Posted by: lizenhs | January 19, 2009

Konsumsi BBM Dibatasi, Radiasi Matahari: Data dan Informasi Energi

Konsumsi BBM Dibatasi, Radiasi Matahari: Data dan Informasi Energi

Ditulis oleh Haslizen Hoesin

Pertengahan April Wakil Presiden M.Yusuf Kalla berkunjung ke Cina. Satu dari beberapa kegiatan adalah peninjauan kemungkinan kerja sama pembangkit energi listrik dengan batu bara. Menristek (mantan rektor ITB) Dr. Kusmayanto Kadiman (22 April) ceramah di ITB mengenai pembangkit tenaga listrik dengan batu bara dan gas panas bumi sebagai pembangkit energi listrik, berada dekat sumber bahan baku (selain BBM). Diharapkan dengan cara ini sumber-sumber daya pembangkit tenaga listrik dapat dioptimalkan, biaya listrik dapat ditekan, sehingga harga jual listrik murah dan kekurangan energi listrik dapat diatasi. Presiden RI Susilo Bambang Yudhoyono pernah pula mencanangkan hemat listrik.

Meneg PPN/Kepala Bapenas Paskah Suzetta (25 April) berkata: “Akan ada pembatasan penggunaan BBM ……”. Kebijakan ini satu dari beberapa alternatif solusi akibat melambungnya harga minyak mentah dunia. Menurut Menhub Hatta Rajasa (26 April 2006), “Sebesar 95 juta ton BBM dipakai sektor transportasi, 80 % diantaranya oleh angkutan darat dan kendaraan pribadi”. Pernyataan Menhub adalah urutan ke lima, mengenai upaya penghematan BBM.

Bila berbicara mengenai energi, selain energi konvensional (BBM, Batu Bara dll.), Panas Bumi dll. adalah energi radiasi matahari. Energi radiasi matahari tersedia sepajang tahun, gratis dan sangat dekat dengan lokasi yang membutuhkan. Energi radiasi matahari adalah sumber energi yang tidak ada pembandingnya untuk kehidupan dan pembangkit (generator) berbagai energi di permukaan bumi.

Berkenaan dengan energi yang harus kita pikirkan, Pertama, bagainama cara penghematan energi listrik dan konvensional (BBM) karena pasti habis. Kedua, bagaimana memanfaatkan energi matahari yang tersedia gratis, seoptimal mungkin. Ketiga, bagaimana cara menjaga kondisi atmosfir tetap bening supaya mutu radiasi matahari terjaga setiap saat.

Faktor yang mempengaruhi mutu dan ketersediaan energi radiasi matahari di permukaan bumi adalah deklinasi, geografis tempat dan kebeningan atmosfir. Geografis dan deklinasi dijadikan pendorong mengoptimalkan pemakaian energi matahari, sedangkan kondisi atmosfir dijadikan sebagai peringatan akan keadaan atmosfir.

Agar energi radiasi matahari dapat dimanfaatkan secara optimal, diperlukan beberapa pemahaman, bahwa radiasi matahari adalah gelombang elektromagnetik (EM). Pengertian lain adalah spektral radiasi, radiasi (langsung, baur, global dan normal), konsatanta radiasi matahari (solar constant) dan kandungan Atmosfir.

Mutu dan Kegunaan Radiasi Matahari

Radiasi gelombang EM matahari, dalam pemakaian dipisahkan menjadi dua batasan yaitu konstanta radiasi matahari (solar constant) dan spektral. Mutu radiasi matahari selalu dikaitkan dengan spektral, sedangkan jumlah dikaitkan dengan radiasi global. Spektral dan jumlah radiasi matahari ditepi luar atmosfir bumi sangat berbeda dengan spektral dan jumlah radiasi matahari di permukaan bumi.

Perbedaan disebabkan oleh komposisi kandungan atmosfir, diantaranya Uap Air (H2O), Nitrogen, Oksigen, Argon, CO2, Helium, Kripton, Xenon, Debu, Aerosol dll. Variasi komposisi kandungan atmosfir sangat ditentukan oleh aktifitas manusia.

Kegunaan energi radiasi matahari adalah untuk poto biologi, poto kimia, solar cell, kegunaan panas, perencanaan bangunan dan wilayah hunian (kompleks perumahan), perkotaan, dll. Ketersediaan energi radiasi matahari adalah data dan/atau informasi untuk merancang hidup dan kehidupan di permukaan bumi. Kita sering meremehkan dan tidak mau mengerti tentang mutu dan kegunaan radiasi matahari. Kita berkata semuanya dapat diatasi dengan teknologi. Mungkin pernyataan ini keliru.

Spektral Radiasi Matahari

Spektral radiasi matahari fungsi dari panjang gelombang (gambar 1), mulai dari sinar X (1 A0) dan dibawahnya, sampai gelombang radio (100 m) dan di atasnya. Spektral yang dibahas selanjutnya adalah radiasi optik yaitu ultra lembayung (violet), cahaya tampak (visual) dan radiasi gelombang panjang (infra merah).

Ultra lembayung dengan panjang gelombang < 0.4m, Mutu dan jumlah radiasi ultra lembayung yang sampai di permukaan bumi dipengaruhi oleh lapisan ozon. Tebal-tipis lapisan ozon dipengaruhi oleh polusi udara, diantaranya CO2, CH4, N2O dan CFC (freon). Bila lapisan ozon menipis maka ultra lembayung banyak mencapai permukaan bumi. Radiasi Ultra lembayung yang berlebihan memberikan efek: Pertama, Abiotik pada procaryotes dan vieus, berhubungan langsung terhadap efek mutagenik pada mikro organisme, Kedua, Erythermal pada kebersihan kulit manusia, berhubungan langsung terhadap hal-hal yang berkaitan dengan kanker (canceregenik), Ketiga, katarak. Keempat, menurunkan daya tahan tubuh.

Cahaya tampak berada di daerah panjang gelombang antara 0.38 sampai 0.78m, dapat dilihat oleh mata telanjang. Cahaya tampak menjadikan benda bisa terlihat. Mutu dan jumlah cahaya tampak dipermukaan bumi dipengaruhi oleh kebeningan atmosfir. Bila kebeningan berkurang (keruh), mutu dan jumlah cahaya tampak akan berkurang mencapai permukaan bumi. Kebeningan atmosfir dipengaruhi oleh asap, debu dan partikel aerosol. Cahaya tampak berhubungan langsung dengan potositesis pada tumbuh-tumbuhan untuk menghasilkan O2. Bila cahaya tampak dihalangi partikel-partikel kecil di langit, mutu cahaya menurun, aktivitas fotosintesis menurun, artinya kadar oksigen di udara berkurang. Bila kadar O2 rendah di alam, berakibat O2 akan sedikit di darah dan otak, bila ini terjadi dalam waktu yang cukup lama akan berpengaruh kepada cara kerja otak.

Radiasi matahari gelombang panjang berada pada panjang gelombang > 0.75 m disebut infra merah. Radiasi gelombang panjang dapat pula dihasilkan/dipancarkan oleh benda yang panas. Radiasi infra merah bertambah mengikuti peningkatan kekeruhan atmosfir, yang diakibatkan polusi (gas buang kendaraan, industri, debu dll). Radiasi gelombang panjang juga berasal dari permukaan bumi (gersang lebih banyak dari pada hijau). Semuanya mengakibatkan suhu udara meningkat dan efek rumah kaca.

Konstanta radiasi matahari (solar constant) adalah total dari semua panjang gelombang radiasi matahari yang diterima persatuan waktu persatuan luas permukaan pada jarak rata-rata bumi matahari yaitu 1353 Wm-2 (1.940 calcm-2min-1).

Bila dikaitkan dengan hari Bumi (diperingati setiap 22 April), dengan kegiatan seperti penanaman pohon, ceramah dan seminar merupakan upaya menjaga mutu radiasi matahari sehingga dapat mempertahankan kandungan O2 tetap pada kondisi normal.

Radiasi dan Penerangan Alami Siang Hari

Radiasi matahari dapat dibedakan atas beberapapa keperluan diantaranya Pertama keperluan Meteorologi, spektrum radiasi matahari dinyatakan dalam dua bentuk yaitu radiasi gelombang pendek (panjang gelombang kurang dari sekitar 4m) dan radiasi gelombang panjang (panjang gelombang lebih dari sekitar 4m). Kedua keperluan penerangan alami sianghari, radiasi yang terletak antara 0.38 sampai 0.78m (disebut cahaya tampak).

Radiasi gelombang pendek dibedakan atas radiasi langsung, baur dan pantul. Radiasi langsung adalah radiasi langsung dari matahari, sedangkan radiasi baur adalah radiasi matahari yang dihamburkan beberapa kali oleh partikel-partikel/debu di atmosfir. Radiasi matahari yang diterima dipermukaan bumi secara keseluruhan disebut Radiasi Matahari Global yaitu penjumlahan radiasi langsung, pantul dari partikel dan baur. Komponen lain dari radiasi matahari adalah radiasi normal, yaitu radiasi matahari yang menimpa permukaan datar yang selalu tegak lurus berkas radiasi langsung.

Radiasi gelombang panjang meliputi radiasi atmosfir mengarah kebawah, radiasi terestrial dari permukaan bumi dan pantulan dan radiasi atmosfir. Jumlah radiasi matahari di permukaan bumi juga dipengaruhi lama penyinaran matahari (LPM). Lama penyinaran matahari ditentukan oleh awan dan letak geografis.

Cahaya tampak juga dibedakan atas langsung, pantul, baur, normal dan total. Pemakaian cahaya tampak dalam bangunan berpengaruh langsung berpengaruh terhadap pemakaian energi listrik. Untuk keperluan pemakaian cahaya tampak, berbagai upaya telah dilakukan, diantaranya penetapan penerangan alam siang hari. Berdasarkan hasil pengukuran di Bandung, Prof Hadiwijogo menetapkan kuat penerangan alami siang hari untuk langit perancangan 10000 lux.

Peningkatan polutan akan menurunkan mutu dan jumlah cahaya tampak. Karena cahaya tampak adalah bagian radiasi maratari, hubungan keduanya dinyatakan dalam bentuk efektifitas.

Pencemaran, Energi Dalam Bangunan dan Perkotaan

Energi radiasi matahari sangat erat hubungannya dengan kehidupan, suasana dan kenyamanan dalam bangunan (rumah tinggal dan perkantoran) dan di perkotaan. Agar nyaman dan betah tinggal di rumah (hunian) dan di perkotaan yang harus diketahui keseimbangan energi di permukaan bumi. Komponennya antara lain: Pertama, radiasi matahari. Kedua, emisi (panas peralatan rumah tangga dan kendaraan). Ketiga, energi untuk penerangan buatan dan penyejuk ruangan. Keempat, arah dan kecepatan angin, Kelima. bahan atap dan dinding bangunan, Keenam. polutan dll.

Bila efek radiasi matahari (pencahayaan dan panas) dan ventilasi alamiah tidak diperhatikan dalam rancangan bangunan (meliputi arah, bahan atap dan dinding), maka energi listrik untuk memperoleh kenyamanan pencahayaan dan panas akan menjadi beban yang harus ditanggung pemilik selama bangunan tersebut ditempati. Pernyataan tersebut sesuai hasil penelitian Prof. Soegijanto pada rumah Perumnas (sekitar 24 tahun lalu). Artinya bila salah perencanaan kemiringan atap, arah dan bahan dinding, bukaan jendela dan lubang angin (venbtilasi) maka energi listrik dalam bangunan merupakan beban penghuni selama bangunan masih dipakai.

Sebagai gambaran sekilas tentang penerangan alami, panas dan pemborosan pada bangunan. Perhatikan baik-baik, dalam kondisi langit cerah lampu tetap dinyalakan dalam rumah/kantor untuk kegiatan normal, berarti tidak memanfaatkan energi gratis dari alam, itu disebut pemborosan. Efek dari bukaan jendela dan lampu adalah panas. Untuk menurunkan suhu ruangan dilakukan dengan tata (sirkulasi) udara. Terdapat dua cara yaitu alamiah (ventilasi) dan buatan (kipas atau AC). Bila rumah dapat menggunakan ventilasi alamiah, maka tata udara buatan adalah pemborosan, yaitu pemborosan, karena menggunakan tata udara AC atau kipas listrik. Kalau begitu bila tidak memperhatikan lingkungan radiasi matahari membuat bangunan akan terjadi dua pemborosan yaitu daii pencahayaan (lampu) dan tataudara buatan.

Dalam perencanaan perkotaan/wilayah, bila lokasi tempat tinggal, perkantoran, pusat perbelanjaan, energi radiasi matahari (panas dan pencahayaan) dan angin (arah dan kecepatan), kurang atau tidak diperhatikan sebagai komponen perencanaan (bahkan dapat dikatakan sebagai komponen energi pertama dan utama sebelum model dan bahan bangunan), maka akan terjadi: Pertama pemborosan energi (BBM), dan peningkatan polusi udara pada lokasi macet dan Kedua waktu diperjalanan menjadi lama. Keadaan tersebut akan menurunkan mutu spektral radiasi matahari di permukaan bumi akibat CO2 (polutasn) naik, juga berkibat pada proses potosintesis, maka kadar O2 menurunkan di tempat tersebut.

Semua orang pasti tahu bila O2 sedikit kodisi badan akan menurun. Agar mutu radiasi matahari baik di perkotaan maka; 1) Pertahankan, bahkan tingkatkan persentase lahan taman dan hutan kota, 2) Wajibkan setiap rumah menanam tanaman hias dan pepohonan (produktif), 3) Upayakan atap bangunan yang rata dihijaukan (ditanami). 4) Pertahankan hutan atau hijau disekitar kota. 5) Lakukan pengendalian dan pengecekan kelapangan langsung tentang pemanfaatan lahan peruntukan hijauan berdasarkan aturan tatakota dan tata ruang, baik untuk kepentingan umum ataupun di rumah-rumah tinggal, 6) Perbanyak angkutan kota masal yang nyaman, aman dan ramah lingkungan dan susutkan angkutan umum penumpang sedikit. 7) Tingkatkan mutu masukan (bahan bakar) dan mutu proses pembakaran (mesin) sebagai upaya penurunan kadar polusi gas buang kendaraan dan industri.

Peta radiasi Matahari

Menurut Aldi Anwar (1975), untuk keperluan pemakaian energi radiasi matahari diperlukan peta energi radiasi matahari. Pada tahun 2004, Isril Haen, H. Hoesin dan Yusuf S. Utomo-LIPI (Bandung) melakukan penelitian untuk memetakan energi radiasi matahari di Indonesia. Menggunakan data Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG) 10 tahun terkhir (12 stasiun klimatologi dan 70 stasiun meteorologi). Tahun berikutnya penelitian peta radiasi langsung dan baur. Selanjutnya peta yang dibutuhkan adalah radiasi matahari normal.

Pembuatan peta bertujuan sebagai informasi dan data bagi para perancang dan pemanfaatan energi radiasi matahari. Bila ketersediaan radiasi dan LPM “diketahui sekian” tanaman apa yang cocok disuatu lokasi (pertanian dan perkebunan), alat pengering yang tepat, perhitungan penguapan (kolam, waduk dan tanaman), bangunan (penentuan luas bukaan jendela, kemiringan atap, bahan dinding dan atap), pembangkit tenaga listrik energi surya (solar cell), pengembangan perkotaan dan wilayah (perkiraan keseimbangan energi/panas dekat permukaan bumi) dll. Sehingga 1) dapat mengurangi ketergantungan pada energi listrik, non konvensional dan emisi, mungkin dapat menggantikan. 2) penetapan tanaman yang cocok untuk penghijauan suatu kawasan di tengah kota, perumahan penduduk, hutan kota dan lain-lain.

Peta yang dihasilkan empat buah (per triwulan). Triwulan I, intensitas antara 213 – 420 calcm-2hari-1 dan LPM 45–80%. Triwulan II, intensitas antara 227–441 calcm-2 hari-1 dan LPM 35–70%. Triwulan III, intensitas antara 232–436 calcm-2hari-1 dan LPM antara 25–90 %. Triwulan IV, intensitas antara 248–346 calcm-2hari-1 dan LPM 65–90%. Sebagai tambahan pengertian tantang radiasi matahari baca MODEL MATEMATIS PERKIRAAN RADIASI MATAHARI pada kategori “model”

Penutup

Mudah-mudahan tulisan ini: 1) Pembaca dapat memahami spektral, peta energi radiasi matahari dan cahaya tampak untuk perencanaan bangunan, perkotaan dan penghematan energi kovensional (pasti habis). 2) Upaya-upaya menurunkan emisi dan polutan di udara dimanapun berada. 3) Akibat polutan terhadap spektral, ketersediaan radiasi matahari, keseimbangan energi/panas dipermukaan bumi dan kesehatan. (22/11/2006-19/01/09)

.

Baca juga
Krisis Ketersediaan Energi Atau Krisis Akhlak pada kategori Barukan, Hematkan “Energi”


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Categories

%d bloggers like this: