LAPORAN PRAKTIKUM
TEKNIK KONVERSI ENERGI SURYAPENGUKURAN IRADIASI SURYA
Dosen Pembimbing
Dr. Bayu Rudiyanto, S.T, MSi
Oleh
Ibnu Atho Illah
B42120845
Zahrotul MunawwarohB42120865
Hendra Agus SupriyadiB42120929
Mohammad Syarif
B42120949
Ariffudin Syah
B42120957
PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN
JURUSAN TEKNIK
POLITEKNIK NEGERI JEMBER
2015BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Radiasi surya merupakan sumber energi utama kehidupan di muka
bumi ini. Setiap waktu hampir terjadi perubahan penerimaan energi
radiasi surya yang dapat mengaktifkan melekul gas atmosfer sehingga
terjadilah pembentukan cuaca. Iklim adalah keadaan unsur cuaca
rata-rata dalam waktu yang relatif panjang, dengan unsur-unsur
sebagai berikut: radiasi surya, suhu udara, kelembaban nisbi udara,
tekanan udara, angin, curah hujan, evapotranspirasi dan
keawanan.
Radiasi surya merupakan unsur iklim/cuaca utama yang akan
mempengaruhi keadaan unsur iklim/cuaca lainnya. Perbedaan
penerimaan radiasi surya antar tempat di permukaan bumi akan
menciptakan pola angin yang selanjutnya akan berpengaruh terhadap
kondisi curah hujan, suhu udara, kelembaban nisbi udara, dan
lain-lain.Pengukuran radiasi surya yang sampai dipermukaan bumi di
pengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain oleh kedudukan surya
terhadap bumi, kebersihan langit termasuk keawanan dan lokasi titik
pengukuran itu sendiri. Radiasi surya yang diukur adalah jumlah
energi radiasi yang sampai di permukaan bumi dalam bentuk
intensitas dan lama peyinaran dalam sehari, sebulan atau setahun
atau untuk periode waktu tertentu yang diinginkan.
Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses
thermonuklir yang terjadi di matahari. Energi radiasi matahari
berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik. Spektrum radiasi
matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek
dan sinar bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang
pendek adalah sinar x, sinar gamma, sinar ultra violet, sedangkan
sinar gelombang panjang adalah sinar infra merah. Jumlah total
radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung 4 (empat)
faktor. 1.Jarak matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan matahari
menimbulkan variasi terhadap penerimaan energi matahari.
Radiasi matahari sejak dulu sampai sekarang tak habis-habis
dibicarakan dan ditulis. Dahulu yang sangat populer dibahas
mengenai iklim dan pengunaan untuk pemanasan/mengeringkan,
penguapan dan pencahayaan alami dalam bangunan di siang
hari.Sekarang tidak hanya permasalahan itu saja, tapi sudah sangat
berkembang, seperti berkaitan dengan permasalahan cuaca, atmosfir,
pertanian, kehutanan, perikanan, peternakan, pengairan, lingkungan
hidup, kesehatan, bangunan, kesehatan dan berbagai kegunaan yang
sangat praktis. Orang juga mempelajari ketersediaan radiasi
matahari dengan berbagai cara dan pemodelan.
Berbicara mengenai model pada radiasi matahari yang dibahas
disini adalah model matematis. Model matematis yang disusun
diharapkan: Pertama, Model lebih baik dari model terdahulu, baik
untuk menghitung radiasi pada langit bening maupun keadaan langit
sembarang di berbagai tempat (lintang dan bujur). Kedua, Model yang
disusun, mudah dibuat dengan program ecxel, yang telah tersedia
pada komputer. Ketiga, Model dapat dengan mudah dipakai para
pemakai dan para perancang alat untuk memperkirakan ketersediaan
radiasi matahari baik sebagai sumber energi atau alat/bahan
pelindung radiasi matahari yang menimpa benda tersbut, baik secara
langsung maupun tak langsung.1.2 Tujuan
1. Agar mahasiswa memahami intensitas radiasi surya pada
permukaan bumi.
Agar mahasiswa dapat melakukan pengukuran terhadap iradiasi
surya.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Radiasi adalah suatu istilah yang berlaku untuk banyak proses
yang melibatkan pindahan tenaga oleh gejala gelombang
elektromagnetik. Gaya radiatif pemindahan kalor dalam dua pengakuan
penting dari yang memimpin dan konvektif gaya (1) tidak ada medium
diperlukan dan (2) pindahan tenaga adalah sebanding kepada kuasa ke
lima atau keempat dari temperatur menyangkut badan melibatkan(Pitts
and Sissom, 2001).
Pada waktu radiasi surya memasuki sistem atmosfer menuju
permukaan bumi (darat dan laut), radiasi tersebut akan dipengaruhi
oleh gas-gas aerosol, serta awan yang ada diatmosfer. Sebagian
radiasi akan dipantulkan kembali keangkasa luar, sebagian akan
diserap dan sisanya diteruskan kepermukaan bumi berupa radiasi
langsung (dircet) maupun radiasi baur (diffuse). Jumlah kedua
bentuk radiasi ini dikenal dengan Radiasi Global. Alat pengukur
radiasi surya yang terpasang pada station. Station klimatologi
(Solarimeter atau Radiometer) untuk mengukur radiasi global.
(Monteith, j. L. 1975)
Penerimaan radiasi surya dipermukaan Bumi sangat berfariasi
menurut tempat dan waktu. Menurut tempat khususnya disebabkan oleh
perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfir terutama awan. Pada
skala mikro arah lereng sangat menentukan jumlah radiasi yang
diterima. Menurut waktu perbedaan radiasi terjadi dalam sehari
(dari pagi sampai sore hari) maupun secara musiman (dari hari ke
hari), karena sebaran energi radiasi menurut panjang gelombang
sekitar m, maka secara umum dapat dikatakan bahwa panjang gelombang
semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi
tersebut lebih tinggi. (Handoko, 1993).Radiasi matahari merupakan
proses penyinaran matahari sampai kepermukaan bumi dengan
intensitas yang berbeda-beda sesuai dengan keadaan sekitarnya.
Radiasi matahari yang diterima dipermukaan bumi lebih rendah dari
konstanta mataharinya. Radiasi matahari yang terjadi diatmosfer
mengalami berbagai penyimpangan, sehingga kekuatannya menuju bumi
lebih kecil. Bagian dari radiasi matahari yang dihisap (absorbsi)
akan berubah sama sekali sifatnya. Perubahan dari sudut jatuhnya
sinar dapat menyebabkan perubahan dari panjangnya jalan yang
dilalui oleh sinar tersebut (Nasir, A, 1990).
Penerimaan radiasi surya di permukaan bumi sangat bervariasi
menurut tempat dan waktu. Menurut tempat khususnya disebabkan oleh
perbedaan letak lintang serta keadaan atmosfer terutama awan (
Handoko, 1994 ).
Lama penyinaran akan berpengaruh terhadap aktivitas makhluk
hidup misalnya pada manusia dan hewan. Juga akan berpengaruh pada
metabolisme yang berlangsung pada tubuh makhluk hidup, misalnya
pada tumbuhan. Penyinaran yang lebih lama akan memberi kesempatan
yang lebih besar bagi tumbuha tersebut untuk memanfaatkanya melalui
proses fotosintesis ( Benyamin Lakitan, 1994 ) .
Pergeseran garis edar matahari menyebabkan perubahan panjang
hari ( lama penyinaran ) yang diterima pada lokasi-lokasi di
permukaan bumi. Perubahan panjang hari tidak begitu besar pada
daerah tropis yang dekat dengan garis ekuator. Semakin jauh letak
tempat dari garis ekuator maka fluktuasi lama penyinaran akan
semakin besar ( Benyamin Lakitan, 1994).
Radiasi matahari yang diterima permukaan bumi persatun luas dan
satuan waktu disebut isolasi atau kadang-kadang disebut radiasi
global, yaitu radiasi langsung dari matahari dan radiasi yang tidak
langsung ( dari langit ) yang disebabkan oleh hamburan dari
partikel atmosfer. ( Bayong Tjasyono, 2004 ).
Lama penyinaran akan berpengaruh terhadap aktivitas makhluk
hidup, misalnya pada manusia dan hewan. Juga akan berpengaruh
terhadap metabolisme yang berlangsung didalam tubuh makhluk hidup,
misalnya pada tumbuhan. Penyinaran yang lebih lama akan memberi
kesempatan yang lebih besar pada tumbuhan tersebut untuk
memanfaatkannya proses fotosintesis (Horn, 1999).
Radiasi matahari yang diterima oleh bumi akan diterima dengan
cara diserap dan tidak tertangkis oleh atmosfer sampai ke permukaan
bumi, karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis,
melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfer (proses ini biasanya
disebut refleksi). Es dan salju merefleksi hamper kebanyakan dari
radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut
merefleksi sangat sedikit.
Pada waktu radiasi surya memasuki system atmosfer menuju
permukaan bumi (daratan dan lautan), radiasi tersebut akan
dipengaruhi oleh gas-gas, aerosol, serta awan yang ada di atmosfer.
Sebagian akan diserap dan sisanya diteruskan ke permukaan bumi
berupa radiasi langsung (direct) maupun radiasi baur (diffuse).
Radiasi langsung adalah radiasi yang tidak mengalami proses
pembauran oleh molekul-molekul udara, uap dan butir-butir air serta
debu di atmosfer seperti yang terjadi pada radiasi baur. Jumlah
kedua bentuk radiasi ini dikenal dengan radiasi global. Alat
pengukur radiasi surya yang terpasang pada stasiun-stasiun
klimatologi (Handoko, 2003).
Radiasi cahaya dari permukaan benda tersebut akan dipancarkan ke
segala arah. Jika radiasi yang dipancarkan oleh benda ini menerpa
suatu permukaan lain, maka energi cahaya tersebut dapat diserap,
dipantulkan, atau diteruskan oleh permukaan penerima tersebut.
Cahaya dapat bergerak melintasi benda padat (misalnya kaca,
plastic), cair (misalnya air, minyak), gas (misalnya udara), dan
ruang hampa udara atau vakum (misalnya pada ruang angkasa luar).
Salah satu ciri cahaya adalah panjang gelombang. Panjang gelombang
adalah jarak per siklus gelombang cahaya, biasanya diberi symbol
(Benyamin Lakitan, 1994).
Campbell Stokes adalah alat yang digunakan untuk mengukur
intensitas dan lama penyinaran matahari. Satuan dari intensitas dan
lama penyinaran matahari adalah persen. Campbell Stokes dilengkapi
dengan kartu khusus. Kartu ini adalah kartu yang berperan sebagai
pencatat data. Kartu Campbell Stokes ini dipasang dibawah lensa
pada alat, kemudian diletakkan di tempat terbuka. Pencatat waktu
pada kartu akan mencatat bekas bakaran kartu. Bagian yang hangus
itulah yang menunjukkan intensitas sinar matahari selama satu hari.
Bekas bagian hangus yang berwarna coklat, dicocokkan oleh satuan
waktu dan lamanya penyinaran. Lamanya penyinaran yang diukur adalah
penyinaran terus-menerus dan penyinaran yang tertutup awan (Anonim,
2008).
Secara khusus Campbell Stokes dipergunakan untuk mengukur waktu
dan lama matahari bersinar dalam satu hari dimana alat tersebut
dipasang. Campbell Stokes terdiri dari beberapa bagian yaitu Bola
kaca pejal (umumnya berdiameter 96 mm). Plat logam berbentuk
mangkuk, sisi bagian dalamnya bercelah-celah sebagai tempat
kartupencatat dan penyanggah tempat bola kaca pejal dilengkapi
skala dalam derajat yang sesuai dengan derajat lintang bumi. Bagian
Pendiri (stand), Bagian dasar terbuat dari logam yang dapat
di-leveling. Kertas pias terdiri dari 3 (tiga) jenis menurut letak
matahari. Prinsip kerja Sinar matahari yang datang menuju permukaan
bumi, khususnya yang tepat jatuh pada sekeliling permukaan bola
kaca pejal akan dipokuskan ke atas permukaan kertas pias yang telah
dimasukkan ke celah mangkuk dan meninggalkan jejak bakar sesuai
posisi matahari saat itu. Jumlah kumulatif dari jejak titik bakar
inilah yang disebut sebagai lamanya matahari bersinar dalam satu
hari (satuan jam/menit) (Anonim, 2009).
Sinar-sinar dengan gelombang lebih panjang dari sinar yang lebih
tampak disebut sinar-sinar infra merah dan sinar-sinar ini sebagian
besar mengalami penyerapan diatmosfer. Sinar-sinar dengan panjang
gelombang lebih pendek dalam spectrum matahari adalah sinar-sinar
ultraviolet yang mampu menghasilkan suatu efek fotokimia tertentu.
Diantara dua macam berkas radiasi yang tidak kelihatan ini
merupakan bagian ynag kelihatan dari spektrum yang diketahui
sebagai cahaya matahari dan paling efektif memanasi bumi. Jika
sinar-sinar spektrum matahari mencapai bumi sebagian diserap dan
dirubah dari gelombang pendek menjadi gelombang panjang yang
dikenal sebgai panas. Tenaga yang diperoleh dari cara ini merupakan
bahan bakar untuk prose-proses cuaca dan iklim, dan di-transfer
baik vertikal maupuan horizontal menimbulkan variasi keadaan
temperatur. Akhirnya ini, hilang dengan cara radiasi dari atmosfer
keruang angkasa (Wisnubroto, dkk : 1981).
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan BahanSolarimeter, Kertas HVS, Busur derajat,
Stopwatch 3.2 Prosedur Kerja
1. Menentukan tempat pengambilan data intensitas cahaya, dalam
hal ini tempat yang terang.
2. Menentukan sudut terhadap solarimeter dengan matahari.
3. Mencatat hasil pengukuran intensitas cahaya selama 10 menit
dengan tiga kali pengulangan pada setiap sudut yang diukur.
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1 Data PercobaanPada percobaan ini ditempatkan dua solarimeter
pada tempat yang teduh dan tempat dengan terik matahari langsung.
Berikut data percobaanya;
Tempat teduh
SudutPengkuran Intensitas Cahaya (Watt/m2)
IIIIII
900229,6248279
600201212218
450191175200,6
300155146,3161
150129,5123,6137
Tempat terang
SudutPengkuran Intensitas Cahaya (Watt/m2)
IIIIII
00141,151,01213
1505303301077
300690923899
45092153150
600250262306
900180104128
4.2 Pembahasan
Dari percobaan yang telah dilakukan pada praktikum, maka dapat
disimpulkan bahwa intensitas cahaya matahari dipengaruhi langsung
oleh cahaya matahari.BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
