal , proses pemilihan tajuk amatlah penting . Ini kerana ia akan mempengaruhi

objektif atau tujuan yang sebenarnya.

Proses selanjutnya adalah perlaksanaan projek yang telah dibincangakan dan kerja-kerja mencari

malkumat dan bahan-bahan yang berkaitan dengan projek yang ingin dilaksanakan.

Proses kerja-kerja merekabentuk , menguji serta membuat jadual hasil bagi kajian tersebut supaya

data tersebut boleh dianalisis .

Bahan-Bahan Yang Digunakan

Anatara bahan-bahan yang digunakan untuk membuat kotak solar ialah:

U-Channel merupakan suatu bahan yang diperbuat daripada aluminium yang digunakan sebagai

bingkai pada kotak solar.

Hollow 1x1 bahan yang paling penting dalan dapur solar kerana hollow berfungsi sebagai rangka

kotak.

Getah hitam jenis tahan haba berfungsi sebagai untuk memmenuhi ruanga pada u-channel yang

dipasang pasa sekeliling tinted glasses.

Racket merupakan bahan yang digunakan untuk menyambung bahagian antara Hollow 1x1.

Clear glasses merupakan penutup bagi kotak solar ini. Clear glasses digunakan agar haba yang

dapat amsuk lebih banyak untuk diperangkap di dalam kotak solar.

Tinte glasses digunakan sebagi dinding kotak solar. Tujuan tinted glasses digunakan ialah sebagai

pemerangkap haba agar tidak keluar daripada kotak solar.

Rebet digunakan sebagai penyambung bahagian u-channel dan antara dinding kotak solar.

Prosedur Ujikaji Kotak Solar.

Prosedur untuk menjalankan ujikaji ke atas dapur solar menggunakan bahan aluminium sebagai bahan

ujikaji ialah :

Jadual data untuk mengambil data bacaan suhu pada thermometer yang diletakkan pada air dan

kotar solar disediakan seperti berikut :

Masa 9am-

10am

10am-

11am

11am-

12pm

12pm-

1pm

1pm-2pm 2pm-3pm 3pm-4pm

Suhu

Kotar

Solar

Suhu Air

Peralatan dan bahan ujikaji disedikan seperti thermometer , air sebanyak 500ml dan bikar.

Bahan untuk dibuat ujikaji pada hari tersebut akan dipasang dan diletakkan.

Kotar solar akan dipasangkan dengan thermometer pada dinding sebelah dalam .

Air sebanyak 500ml sebagai sampel ujikaji dimasukkan ke dalam kotar solar.

Termometer juga diletakkan di dalam air untuk melihat suhu air .

Setelah itu, sampel air akan ditutupkan dengan penutup untuk menghalang pengeluaran haba

berlaku dan meningkatkan suhu air dengan cepat.

Selepas itu , penutup dapur solar ditutupkan dengan rapat.

Setelah selesai , kotar solar diletakkan dikawasan ujikaji.

Bacaan thermometer iaitu suhu pada air dan kotar solar akan diambil setiap 1 jam. Bacaan suhu

ini akan dicatatkan dijadul yang telah disediakan.

Ujikaji selesai setelah semua data telah diambil mengikut masa yang ditetapkan.

Ujikaji setiap bahan akan dilakukan dalam masa sekurang-kurannya tiga hari untuk melihat

keberkesanannya dengan mengulang langkah.

Setelah data diperolehi ujikaji ditukar dengan bahan ujikaji yang berbeza iaitu kanta dan cat bikar

yang bercat hitam .

4.0 DAPATAN KAJIAN

4.1 Keputusan Ujikaji Peringkat Pertama

Kajian pada peringkat pertama melibatkan ujikaji ke atas bahan-bahan yang sesuai digunakan untuk pembentukan kotak solar yang paling efisien. Pada peringkat ini bahan seperti aluminium, cat hitam dank anta adalah menjadi bahan utama kajian.

4.1.1 Tanpa penggunaan Aluminium, Cat Hitam dan Kanta

MASA 9am-10am 10am-11am

11am-12pm

12pm-1pm 1pm-2pm 2pm-3pm 3pm-4pm

Suhu Kotak

42 48 54 56 59 57 53

Suhu Air 40 43 46 50 55 53 50

Jadual 4.1.1 : Bacaan suhu kotak dan air tanpa apa-apa bahan tambah

Daripada Jadual di atas didapati bacaan suhu maksimum dicatatkan pada pukul 2 petang adalah 59 0C bagi suhu kotak dan 55 0C bagi suhu air. Manakala suhu minimum dicatatkan pada pukul 10 pagi iaitu 42 0C bagi suhu kotak dan 40 0C bagi suhu air.

4.1.2 Penggunaan Kanta


11am-12pm


Suhu Kotak

41 44 55 58 62 42 46

Suhu Air 39 40 53 56 60 55 53

Jadual 4.1.2 : Bacaan suhu kotak dan air dengan penggunaan kanta

Daripada Jadual di atas didapati suhu maksimum yang dicapai adalah pada pukul 2 petang dengan bacaan suhu kotak 62 0C dan suhu air 60 0C. Manakala suhu minimum dicatatkan pada pukul 10 pagi dengan bacaan bagi suhu kotak 41 0C dan suhu air 39 0C.

4.1.3 Penggunaan Kanta dan Cat Hitam


11am-12pm


Suhu Kotak

45 47 55 62 65 58 52

Suhu Air 42 45 53 60 64 62 55

Jadual 4.1.3 : Bacaan suhu kotak dan air dengan penggunaan kanta dan cat hitam

Daripada Jadual di atas didapati penggunaan kanta dan cat hitam dapat meningkatkan lagi suhu kotak dan air. Suhu maksimum bagi kotak dicatatkan pada jam 2 petang dengan bacaan 65 0C, manakala suhu air pula dapat mencapai nilai bacaan sehingga 64 0C.

4.1.4 Penggunaan Aluminium, Kanta dan Cat Hitam


11am-12pm


Suhu Kotak

47 55 57 62 71 59 40

Suhu Air 40 45 50 58 68 70 55

Jadual 4.1.4 : Bacaan suhu kotak dan air dengan penggunaan aluminium, kanta dan cat hitam

Daripada Jadual diatas didapati penambahan aluminium dapat meningkatkan lagi suhu kotak dan suhu air dengan nilai bacaan maksimum 71 0C bagi suhu kotak yang dicatatkan pada jam 2 petang manakala suhu air mencapai nilai maksimum pada jam 3 petang dengan bacaan 70 0C.

4.1.5 Perbandingan suhu kotak dan air terhadap penggunaan bahan

Rajah 4.1.5 (i) : Graf perbandingan suhu kotak terhadap penggunaan bahan

Graf diatas menunjukkan perbezaan bacaan suhu yang dicatatkan hasil daripada ujikaji yang dijalankan. Daripada graf diatas, dapat dilihat perbandingan suhu kotak solar tanpa bahan tambahan dan dengan bahan tambahan iaitu penggunaan kanta, cat hitam dan juga aluminium. Terdapat perbezaan bacaan iaitu penggunaan bahan tambahan dan tanpa bahan tambahan. Bagi penggunaan kotak solar tanpa bahan tambahan, bacaan suhu tertinggi yang dicatatkan ialah 59 0C bagi suhu didalam kotak.

Bagi pengunaan kotak solar dengan penggunaan kanta suhu yang tertinggi dicatatkan ialah 62 0C didalam kotak. Ini menunjukkan bahawa penggunaan kanta sedikit sebanyak mempengaruhi bacaan suhu didalam kotak. Bagi penggunaan cat hitam dan kanta suhu tertinggi yang dicatatkan ialah 65 0C. Dan bagi penggunaan aluminium, kanta dan cat hitam suhu tertinggi yang dicatatkan di dalam kotak ialah 71 0C. Daripada perbandingan ini dapat dilihat penggunaan bahan untuk mereka bentuk kotak solar juga mempengaruhi suhu di dalam kotak.

Rajah 4.1.5 (ii) : Graf perbandingan suhu air terhadap penggunaan bahan

Daripada graf di atas menunjukkan tanpa banahn tambahan suhu air dapat dicapai sehingga 55 0C. Dengan penggunaan kanta pula, suhu tertinggi dicatatkan ialah 60 0C.

Bagi penggunaan cat hitam dan kanta suhu tertinggi air yang dicatatkan ialah 64 0C. Dan bagi penggunaan aluminium, kanta dan cat hitam suhu tertinggi yang dicatatkan ialah

70 0C. Daripada graf dapat dilihat perubahan suhu semakin meningkat terhadap pengunaan bahan tambahan. Pengunaan cat hitam, kanta dan aluminium banyak mempengaruhi bacaan suhu di dalam kotak solar.

Bacaan suhu tertinggi dicatatkan pada waktu kemuncak iaitu pada pukul 1 hingga 2 petang.

Masalah Semasa Proses Pengujian Dapur Solar

Selain daripada penggunaan bahan tambahan yang digunakan untuk membuat ujikaji, antara faktor yang mempengarhi bacaan suhu pada kotak solar dan sampel air ialah:

A) Cuaca

Ujikaji keberkesanan penggunaan dapur solar ini telah dilakukan ke atas sampel air tujuan untuk tujuan memasak. Semasa ujikaji dijalankan, banyak faktor yang telah diambilkira antaranya faktor cuaca. Masalah cuaca seperti mendung dan hujan juga menjadi faktor utama kerana ia melambatkan pengujian. Ujian dilakukan dalam bulan Oktober dan awal bulan November di mana menurut Jabatan Meteorologi Malaysia (Selangor) keadaan cuaca adalah lembap berbanding bulan yang lain. Bilangan hari hujan yang direkodkan adalah tinggi dan terdapat hari-hari hujan yang diiringi dengan ribut petir pada sebelah petang. Ujikaji ini akan lebih berkesan jika dibuat pada hari yang menerima cahaya matahari terik.

B) Bahan tambah kepada dapur solar

Pemilihan bahan tambah ini terpaksa ditukar-tukar untuk melihat bahan tambah mana yang lebih sesuai digunakan pada dapur solar tersebut untuk penyerapan haba yang lebih baik supaya sampel ujikaji iaitu air boleh mencapai suhu semaksimum mungkin. Bahan tambah yang digunakan untuk pengujian dapur solar seperti aluminium foil dan kanta mempengaruhi bacaan suhu di dalam kotak solar dan sampel.

5.0 KESIMPULAN

Kesimpulannya, daripada tempoh ujikaji keberkesanan penggunaan dapur solar untuk melihat

tahap suhu maksimum yang boleh dicapai oleh kotak solar tersebut selama dua minggu di kawasan

Politeknik Sultan Idris Shah, suhu tertinggi yang dicacatkan ialah 71°C dan suhu air pula ialah 70°C.

Ujikaji ini menunjukkan penggunaan bahan tambah iaitu aluminium, kanta dan cat hitam sebagai bahan

untuk meningkatkan suhu kotak ternyata memang berjaya kerana melalui gabungan penggunaan bahan

tersebut, suhu kotak telah meningkat secara mendadak.

Walaubagaimanapun, suhu yang didapati daripada hasil ujikaji ini masih rendah dan

penggunaanya di kawasan politeknik ini tidak begitu sesuai. Oleh yang demikian kajian lanjut perlu

dilakukan terhadap bahan tambah yang sesuai kepada dapur solar untuk meningkatkan suhu disamping

dapat mempercepatkan proses memasak makanan. Kajian ini tidak terhad kepada penggunaan bahan

tambah sahaja tetapi kajian mengenai rekabentuk juga harus diteliti supaya sesuai dengan persekitaran

kajian.

RUJUKAN

[1] Lockhart-Ball, H. (2005). World renewable energy congress – VIII. WREN News I.

Retrieved September 10, 2009.

[2] Jamaludin, M.J . 1996. Impak Pembangunan terhadap Alam Sekitar. Bangi; Penerbit

Universiti Kebangsaan Malaysia.

[3] Cory Budischak, DeAnna Sewell, Heather Thomson, Leon Mach, Dana E. Veron, Willett

Kempton. Cost-minimized combinations of wind power, solar power and

electrochemical storage, powering the grid up to 99.9% of the time. Journal of Power

Sources, 2013; 225.

[4] Abd Latif Md. Ahmad dan Che Mat Hadzar Mahmud, 1993. Pengenalan Peralatan

Elektrik dan Sistem Sukatan. Kuala Lumpur; Dewan Bahasa dan Pustaka.

[5] Guiavarh, A. dan Peupoptier, B., 2005. Photovoltaic collectors efficiency according to

their integration in buildings. Solar Energy (2006), pg 65-77.

[6] Slonim M. A. dan Slonim, A. A., 2006. Transient process in different types of solar cell

panels. Experimental investigation. Solar Energy Materials & Solar Cells pages 90-93.

[7] Rex A. Ewing (2003). Power with Nature: Solar and Wind Energy Demystified. Pixyjack

Press Publisher.

[8] G.Z. Brown and Mark DeKay 2000. Sun, Wind and Light. Son &Wiley Publisher.

[9] Steven J. Strong & William G. Scheller 1993. The Solar Electric House: Energy for the Environmentally Responsive, Energy-Independent Home. Sustainability Press.

kajiandapursolar-121211221122-phpapp01

Documents