02. radiasi surya
TRANSCRIPT
![Page 1: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/1.jpg)
RADIASI SURYA
Kuliah ke-1 ENERGI SURYA
![Page 2: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/2.jpg)
SURYA Surya: salah satu bintang yang ada di
alam semesta Energi surya berasal dari reaksi nuklir di
pusat surya (15 juta oC). Reaksi: hidrogren berubah menjadi He
dengan kehilangan sejumlah massa tertentu, dan menghasilkan energi
Energi surya dipancarkan melalui permukaan surya (T=5762 K)
![Page 3: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/3.jpg)
Konstanta surya Isc = Esurya/Abola-besar Isc = 1353 W/m2 Sbg batas atas”
teoritis ketersediaan radiasi surya di bumi atau nilai besarnya iradiasi yang sampai tepat di atmosfer terluar bumi.
R
suryabumi
![Page 4: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/4.jpg)
DEFINISI ISTILAH DALAM RADIASI SURYA
Radiasi baur: Radiasi surya yang diterima setelah berubah arah karena disebarkan oleh atmosfer, awan, debu dll.
Radiasi langsung: Radiasi surya yang diterima tanpa melalui penyebaran oleh atmosfer, awan, debu dll.
Total radiasi surya: Radiasi global = radiasi baur + radiasi langsung
Iradiasi: Rata-rata energi radiasi yang terjadi pada suatu permukaan (W/m2)
Radiant expolsure: Energi per satuan luas pada suatu permuaan, merupakan gabungan iradiasi pada waktu tertentu (J/m2)
Radiositi (radiant exitance): Energi radiasi rata-rata yang meninggalkan suatu permukaan per satuan luas, dengan kombinasi emisi, refleksi dan transmisi (W/m2)
![Page 5: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/5.jpg)
DEFINISI ISTILAH DALAM RADIASI SURYA
Daya emisi (radiant self exitance): Energi radiasi rata-rata yang meninggalkan suatu permukaan per satuan luas, yang dihasilkan dari emisi saja (W/m2)
Waktu surya: Waktu yang didasarkan pada gerakan anguler surya yang melewati angkasa
Waktu surya = waktu standar + {4 (Lst – Lloc) + E}Lst = meridian standar untuk zona waktu lokal Lloc = garis bujur tempat tertentu (derajat Barat)E = persamaan waktu = 9.87 sin 2 B – 7.53 cos B – 1.5 sin BB = (360/364) {n-81}n = hari ke-n dalam 1 tahun
![Page 6: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/6.jpg)
ISTILAH SUDUT-SUDUT Latitud () adalah garis lintang atau lokasi anguler sebelah
Utara atau Selatan equator (Utara positif) Altitud (), sudut ketinggian surya Deklinasi ( ) adalah posisi anguler surya pada siang hari
terhadap bidang datar equator (Utara positif) = 23.45 sin {-(360/365) (284+ n)} …………. Duffi,
1980 = 23.45 sin {-(360/370) (n - 80)} …………. Lunde,
1980 Slope/kemiringan ( ) adalah sudut antara bidang datar yang
alat (misal: kolektor plat datar) dengan horizontal.0 180o ( > 90o berarti bahwa permukaan menghadap ke bawah terhadap alat)
![Page 7: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/7.jpg)
ISTILAH SUDUT-SUDUT Sudut azimuth permukaan () , yaitu deviasi proyeksi
bidang datar horizontal normal terhadap permukaan dari meridian local dengan 0 di Selatan. Barat positif. (Sore positif)- 180o < 180o
Sudut jam , yaitu perpindahan anguler surya sebelah Timur atau Barat pada meridian local yang disebabkan oleh rotasi bumi pada aksisnya sebesar 15o per jam. Pagi negative, sore positif
Sudut datang adalah sudut antara radiasi langsung pada permukaan dan nomal terhadap permukaan
Sudut zenith z adalah sudut yang dibentuk oleh garis vertikal ke zenith dengan garis lurus ke surya
![Page 8: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/8.jpg)
Surya
N
W
E
S
Zenith
z
![Page 9: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/9.jpg)
PERHITUNGAN SUDUT-SUDUT
Sudut jam
= (jam waktu surya – 12.00) x 360/24 Sudut jam saat sun-rise atau sun-set s (saat = 0 atau z =
90o)
Cos s = - tan tan
(Sudut jam positif saat sunrise, dan negatif saat sunset)
Berdasarkan hal itu, maka dapat dihitung lamanya penyinaran surya (jam):
Lama jam dari matahari puncak (s dalam jam):
s = (24/360) arcos ( - tan tan ) Waktu local saat sunrise dan sunset + 12.00 + s Lamanya penyinaran surya: N = 2 s
![Page 10: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/10.jpg)
PERHITUNGAN SUDUT-SUDUT
Sudut zenith z pada bidang datar (=0)
Cos z = sin = cos cos cos + sin sin
Sudut azimut surya
Sin = (cos sin ) / cos Pada saat || 90º, dimana altitud surya
lebih kecil dari pada altitud surya saat 90º , maka altitud dihitung dengan persamaan:
Sin = sin / sin
![Page 11: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/11.jpg)
RADIASI EXTRATERESTRIAL = radiasi surya yang jatuh tepat di luar atmosfer bumi
Ion = Isc {1 + 0.033 cos (360 n / 365)} cos z
Atau
Ion = Isc {1 + 0.033 cos (360 n / 365)} {sin sin + cos cos cos }
(Untuk jam-jam tertentu antara sunrise dan sunset)
Radiasi surya harian (integralkan Ion):
Ho = (24 x 3600/) Isc {1 + 0.033 cos (360 n / 365)} {cos cos
sin s + (2s/360) sin sin }
![Page 12: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/12.jpg)
RADIASI SURYA TERMANFAATKAN
Radiasi gelombang pendek: merupakan radiasi yang berasal dari surya dengan panjang gelombang 0.3 m < < 3.0 m. Radiasi ini meliputi radiasi langsung (dirrect) dan radiasi baur (diffuse)
Radiasi gelombang panjang: adalah radiasi yang berasal dari sumber-sumber bersuhu rendah/sedang mendekati sudu udara lingkungan dengan > 3 m. Radiasi geombang panjang ini diemisikan oleh atmosfer oleh benda dari mana saja bersuhu sedang (atau dari tanah yang disebut sebagai radiasi terestrial).
![Page 13: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/13.jpg)
ALAT UKUR RADIASI SURYA
Pyrheliometer (contoh lain actinometer): menggunakan detektor untuk mengukur radiasi dari surya dan dari bagian terkecil awan yang berada di sekitar surya (dapat juga untuk mengukur radiasi langsung).
Pyranometer (contoh lain solarimeter): mengukur radiasi global (baur & langsung), biasanya untuk permukaan horisontal. Dapat dipakai untuk mengukur radiasi baur saja dengan menggunakan ring khusus. Detektor alat ini harus merespon seluruh panjang gelombang dari spektrum radiasi surya atau di luarnya, juga memiliki respon terhadap semua sudut datang. Detektor ditutup dengan kubah setengah bola untuk melindungi dari pengaruh angin dan lain-lainnya.
Campbell-Stokes sunshine recorder: Alat Ukur lama penyinaran, menggunakan bola kaca (diameter 10 cm) berfungsi sebagai lensa yang menghasilkan bayangan surya pada permukaan yang lain pada bola. Pada bagian lain terdapat kertas therma standar, bayangan surya akan membakar kertas ketika radiasi langsung mempunyai nilai di atas nilai kritis tertentu.
![Page 14: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/14.jpg)
PIRANOMETER
![Page 15: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/15.jpg)
SPEKTRUM ELEKTROMEGNETIK
![Page 16: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/16.jpg)
HUKUM PLANCK
h= konstanta Planck k = konstanta Bolztzmann 2hCo
2 = radiasi I Planck = C1 = 3.7405 x 10-16 W/m2
H Co/k = radiasi II Planck = C2 = 0.0143879 mK
1exp
2
5
2
kThC
hCE
o
ob
![Page 17: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/17.jpg)
HUKUM PERPINDAHAN WIEN
max T = 2897.8 m K
![Page 18: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/18.jpg)
BLACK BODY Block body adalah penyerap radiasi
yang sempurna baik arah maupun berapapun panjang gelombangnya
Black body mengabsorbsi seluruh radiasi yang datang padanya dan untuk menjaga suhu konstan, black body harus memanfaatkan sejumlah energi yang sama.
![Page 19: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/19.jpg)
PENDUGAAN RADIASI SURYA DI
PERMUKAAN BUMI
IDN = radiasi surya pada bidang datar horisontal saat cerah
P/Po adalah tekanan pada lokasi tertentu pada kondisi 1 atm, P/Po = exp (-0.0001184 x altitud di atas permukaan laut)
Nilai intensitas A dipengaruhi oleh perubahan jarak surya bumi. Nilai B dipengaruhi oleh perubahan kelembaban atmosfer.
zoDN
Bx
P
PAI
cosexp
![Page 20: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/20.jpg)
Iglobal = Hdirrect + Hdiffuse
= IDN cos z + C IDN
= IDN sin + C IDN
C adalah koefisien yang dipengaruhi oleh faktor keawanan , dan tergantung pada kondisi setempat.
RADIASI SURYA PADA BIDANG DATAR
![Page 21: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/21.jpg)
Radiasi langsung pada bidang miring:
Idirrect = Hdirrect (cos / sin ) = IDN cos
Dimana: Cos = {cos cos cos ( - ) } + { sin sin ( - ) }
Radiasi baur pada bidang miring:
Idiffuse = Hdiffuse (1 + cos ) /2
RADIASI SURYA PADA BIDANG MIRING ()
![Page 22: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/22.jpg)
Radiasi baur pada bidang miring jika ada pengaruh reflektifitas di lingkungan:
Idiffuse = [ Hdiffuse (1 + cos ) /2 ]
+ [ (Hdirrect + Hdiffuse) (1 + cos ) /2 Atau
2
cos1sin
2
cos1 CCII DNdiffuse
RADIASI SURYA PADA BIDANG MIRING ()
= 0.2 untuk tanah bervegetasi = 0.8 untuk tanah bersalju
= 0.15 untuk tanah berbatuan = 0 untuk bidang datar horisontal
![Page 23: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/23.jpg)
Nsurya
Musim Gugur
21 September
Musim Dingin
21 September
Musim Semi
21 Maret
Musim Panas
21 Juni
![Page 24: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/24.jpg)
N =0
=0
=23.5o=23.5o
Musim Semi Musim Dingin
Musim Gugur
Musim Panas
NNN
Radiasi surya
Perubahan musim di belahan bumi Utara
![Page 25: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/25.jpg)
Hari ke-n dalam 1 tahun (364 hari) 17 Januari 17 15 Pebruari 46 17 Maret 76 15 April 105 15 Mei 135 11 Juni 162 18 Juli 199 17 Agustus 229 15 September258 15 Oktober 288 14 Nopember 318 12 Desember 346
![Page 26: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/26.jpg)
Parameter yang digunakan dalam penentuan radiasi surya
Tanggal A B C E 21 Januari -20 1.230 0.142 0.058 -11.2 21 Pebruari -10 1.215 0.144 0.060 -13.9 21 Maret 0 1.186 0.156 0.071 -7.5 21 April 11.6 1.136 0.180 0.097 1.1 21 Mei 20.0 1.104 0.196 0.121 3.3 21 Juni 23.45 1.088 0.205 0.134 -1.4 21 Juli 20.6 1.085 0.207 0.136 -6.2 21 Agustus 12.3 1.107 0.201 0.122 -2.4 21 September 0 1.151 0.177 0.092 7.5 21 Oktober -10.5 1.192 0.160 0.073 15.4 21 Nopember -19.8 1.221 0.149 0.063 13.8 21 Desember -23.45 1.233 0.142 0.057 1.6
(o); A (W/m2); B (Air mass-1); E (menit)Untuk Lokasi di USA (Utara)
![Page 27: 02. RADIASI SURYA](https://reader037.vdocuments.site/reader037/viewer/2022100223/5571fa0a49795991699117af/html5/thumbnails/27.jpg)
PR
Tentukan radiasi surya (global) pada bidang datar dan bidang miring pd kemiringan 6o di Bogor pada tgl 28 Pebruari setiap jam selama 1 hari.Gambar grafik