45
BAB VI DATA DAN ANALISA DATA
4.1 Analisa Radiasi Surya Solar Radiation
4.1.1 Analisa Radiasi Surya Solar Radiation Untuk Sampel 1 Pada
Tanggal 14 April 2014
a Analisa Radiasi Surya Hasil Pengukuran
Kita dapat menghitung data radiasi surya secara pengukuran dengan menggunakan sensor radiasi. Sensor radiasi yang digunakan pada penelitian ini
adalah Hobo Micro station Data Logger. Alat ukur Hobo Micro station Data Logger ini dapat menghitung data radiasi surya, kecepatan angin, temperatur, dan
RH. Sehingga kita dapat melihat data-data dari sensor tersebut secara bersamaan dalam bentuk Microsoft Excel. Sensor ini dapat mencatat data-data dalam interval
waktu 1 menit. Alat ukur Hobo Micro station Data Logger ini berada di Laboratorium Teknik Pendingin Departemen Pasca Sarjana Teknik Mesin
Fakultas Teknik Mesin. Data radiasi surya pada tanggal 14 April 2014 adalah :
Tabel 4.1 Data Radiasi Pengukuran 14 April 2014 Pukul
Wib Radiasi
Wm² Pukul
Wib Radiasi
Wm² Pukul
Wib Radiasi
Wm² 8:00
264.4 11:15
250.6 14:30
449.4 8:15
329.4 11:30
646.9 14:45
286.9 8:30
375.6 11:45
329.4 15:00
363.1 8:45
410.6 12:00
563.1 15:15
426.9 9:00
455.6 12:15
616.9 15:30
361.9 9:15
514.4 12:30
965.6 15:45
189.4 9:30
326.9 12:45
659.4 16:00
301.9 9:45
615.6 13:00
239.4 16:15
359.4 10:00
671.9 13:15
290.6 16:30
321.9 10:15
198.1 13:30
314.4 16:45
255.6 10:30
794.4 13:45
324.4 17:00
215.6 10:45
230.6 14:00
643.1 11:00
765.6 14:15
605.6
NB : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran A.
Universitas Sumatera Utara
46
Dari data radiasi pengukuran, radiasi rata-rata pada tanggal 14 April 2014 mulai pukul 08.00 Wib
– 17.00 Wib adalah 430.6621622
Wm
2
b Perhitungan Radiasi Pada Kondisi Langit Cerah.
Selain dengan menggunakan pengukuran langsung dengan menggunakan bantuan alat ukur,data radiasi surya solar radiation dapat dihitung menggunakan
hitungan radiasi pada kondisi langit cerah dengan menggunakan pendekatan analitik. Sehingga perhitungan radiasi surya secara hitungan radiasi pada kondisi
langit cerah untuk tanggal 14 April 2014 di kota Medan dapat diketahui. Analisa radiasi surya menggunakan hitungan radiasi pada kondisi langit cerah adalah
sebagai berikut : posisi lintang : 3,43
o
LU =γ,4γ dan 98,44
o
BT L
loc
=98,44 ketinggian dari permukaan laut : 37,5 m Altitude A=0,0375
waktu meridian 7 + GMT : 7 x 15 = 105
o
Lst = 105
o
{standart meridian} urutan hari : n ditampilkan pada tabel 4.2
Tabel 4.2 Perhitungan Urutan Hari Berdasarkan Bulan
NB : i = tanggal Bulan
N
Januari I
Februari 31+i
Maret 59+i
April 90+i
Mei 120+i
Juni 151+i
Juli 181+i
Agustus 212+i
September 243+i
Oktober 273+i
November 304+i
Desember 334+i
Universitas Sumatera Utara
47
Maka urutan hari untuk 14 April 2014 adalah : n
= 90 + i = 90 + 14
= 104
Sehingga konstanta hari dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini :
B =
n−1 360 365
=
104 −1 360 365
= 101,58904
Radiasi matahari sebelum masuk ke atmosphere bumi sebesar : G
on
= G
sc
1,00011 + 0,034221 cos B + 0,00128 sin B + 0,000719 cos 2B + 0,000077 sin 2B
= 1367 1,00011 + 0,034221 cos 101,5890 + 0,00128 sin 101,5890 + 0,000719 cos 203,1780
+ 0, 000077 sin 203,1780 = 1367,46598 Wm
2
Faktor persamaan waktu equation of time adalah : E
= 229,20,000075 + 0,001868 cos B – 0,032077 sin B − 0,014615 cos βB −
0,04089 sin 2B = 229,20,000075 + 0,001868 cos 101,5890
– 0,032077 sin 101,5890 − 0,014615 cos 203,1780
− 0,04089 sin 203,1780 = -0,502878798 menit
Untuk menghitung selisih antara jam matahari dengan jam lokal kita gunakan persamaan berikut :
ST – STD = -4 x L
st
– L
loc
+ E = -4 x 105-98 + -0,502878798
= -28,502878 menit
Universitas Sumatera Utara
48
Dengan menggunakan persamaan 2.6 diperoleh sudut deklinasi = 6,918x10
-3
– 3,99912 cos B + 0,070251 sin B – 0,006758 cos 2B + 9,07x10
-4
sin 2B – 0,002679 cos 3B + 0,00148 sin 3B
= 6,918x10
-3
– 3,99912 cos 101,5890 + 0,070251 sin 101,5890 – 0,006758 cos 203,1780 + 9,07x10
-4
sin 203,1780 – 0,002679 cos
304,767 + 0,00148 sin 304,767 = 0,159194213 rad
= 9,125782919
o
Sudut pergeseran semu matahari yang diukur dari siang hari yang diukur pada pukul 08.00 Wib.
ω = 15STD − 1β + ST − STD ×
15 60
misalkan pada pukul 08.00 Wib maka STD = 8 ω = 15 8 − 1β + -28,5028788 ×
15 60
= -67,1257197
o
Setelah mendapatkan nilai sudut semu matahari kita dapat menghitung cosinus sudut zenith pada pukul 08.00 Wib.
cos θ
z
= cos cos cos ω + sin sin
= cos 3,34
o
cos 9,125782919
o
cos -67,1257197
o
+ sin 3,34
o
sin 9,125782919
o
= 0,392378729
Radiasi yang diteruskan untuk masuk ke atmosphere bumi dengan estimasi radiasi pada kondisi langit cerah pada pukul 08.00 Wib dapat dihitung menggunakan
persamaan di bawah ini.
b
=
a
o
+ a
1
exp
−k cos
θ
z
Universitas Sumatera Utara
49
a
o
= r
o
0,4237 - 0,0082 6 – A
2
; untuk daerah tropis, nilai r
o
= 0,95 lihat tabel 2.2
a
o
= 0,950,4237 – 0,00826 – 0,0375
2
a
o
= 0,125231807
a
1
= r
1
0,5055 + 0,00595 6.5 – A
2
; untuk daerah tropis , nilai r
1
= 0,98 lihat tabel 2.2
a
1
= 0,980,5055 + 0,00595 6.5 – 0.0375
2
a
1
= 0,738915337
k = r
k
0.2711 + 0.01858 2.5 – A
2
; untuk daerah tropis, nilai r
k
= 1,02 lihat tabel 2.2
k = 1,02 0.2711 + 0.01858 2.5
– 0,0375
2
k = 0,391442725
Sehingga nilai
b
dapat dihitung
b
=
0,125231807 + 0,738915337 exp
−0,391442725 0,392378729
b
=
0,785219767
Dengan menggunakan persamaan 2.10 diperoleh radiasi matahari yang jatuh langsung ke permukaan bumi pada pukul 08.00 Wib.
G
beam
= G
on b
cosθ
z
= 1367,465989
x
0,785219767
x
0,392378729 = 421,3211037
Wm
2
Dengan menggunakan persamaan 2.11 diperoleh radiasi difusi. Radiasi difusi adalah radiasi hasil pantulan atmosphere pada pukul 08.00 Wib.
G
diffuse
= G
on
cos θ
z
0,271 – 0,294
b
= 1367,465989 x 0,392378729 x 0,271
– 0,294 0,785219767 = 21,54059303 Wm
2
Universitas Sumatera Utara
50
Maka total radiasi radiasi pada kondisi langit cerah pada 14 April 2014 pukul 08.00 Wib seperti persamaan 2.18 adalah :
G
total
= G
beam
+ G
diffuse
= 421,3211037 + 21,54059303 = 442,8616967 Wm
2
Dengan menggunakan cara yang sama, radiasi total pada tanggal 14 April 2014 mulai pukul 08:00 Wib
– 17:00 Wib dapat dilihat pada tabel 4.3 di bawah ini.
Tabel 4.3 Data Radiasi Pada Kondisi Langit Cerah Tanggal 14 April 2014
NB : Untuk data yang lebih lengkap lihat pada lampiran B.
c Perbandingan Radiasi Hasil Pengukuran dan Hitungan Radiasi Pada
kondisi Langit Cerah Perbandingan antara data radiasi surya dengan menggunakan hasil
pengukuran dan menggunakan hitungan radiasi pada kondisi langit cerah pada tanggal 14 April 2014 dapat dilihat pada tabel 4.4 di bawah ini.
Pukul Wib
Ω -
cos
z
- τ
b
- G
beam
Wm
2
G
diff use
Wm
2
G
total
Wm
2
8 -67.1257197 0.39237 0.78521 421.3211037 21.54059303 442.8616967
9 -52.1257197 0.61437 0.80531 676.5712152 28.76361607 705.3348313
10 -37.1257197 0.79512 0.81566 886.8770101 33.91791675 920.7949268
11 -22.1257197 0.92232 0.82105 1035.55186
37.34450101 1072.896361 12
-7.1257197 0.98729 0.82338 111.641101
39.05173192 1150.692833 13
7.8742803 0.98561 0.82332 1109.671601 39.00787061 1148.679472
14 22.8742803
0.91739 0.82086 1029.784205 37.21395832 1066.998163 15
37.8742803 0.78728 0.81528 877.729032
33.70230469 911.4313367 16
52.8742803 0.60415 0.80460 664.7326143 28.45814179
693.190756 17
67.8742803 0.38048 0.78379 407.8063758 21.1050059
428.9113817
Universitas Sumatera Utara
51 Tabel 4.4 Perbandingan Radiasi Pengukuran dan Radiasi Pada Kondisi Langit cerah
Pukul Wib
Radiasi Pengukuran Wm
2
Radiasi Pada Kondisi Langit Cerah
Wm
2
8:00 264.4
442.8616967 9:00
455.6 705.3348313
10:00 671.9
920.7949268 11:00
765.6 1072.896361
12:00 563.1
1150.692833 13:00
239.4 1148.679472
14:00 643.1
1066.998163 15:00
363.1 911.4313367
16:00 301.9
693.190756 17:00
215.6 428.9113817
Grafik perbandingan radiasi pengukuran dan radiasi pada kondisi langit cerah pada tanggal 14 April 2014 ditunjukkan pada grafik 4.1 di bawah ini.
Grafik 4.1 Perbandingan radiasi pengukuran dengan radiasi pada kondisi langit
cerah pada 14 April 2014
Universitas Sumatera Utara
52
4.1.2 Analisa Radiasi Surya Solar Radiation Untuk Sampel 1 Pada
Kategori