Optimasi Energi Terbarukan (Radiasi Matahari) Oleh: ASROFUL ANAM, ST., MT. Jurusan Teknik Mesin S-1 Institut Teknologi Nasional Malang

RADIASI MATAHARI adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir Matahari pada bumi. Energi tersebut berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik dan terdiri dari dua spektruk: Sinar bergelombang pendek: sinar x, sinar gamma, sinar ultra violet Sinar bergelombang panjang: sinar infra merah Jumlah total radiasi matahari terhadap bumi tergantung 4 faktor: Jarak Matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan Matahari menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi Matahari Intensitas radiasi Matahari, yaitu besar kecilnya sudut datang sinar Matahari pada permukaan bumi Panjang hari (sun duration), yaitu jarak dan lamanya antara Matahari terbit dan Matahari terbenam Pengaruh atmosfer. Sinar yang melalui atmosfer sebagian akan diadsorbsi oleh gas-gas, debu dan uap air, dipantulkan kembali dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi.

MATAHARI Hidrogen Helium Termasuk bintang karena mampu menghasilkan cahaya sendiri. Matahari memancarkan cahaya elektromagnetik (Sinar tampak & tidak tampak) Memiliki 2 unsur utama Hidrogen Helium

Pancaran Radiasi Matahari Radiasi surya (surya = matahari) sumber energi utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang menentukan keadaan cuaca dan iklim di atmosfer bumi. Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan jarak dari bumi 150 juta Km Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2, yang sampai ke permukaan bumi setengah dari yang diterima di puncak atmosfer. Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

Sistem Kesetimbangan Panas di Bumi

Kenaikan suhu rata-rata bumi selama 157 tahun terakhir

Radiasi Gelombang pendek dan panjang Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 – 120 μm, Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi gelombang pendek. Radiasi bumi/benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi gelombang panjang.

Penerimaan Radiasi Matahari di Permukaan Bumi Bervariasi menurut tempat dan Waktu Skala makro menurut tempat ditentukan oleh letak lintang dan keadaan atmosfer terutama awan Skala mikro arah lereng menentukan jumlah radiasi surya yang diteima Faktor yang mempengaruhi penerimaan radiasi surya secara makro Jarak antara matahari dan Bumi Panjang hari dan sudut datang Pengaruh atmosfer bumi

Konsentrasi beberapa gas rumah kaca selama 2000 tahun terakhir

Komponen radiative forcing dari manusia dan alam (radiasi matahari).

Perbandingan antara radiasi gelombang pendek (surya) yang dipantulkan dengan yang datang disebut albedo permukaan Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap radiasi gelombang panjang utama. Energi radiasi yang diserap oleh kedua gas tersebut dipancarkan kembali ke permukaan bumi diiringi dengan peningkatan suhu udara (efek rumah kaca = green house effect). Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus atap kaca karena energinya besar, sedangkan radiasi gelombang panjang dari dalam rumah kaca tidak mampu menembus atap kaca sehingga terjadi penimbunan energi yang berlebihan dalam rumah kaca tersebut yang meningkatkan suhu udara. Gas Rumah Kaca (GRK) = uap air, CO2 dan methane) dapat menyebabkan pemanasan global

Model iklim dengan dan tanpa memasukkan faktor manusia

Pengukur Radiasi Matahari  Sunshine Pyranometer - SPN1 The new Sunshine Pyranometer is a patented, meteorological class instrument for measuring global and diffuse radiation and sunshine duration

Faktor yang Menentukan Besarnya Radiasi Matahari ke Bumi Sudut datang matahari (dari suatu titik tertentu di bumi) Panjang hari Keadaan atmosfer (kandungan debu dan uap air) Panjang hari sering menjadi faktor pembatas pertumbuhan di daerah sub-tropik Keberadaan radiasi, sering terbatas di sub-tropik pada musim tertentu, sehingga kekurangan radiasi matahari merupakan kendala utama pertanian di sub-tropik Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu menimbulkan masalah (bukan faktor pembatas), relatif konstan, 12 jam/hari Yang sering menjadi faktor pembatas adalah masalah kelebihan radiasi (intensitas matahari)