Posted by: lizenhs | April 20, 2011

Memahami Radiasi Matahari Dari Enam Hal, Menuju Langit Biru Dan Teknologi Pemanfaatannya

Memahami Radiasi Matahari Dari Enam Hal, Menuju Langit Biru Dan Teknologi Pemanfaatanya

 Oleh: Haslizen Hoesin

Berangkat dari spektral irradiasi martahari, bahwa radiasi matahari dapat dibedakan dalam dua bentuk yaitu dipandang sebagai geombang elektromagnetik (EM) dan radiasi global.  Radiasi global adalah gabungan (penjumlahan) radiasi langsung horizontal dan radiasi baur horizontal dan radiasi pantul. Pembedaan kedua keadaan tersebut terutama terlihat dalam pemakaian.

Gelombang EM dipakai sebagai pendekatan menjelaskan spektral (mutu radiasi) sedangkan radiasi global untuk menjelaskan bahwa radiasi matahari adalah berupa energi yaitu baik dalam satuan watt maupun calori.

Radiasi Matahari yang mencapai permukaan bumi saat melintasi atmosfir akan mengalami hamburan, pantulan dan penyerapan, (dihamburkan, dipantulkan dan diserap disebut juga transmisi Atmosfir) sehingga yang sampai di permukaan bumi menjadi berkurang bila dibandingkan dengan di tepi luar atmosfir bumi.  Pengaruh hamburan dan penyerapan oleh kandungan atmosfir dinyatakan dengan transmisi atmosfir (Hoesin dan Isril, 1979).  Kandungan atmosfir setiap saat berubah, keadaan ini akan menyebabkan hantaran (transmisi) berubah (Hoesin dan Taftazani, 1980).  Perubahan kandungan ini akan mempengaruhi mutu radiasi matahari: seperti spektral radiasi, radiasi langsung dan radiasi global di permukaan bumi.

Untuk memahami radiasi matahari, perlu diketahui paling sedikit “enam” hal:

1)      Konstanta Surya (Solar Constan), yaitu radiasi total yang diterima permukaan datar persatuan luas tegal lurus berkasi sinar di permukaan laut pada jarak rata-rata bumi matahari mengabaikan atmosfir bumi (Robinson, 1966: 15 dan Duffie, 1974: 4 – 6).  Pengukuran konstanta radiasi matahari pernah dilakukan oleh Langley (1881), kemudian oleh Johnson (1954), Kondratiyev (1969) dan Thekaekara (1973).  Spektral konstanta radiasi surya adalah dasar yang digunakan untuk penentuan mutu radiasi marahari dipermukaan bumi (Hoesin, 1980: 7 – 8).   

2)      Kandungan Atmosfir,  yaitu unsur yang ada diatmosfit bumi.  Unsur-unsur kandungan ini adalah molokul udara seperti ozon (O3) dan uap air (precipitable water w ), sedangkan kekeruhan (turbidity B) seperti CO, CO2, H2O, debu dll., Unsur kandungan atmosfir jumlahnya bervariasi diberbagai tempat bahkan ada yang sangat sedikit dan hanya berada dilapisan bawah (dekat permukaan bumi).  Unsur-unsur kandungan atmosfir ini akan menyerap, memantulkan dan menghamburkan radiasi matahari.  Berdasarkan keadaan tersebut, Schuepp (dalam Robinson. 1966: Bab IV, 158 – 159) merumuskan kandungan atmosfir baku (standar) sebagai berikut: 

Ozon (O3) = 0,34 cm, uap air (precipitable water) w = 2.0 cm, kekeruhan (turbidity) B = 0,  dengan tekanan 1000 mb (atmosfir Rayleigh) pada jarak matahari-bumi yang sebenarnya.

Mutu radiasi matahari dipermukaan bumi sangat dipengaruhi oleh kandungan atmosfir bumi. Kandungan Atmosfir bumi sangat ditentukan oleh kegiatan di permukan bumi (sering juga Lingkungan Hidup).

3)      Optik Massa Udara (Optical Air Mass).  Selain kandungan armosfir, penyerapan dan penghamburan radiasi matahari juga dipengeruhi oleh lintasan berkas radiasi matahari (optik massa udara – m) kepermukaan bumi.  Lintasan berkas radiasi matahari didefinisikan 1 (satu) apabila surya berada di zenit (Z) dan diamati di permukaan bumi.  Optik massa udara ditentukan oleh panjang jalan yang dilalui berkas radiasi di atmosfir dengan sudut Z0, ketebalan atmosfir dan sudut ketinggian matahari. 

4)      Spektral Iradiasi Matahari. Spektral iradiasi matahari adalah gambar dari radiasi matahari berdasakan panjang gelombang yang di pancarkan, mulai dari kurang dari atau dibawah 3 mm sampai lebih dari (diatas) 2,6 mm (Moon, 1940).  Bentuk spektral iradiasi di permukaan bumi bila dibanding dengan ditepi luar atmosfir dapat dijadikan gambaran sebagai perubahan mutu radiasi.  Secara rinci bentuk spektral iradiasi dapat ditinjau sebagai berikut:

(1)   Spektral iradiasi secara garis besar terdiri dari 3 (tiga) daerah yaitu Ultra lembayung (Violet), cahaya tampak (visible) infra merah (infra red).

(2)   Spektral iradiasi dalam beberapa optik massa udara (optical air mass).

(3)   Peran unsur-unsur yang terdapat di atmosfir, terhadap Spektral radiasi matahari sehingga radiasi yang sampai dipermukaan bumi sangat  berbeda dengan spectral radiasi matahari ditepi luar atmosfir (optika massa udara nol) .

5)      Pola pikir Tentang radiasi matahari.  Harus diubah pola pikir tentang radiasi matahari yang menyatakan bahwa energi matahari adalah energi alternatif. Itu kesalahan fatal yang dilakukan. “Sebenarnya energi mataharilah sumber energi utama”, minyak bumi dan batubaralah yang merupakan energi alternatif. Sekarang mari berfikir bagaimana caranya merubah energi matahari kebentuk energi pencahayaan, listrik, panas (pemanas udara dan air), pendingin dll. Teknologi mengubah energi radiasi matahari inilah yang dipikirkan bersama-sama, dirancang dan dibuat di Indonesia oleh putra Indonesia. Pola pikir ini harus masuk pogram pemerintah (program kementrian perindustrian, perdagangan, perguruan tinggi dan BPPT tentu saling terkait atau secara sistem), sehingga ketergantungan terhadap  energi konvensional dapat dikurangi.  Teknologi pengubah energi radiasi matahari ini bukan didatangkan dari luar.  Masyarakat Indonesia jangan bangga sebagai pemakai (pembeli)Sikap/ keadaan ini sering disebut orang sebagai pasif dan dibuang jauh-jauh. Mungkin saja pada awalnya peralatan pengubah energi radiasi matahari itu efisiensinya rendah atau bentuknya tidak bagus, itu tidak masalah sebab bisa ditingkatkan karena dibuat di Indonesia dan ilmunya berada di Indonesia.  Dari situ akan muncul kebanggaan dan terucap kata-kata saya bisa membuatnya, kenapa harus didatangkan dari luar.  Ayo para peneliti solar cell bergabunglah anda dalam satu kesepakatan membuat industri (pabrik) solar cell dalam negeri, yakinkan pemerintah anda bisa membuat, jangan dibeli.  Perhatikan Banglades mereka sudah bisa membuat solar cell sendiri.  Mana hasil sekolah anda mengenai konversi energi radiasi matahari di manca negara untuk Indonesia, rakyat menunggu kiprah anda di dalam negeri

6)      Peta radisi 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. Peta dibuat 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 awal 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 ikan/udang, pembuatan garam, 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 konvensional. 2) penetapan tanaman yang cocok untuk penghijauan suatu kawasan di tengah kota, perumahan penduduk, hutan kota dan lain-lain.

Berangkat dari pemikiran kandungan atmosfir.  Atmosfir dapat dimodel yaitu dengan   menganggap (diasumsikan) kandungan (unsur-unsur) atmosfir dekat tetap (konstan), artinya walaupun terjadi perubahan komposisi kandungan, tidak akan berpengaruh banyak terhadap mutu dan total radiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi.  Atmosfir dengan komposisi demikian (Haslizen 1983), disebut Model Atmosfir Baku (standar) dan langit dinyatakan dalam keadaan bening.  Bentuk spektral irradiasi surya untuk kandungan “Atmosfir Baku” (Sayigh dalam Solar Energy Conversion An Introdictory Cours 1979: 27 – 28).

Bertitik tolak dari keadaan kandungan atmosfir baku.  Didefinisikan Atmosfir Baku berisikan (w =2.0 cm, O3 = 0.34 cm, debu = 0 dan p =1000 mb). Kandungan atmosfir demikian  disebut juga langit bening”.

Penutup

Mulai dari sekarang bahwa radiasi matahari adalah alternatif, harus dirubah menjadi sumber energi utama, maka diharapkan akan tercipta langit biru. Peralatan pengubah energi radiasi matahari dirancang dan dibuat di Indonesia.

Baca Juga:
Energi Baru Terbarukan Diperbaharui atau Energi Ramah Lingkungan, https://lizenhs.wordpress.com/2011/06/07/energi-baru-terbarukan-diperbaharui-atau-energi-ramah-lingkungan-apa-itu%E2%80%A6-uu/

Teknologi Terapan Apaaa Itu????? https://lizenhs.wordpress.com/2008/12/23/teknologi-tepat-guna-apaaa-itu/

DAFTAR PUSTAKA
Duffie, John A. and William A. Beckman, (1974). “ Solar Energy Thermal Processes” Wiley-Interscience Publication. New York.

Hoesin Haslizen dan Isril Haen (1979). “Proses Radiasi matahari di Atmosfir dan Peramalan Iradiasi matahari Normal, Global di daerah Tropis”  Proceding Seminar Nasional Penelitian Dirgantara – Pusat Riset Dirgantara  – LAPAN, Bandung  5 – 7 Februari.

Hoesin Haslizen dan Muhammad Taftazani (1980).  “Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Ketersediaan Radiasi Matahari di Daerah Tropis”.  Proceeding Lokakarya Pengembangan Energi Non-konvensional.  Jakarta, 28 – 29 Januari.
Hoesin Haslizen (1980). “Radiasi Matahari Di Atmosfir Dan Dipermukaan Bumi”.  Proseding Pendidikan Dan Latihan Pemanfaatan Energi Matahari Untuk Pedesaan. Lembaga Ilmu pengetahuan Indonesia (LIPI). Bandung 7 – 19 Juli 1980.
Hoesin. Haslizen (1983).  “Penelitian Ketersediaan Tenaga Radiasi Matahari di Indonesia” (laporan Teknis 1982/1983). Lembaga Fisika Nasional – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia(LFN- LIPI). Bandung,
Moon. Perry, (1940) “Proposed Standard Solar-Radiation Curves for Engineering Use”.  Journal of the Franklin Institute vol 230 no 5 November 1940. Halaman 583 – 617.
Robinson. N.  (1966).  “Solar Radiation” Elsevier Publ. Company, Amsterdam
Sayigh, A. A. M, (1979).  “Characteristics Of Solar Radiation”.  Solar Energy Conversion an Introductory Course Unversity of Waterlo, Ontario Canada. Editors: A. E. Dixon and J.D. Leslie.  Pergamon Press.


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: