Apa Sih Itu Iradiasi Matahari?

Apakah itu Iridiasi Matahari atau istilah pada Bahasa inggrisnya Solar Irradiance, dan apa hubungan dengan mekanisme solar panel atau solar PV. Banyak beragam jenis istilah seperti iradiasi untuk elektromagnetik, iradiasi untuk daya, iradiasi untuk energi, sama dengan insolasi matahari yang memvisualisasikan jumlah cahaya matahari yang ada di lokasi tertentu.

Kita bisa memakai energi matahari untuk menghidupkan energi listrik, dengan memakai panel photovoltaic (PV), atau memanasi air dengan memakai kontribusi panel thermal . Maka untuk mempunyai supply iradiasi matahari di lokasi tertentu ialah penting.

Iridiasi Matahari

Matahari sebagai sumber panas dan sumber sinar untuk kita, memberi kita kehangatan dan keperluan sinar yang diperlukan untuk tetap bertahan hidup. Matahari ialah sumber energi yang baik sekali dan kita bisa memakainya dengan beragam langkah, tapi bagaimana triknya agar kita mengetahui apa ada energi radiasi yang cukup buat panel PV agar hasilkan energi listrik.

Matahari kita ialah sumber energi radiasi yang baik sekali. Jumlah energi matahari per unit luas (per unit tempat) yang datang di atas pada pojok tertentu dikatakan sebagai irradiance atau radiasi yang diukur dalam watt per mtr. persegi, W/m2, atau kilowatts per mtr. persegi, KW/m2, yang di mana 1000 wats sama dengan 1.0 kilowatts.

Tetapi, jarak langsung yang diukur di antara bumi dan matahari bevariasi tiap tahun hingga mengakibatkan macam dengan jumlah energi radiasi matahari yang diterima sepanjang perputaran transisi alami bumi sepanjang masa setahun penuh.

Menurut NASA, nilai radiasi rerata yang diukur di pinggir ruangan dan di luar atmosfer bumi pada permukaan datar yang diposisikan tegak lempeng pada matahari ialah sekitaran 1.370 W/m2 (1,37 kW). Nilai radiasi yang diberi oleh NASA ini dikatakan sebagai Solar Constant dan dipakai untuk tentukan nilai matahari pada permukaan bumi.

Tapi nilai radiasi yang diukur pada permukaan bumi sangat kecil dibanding solar constant. Penghamburan dan pemantulan cahaya matahari saat melalui atmoster kurangi jumlah energi yang capai permukaan bumi karena keadaan cuaca pada waktu itu.

Iradiasi lewat atmosfer

Misalkan, keadaan dalam kurun waktu satu tahun, macam musim dan temperatur, keadaan mendung atau berawan, dan pojok di mana cahaya matahari sentuh tanah semua memengaruhi jumlah pencahayaan matahari yang ada di lokasi tertentu. Di saat cahaya matahari melalui atmosfer kita dan capai permukaan bumi di atas laut, radiasi matahari maksimal di atas datar sejumlah 1m2. Dengan begitu di hari yang ceria di tengah hari, jumlah radiasi matahari yang diukur ialah sekitaran 1000 watt, yakni 1000 W/m2 (atau 1,0 kW/m2).

Saat bertemu dengan panel PV murni untuk pembangkit tenaga surya, tingkat radiasi matahari ada pada 1,0 kW/m2 atau dikenali sebagai satu “Matahari Penuh”, atau biasanya “Matahari Pucuk (Peak Sun)”. Maka dari itu, pengertian “Jam Matahari Pucuk / Peak Sun Hours (PSH)” ialah jumlah jam dalam kurun waktu di mana tingkat sinar pencahayaan matahari penuh ini diterima di atas panel pada pengukur 1,0 kW/m2.

Tetapi, saat radiasi matahari rerata sepanjang 24 jam dengan transisi siang dan malam dan sepanjang setahun penuh 365 hari, bahkan juga pada lokasi terbaik terima rerata setiap hari cuma 250-300 W/m2. Angka itu kurang dari 30% atas sesuatu yang datang di pucuk atmosfer bumi . Maka ada beberapa hal yang disebutkan “atenuasi matahari”, yakni lenyapnya radiasi matahari saat melalui atmosfer bumi saat sebelum capai permukaan bumi.

Kita bisa membuat plot jumlah radiasi matahari (daya) dalam harian, bulanan, atau bahkan juga tahunan yang ada pada lokasi tertentu supaya memberi kita deskripsi yang lebih terang mengenai tingkat minimal dan maksimal pembangkitan energi listrik yang dihasil oleh panel PV.

Diagram Iradiasi matahari di siang hari

Kita dalam menyaksikan contoh dalam kurun waktu harian, jika radiasi matahari yang ada saat matahari lebih ceria dan musim panas yang lebih panjang, angkanya semakin besar dibanding saat musim dingin atau musim penghujan . Maka waktu matahari pucuk yang ada sepanjang musim panas jelas akan lebih lama dibanding musim dingin yang memungkinkannya panel PV untuk bekerja semakin lama.

Sebagai contoh, bila rerata energi matahari pada musim panas ialah 800 W/m2 dan ada sepanjang 8 jam penuh, karena itu keseluruhan iradiasi matahari yang diterima sepanjang musim panas ialah :

800 W/m2 x 8 jam = 6400 Wh/m2 atau 6.5 kWh/m2

Dari penghitungan di atas, kita bisa menyaksikan jika 1 kWh/m2 sama dengan 1 waktu matahari pucuk, karena itu 6.4 kWh/m2 sama dengan 6.4 jam waktu matahari pucuk atau 6.4 PSH (Peak Sun Hour).

Contoh Iradiasi

Panel PV mengkonversi iradiasi matahari jadi listrik. Bila kita beranggapan, kita mempunyai Panel PV tunggal sejumlah 200 watt, seberapa banyak energi yang bisa dibuat dari panel PV setiap hari dengan memakai nilai waktu matahari pucuk dari contoh di atas.

Output solar panel yang dibuat pada musim panas :

200 Watts x 6.4 PSH = 1280 Wh/hari atau 1.28 kWh/hari

Jika kita memerlukan 1000 watt setiap hari energi matahari untuk menghidupkan rumah kita, kita bisa lakukan ini cukup dengan panel PV tunggal sejumlah 200 watt. Maka dari itu, tersedianya energi matahari yang semakin tinggi (lewat PSH) akan hasilkan keperluan watt PV yang lebih kecil, dan nilai waktu matahari pucuk yang lebih rendah, akan memerlukan watt PV yang lebih tinggi.

Tetapi ini ialah contoh yang paling simpel, pada realitanya syarat panel PV untuk memberikan daya pada rumah tertentu atau isi battery bank pada akhirannya akan ditetapkan oleh beban dan konsumsi yang tersambung dibanding nilai PSH yang semakin tinggi ataupun lebih rendah.

Tetapi ini memberi kita deskripsi yang bagus mengenai bagaimana radiasi matahari dan waktu matahari pucuk (Peak Sun Hour (PSH)) di lokasi tertentu bukan hanya bervariatif berdasar lokasi geografis dan cuaca selama setahun, tapi juga tentukan ukuran dan ongkos mekanisme Solar PV yang diperkirakan.