2.4 Pemanfaatan Energi Matahari
Matahari mempunyai diameter 1,39×10
9
m. Bumi mengelilingi matahari dengan lintasan berbentuk ellipse dan matahari berada pada salah satu pusatnya.
Jarak rata-rata matahari dari permukaan bumi adalah 1,49×10
11
m Duffie Beckman, 1980.
Lintasan bumi terhadap matahari berbentuk ellipse, maka jarak antara bumi dan matahari adalah tidak konstan. Karena adanya perbedaan jarak ini,
menyebabkan radiasi yang diterima atmosfer bumi juga akan berbeda Duffle, 1980.
Gambar 2.4 Hubungan Matahari Dan Bumi
Pemanfaatan energi matahari sebagai sumber energi alternatif untuk mengatasi krisis energi, khususnya minyak bumi, yang terjadi sejak tahun 1970-an
mendapat perhatian yang cukup besar dari banyak negara di dunia. Di samping jumlahnya yang tidak terbatas, pemanfaatannya juga tidak menimbulkan polusi
yang dapat merusak lingkungan. Cahaya atau sinar matahari dapat dikonversi menjadi listrik dengan menggunakan teknologi sel surya atau fotovoltaik.
Potensi energi surya di Indonesia sangat besar yakni sekitar 4.8 KWhm2 atau setara dengan 112.000 GWp, namun yang sudah dimanfaatkan baru sekitar
10 MWp. Saat ini pemerintah telah mengeluarkan roadmap pemanfaatan energi surya yang menargetkan kapasitas PLTS terpasang hingga tahun 2025 adalah
sebesar 0.87 GW atau sekitar 50 MWptahun. Jumlah ini merupakan gambaran potensi pasar yang cukup besar dalam pengembangan energi surya di masa
datang.
Universitas Sumatera Utara
Matahari merupakan sumber energi yang benar-benar bebas untuk digunakan oleh setiap orang. Tidak ada manusia yang memiliki Matahari, jadi
setelah menutupi biaya investasi awal, pemakaian energi selanjutnya dapat dikatakan gratis. Kolektor surya beroperasi tanpa mengeluarkan suara tidak
seperti turbin angin besar sehingga tidak menyebabkan polusi suara. Kolektor surya biasanya memiliki umur yang sangat lama, dan biaya pemeliharaannya
sangat rendah karena tidak ada bagian yang bergerak. Kolektor surya juga cukup mudah untuk diinstal. Energi surya adalah salah satu pilihan energi terbaik untuk
daerah-daerah terpencil, bilamana jaringan distribusi listrik tidak praktis atau tidak memungkinkan untuk diinstalasi. Mengingat ratio elektrifikasi di Indonesia baru
mencapai 55-60 dan hampir seluruh daerah yang belum dialiri listrik adalah daerah pedesaan yang jauh dari pusat pembangkit listrik.
Sumber energi berjumlah besar dan kontinu terbesar yang tersedia bagi umat manusia adalah energi yang dipancarkan oleh matahari. Energi matahari
sangat efektif karena tidak bersifat polutif dan tidak dapat habis.
Gambar 2.5
Energi Yang Masuk Bumi
Universitas Sumatera Utara
Setiap menit matahari meradiasikan energi sebesar 56 x 10
26
kalori. Energi matahari persatuan luas pada jarak dari permukaan bola dengan matahari sebagai
pusat bulatan dan jari-jari bulatan 150 juta km jarak rata-rata bumi dengan matahari adalah :
� =
56 � 10
26
���.�����
−1
4� � 15 � 10
12
��
2
........................................................... 2.1 � ≈ 2,0 ���. ��
−2
. �����
−1
���������� = ������� �����
−1
S = 2,0 Ly menit
-1
, yang disebut konstana matahari
Maka energi matahari yang diterima bumi dengan jari-jari 6370 km adalah : �
�
= �a
2
S ................................................................................. 2.2 = 3,14 x 637 x 10
6
cm
2
x 2 kal cm
-2
menit
-1
= 2,55 x 10
18
kal.menit
-1
= 3,67 x 10
21
kalhari
Radiasi adalah proses perpindahan panas tanpa melalui media. Bila energi radiasi menimpa permukaan suatu bahan, maka sebagian akan dipantulkan
refleksi , sebagian lagi akan diserap absorbsi dan sebagian lagi akan diteruskan transmisi. Kebanyakan benda padat tidak bisa mentransmisikan radiasi thermal
sehingga penerapan transmisivitas dianggap nol. Terdapat dua jenis pantulan radiasi yaitu spekular dan diffuse. Jika sudut
pantulan radiasi sama, maka pantulannya disebut spektular. Jika sudut pantulannya beragam ke semua arah maka pantulannya adalah diffuse.
Atmosfer bumi terdiri atas empat lapisan dari yang terdekat dari permukaan bumi yaitu troposfer 0-10 km, stratosfer 10-30 km, mesosfer 30-
50 km, dan thermosfer 50-400 km. Radiasi yang sampai di lapisan thermosfer dilambangkan G
on
. Radiasi yang diteruskan ke permukaan bumi dilambangkan G
beam
. Radiasi akibat pemantulan dan pembiasan dilambangkan G
diffuse
. Radiasi yang dapat ditangkap oleh luasan kolektor dengan asumsi
effisiensi kaca 90, intensitas radiasi diperoleh dari alat ukur, dan dihitung permenit, sehingga energi radiasi dapat di hitung mengunakan rumus Duffie,
1980 :
Universitas Sumatera Utara
Q = �. �. ��Δt F’ ..................................................................... 2.3
Dimana: Q = Energi Radiasi Masuk Kolektor Watt I = Intensitas radiasi Wm
2
A = Luas penampang kolektorm
2
Δt = Selang waktu perhitungan s F’ = Faktor efisiensi kolektor
� = Transmisifitas kaca � = Absorbsifitas pelat
2.5 Tinjauan Perpindahan Panas
Kategori