Posted by: lizenhs | December 5, 2015

Proses Radiasi Matahari di Atmosfir dan Irradiasi Matahari Normal, Global di Daerah Tropis

Proses Radiasi Matahari di Atmosfir dan Irradiasi Matahari Normal, Global di Daerah Tropis

Oleh: Haslizen Hoesin

Pengantar

Tulisan yang akan anda baca berikut ini adalah tulisan/makalah yang disampaikan pada Seminar Nasional Penelitian Pusrigan-LAPAN 5 – 7 Februari 1979 di Bandung.  Ditulis oleh Haslizen Hoesin dan Isril Haen.  Judul Proses Radiasi Matahari di Atmosfir dan Peramalan Irradiasi Matahari Normal, Global di Daerah Tropis.  Tulisan ini meskipun ditulis tahun 1979, isinya merupakan pengertian dasar perlu disampaikan a kembali kepada pembaca Bukik Ranah Ilmu, terutama bagi yang memanfaatkan radiasi matahari sebagai sumber energi seperti: KPES (Kamar Pengering dengan Enrgi Surya), Pertanian, Perikanan, Rumah/Gedung (Cahaya tampak dan perancangan Air Conditioning), Perencanaan Perumahan (tempat hunian) yang hemat energi, Pemanas Air dengan Energi Surya (Solar Water Heater), Pembangkit Listrik dengan Energi Surya (Solar Cell), penguapan air pada kolam/bendungan, pembuatan garam (penguapan) di ladang garam  dll.

Proses Radiasi matahari di Atmosfir.

Satu dari beberapa hal yang harus diketahui dalam teknologi pemanfaatan energi matahari adalah pengetahuan tentang proses apa yang terjadi dan bagaimana radiasi itu melintasi atmosfir, karena pengetahuan tentang spectrum radiasi merupakan factor utama yang perlu diperhatikan.

Radiasi matahari  selama melintasi atmosfir akan mengalami proses hamburan (scattering), penyerapan (absorption) dan Pantulan (reflection).  Proses ini akan sangat mempengaruhi kwantitas (jumlah) irradiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi.

Seperti diketahui bahwa spectrum radiasi matahari terdistribusi berada dalam daerah mulai dari gelombang sinar X sampai gelombang radio atau lebih.  Dapat dibayangkan apa yang akan terjadi dipemukaan bumi ini, seandainya seluruh panjang gelombang radiasi matahari tersebut sampai kepermukan bumi.  Akan tetapi untunglah hal tersebut tidak terjadi, karena terdapat proses penyerapan dan hamburan radiasi matahari di atmosfir.

Penyerapan dan hamburan radiasi matahari diatmosfir pada umumnya disebabkan oleh Ozon, Uap air, karbon dioksida, partikel-partikel debu dan lain-lain.  Karena proses penyerapan dan hamburan yang dialami radiasi matahari selama melintasi atmosfir ini maka didefinisikan suatu besaran yang disebut factor transmisi.  Factor transmisi merupakan perkalian antara factor hamburan (scattering factor) dan factor penyerapan (absorption factor).

Faktor hamburan sangat tergantung dari molekul-molekul udara, partikel-partikel debu, dan jumlah uap air, sedangkan factor penyerapan dipengaruhi olek kandungn ozon dan  uap air. Dengan mengetahui harga factor transmisi atmosfir ini dan harga konstanta surya (solar constant), maka dapat diperkirakan (diramalkan) kwantitas iradiasi matahari yang diterima di permukaan bumi.

Model Atmosfir

Masalah yang timbul dalam penentuan factor transmisi ini adalah karena bervariasinya kandungan ozon, jumlah partikel-partikel debu, molekul-molekul udara dan kandungan uap air yang terdapat diatmosfir, menurut tempat dan waktu. Ini akan menyebabkan sulit peramalan irradiasi matahri di permukaan bumi. Oleh karena itu orang membuat suatu konsep model atmosfir standard, yang disesuikan dengan kandungan atmosfir, yang disesuaikan dengan kandungan atmosfir setempat. Untuk daerah tropis, dari kurva Guschin, kandungan ozon antara lintang 60 N – 100 S diatas lautan Hindia adalah 0.19 – 0.255 Cm NTP.  Untuk daerah sub tropis India Rao – Seshadri mengusulkan kandungan Ozon 0.2 CmNTP, jumlah  300 partikel debu Cm-3  dan kandungan Uap air 1.5 Cm. Untuk daerah Indonesia diusulkan kandungan atmosfir sandard adalah:  Ozon 0.25 CmNT, partikel debu 300 Cm-3 dan uap air 1.5 – 4 Cm pada tekanan 760 mmHg.  Kandungan atmosfir ini sedagai awal dari model atmosfir yang kemudian berkembang terus mengikuti keadaan atmosfir riil  berdasarkan data mutaakhir, sehingga muncul model-model atmosfir baru.

Berdasarkan  konsep kandungan atmosfir standard, dapat diperkirakan/diramalkan irradiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi. Demikian pula dapat dibuat model spectrum radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi.

Radiasi Matahari Langsung, Baur Global dan Bilangan Kebeningan Atmosfir

Akibat proses hamburan dan pantulan radiasi matahari di atmosfir, maka radiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi terbagi dalam dua komponen yaitu radiasi matahari langsung (direct radiation) dan radiasi baur (diffuse radiation). Radiasi langsung yang dimaksud adalah radiasi langsung normal.  Radiasi langsung normal dapat pula dibedakan dalam dua bentuk yaitu radiasi langsung horizontal dan radiasi langsung vertical. Bentuk-bentuk ini sangat penting terutama dalam perencanaan alat pemanfaatan radiasi matahari seperti penadah radiasi.  Jadi Radiasi langsung (normal) dan baur ini merupakan faktor yang penting untuk diketahui, misal seperti: pemanfaatan pada penadah keping datar (flat plate) dan penadah berfokus [parabolik, silinder parabolik, kerucut,].  Tapi pada sebagian peralatan, radiasi baur ternyata relative lebih berpengaruh. Kalau diperhatikan lebih jauh terjadi radiasi baur sangat tergantung dari kebeningan atmosfir, jenis dan tebal awan serta aerosol. Berdasarkan konsep model atmosfir standard, didefinisikan suatu besaran yang menyatakan kandungan atmosfir seperit bilangan kebeningan (clearness number). Besaran ini menyatakan perbandingan iradiasi matahari global pada atmosfir sebenarnya (irradaisi matahari yang diukur) dengan irradiasi matahari pada model atmosfir standard.  Bilangan (angka) kebeningan ini berfariasi antara 0,0 – 1,3.

Diatas telah dipaparkan bahwa radiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi terdiri dari komponen langsung dan baur, gabungan kedua komponen ini disebut radiasi global (global radiation) dan ternyata radiasi global ini sangat tergantung pada sudut ketinggian matahari, kebeningan atmosfir dan perbandingan radiasi baur dengan dengan radiasi langsung.

Albedo

Satu hal yang sering dilupakan dalam teknik pemanfaatan radiasi matahari dan berperan sangat penting adalah Albedo permukaan.

Albedo permukaan akan menentukan karakteristik radiasi matahari yang dipandang dan ini erat sekali hubungannya dengan kesetimbangan energi pada pada permukaan tersebut.

Perdefinisi, albedo dinyatakan sebagai perbandingan fluks radiasi matahari yang dipantulkan kesegala arah oleh permukaan terhadap fluks radiasi total yang datang pada permukaan tersebut, untuk seluruh panjang gelombang yang datang.

Penutup

Dari paparan diatas dapat diambil beberapa kesimpulan awal sebagai berikut:

Faktor transmisi atmosfir merupakan beasaran yang akan mempengaruhi kwantitas irradiasi matahari yang diterima dipermukaan bumi dan ini sangat tergantung dari keadaan atmosfir.

Untuk memperkirakan/meramalkan iradiasi matahari yang diterima permukaan bumi, diperlukan model atmosfir standard dan bilangan (angka) kebeningan atmosfir.

Pada perencanaan suatu alat pemanfaatan energi matahari perlu diperhatikan kompunen radiasi matahari langsung dan komponen radiasi baur, serta albedo permukaan.

Baca juga:


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: