PERBANDINGAN INTENSITAS RADIASI SURYA HASIL PENGUKURAN DI KOTA MEDAN DENGAN SIMULASI TEORITIS MENGGUNAKAN VISUAL BASIC 6.0
Christofel P. L 1 ; Tulus B. Sitorus 2 , Farel H. Napitupulu 3 , Himsar A 4 , Dian M. Nasution 5 , Andianto P 6 1,2,3,4,5,6 Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara E-mail : lidangzzz@yahoo.co.id

## ABSTRAK
Saat  ini,  kebutuhan  akan  energi,  terutama  energi  listrik  semakin  tinggi  akibat  pertambahan  populasi manusia. Energi surya  merupakan  energi  yang  memiliki potensi tinggi namun belum dimaksimalkan penggunaannya dalam  kehidupan sehari-hari. Intensitasi radiasi surya bergantung pada beberapa hal, seperti iklim, posisi bujur suatu lokasi, tanggal dan juga waktu. Visual Basic 6.0(VB) dapat digunakan untuk  pembuatan  simulasi  perhitungan  intensitas  radiasi  pada  suatu  permukaan.  Pada  skripsi  ini, pembuatan  simulasi  perhitungan  intensitas  radiasi  didasarkan  pada  hasil  pengukuran  dengan menggunakan  alat  ukur data  hobo  station pada  bulan  Desember  2012,  setelah  simulasi  selesai, dilakukan  perbandingan  data  hasil  pengukuran  dengan  hasil  simulasi  teoritis  dan  ditunjukkan  dalam bentuk  grafik  yang  dibuat  dengan  perangkat  lunak  yang  sama.  Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa persen galat hanya sekitar 14%, sehingga simulasi yang dibuat telah dapat digunakan.

## Kata Kunci : Intensitas radiasi surya, Visual Basic 6.0, alat ukur data hobo station

## ABSTRACT
Nowadays,  the  needs  of  energy,  moreover  electric  energy  is  getting  higher  because  of  the  raise  of human population. Solar Energy is the energy that have high potention but not have maximal use in daily life. Solar radiation intensity depends on many things, like climate, meridian position, date and time. Visual Basic 6.0(VB) can be used to make the calculation of solar radiation intensity on a plane. In  this  task,  the  simulation  of  radiation  intensity  is  based  on  the  result  of  data  hobo  station  count device  in  December  2012,  after  the  simulation  done, make  comparison  between  the  data  from  count device with data from result of teoritical simulation dan will be shown in chart that make from same software.  The  result  of  simulation  show  that  the  correction  factor  percentage  is  only  about  14%,  so the simulation can be used.
Keywords : solar radiation intensity, Visual Basic 6.0, data hobo station count device

## 1. PENDAHULUAN
Saat  ini  kebutuhan  energi,  khususnya  energi  listrik  terus  meningkat  dengan  pesat,  bahkan diluar  estimasi  yang  diperkirakan.  Hal  ini  sudah  selayaknya  sebagai  dampak  meningkatnya  seluruh aktifitas kehidupan yang menggunakan energi listrik.
Selama  ini  kebutuhan  energi  bahkan  kebutuhan  dunia  masih  mengandalkan  minyak  bumi sebagai  penyangga  utama  kebutuhan  energi.  Sementara  itu,  tidak  dapat  dipungkiri  bahwa  sumber energi ini semakin langka dan mahal harganya.
Matahari adalah sumber energi utama yang memancarkan energi yang luar biasa besarnya ke permukaan  bumi.  Pada  keadaan  cuaca  cerah,  permukaan  bumi  menerima  energi  matahari  sekitar 1000W/m 2 .
Indonesia merupakan daerah sekitar khatulistiwa dengan luas daratan mencapai hampir 2 juta km 2 ,  dikaruniai  sinar  matahari  3700  jam  dalam  setahun.  Energi  surya  di  bumi  Indonesia  memiliki intensitas  antara  0,6  –  0,7  kW/m 2 .  Teknologi  pemanfaatan  energi  surya  masih  relatif  baru  di Indonesia.
Seiring dengan hal itu, diperlukan adanya cara untuk menghitung intensitas radiasi yang bisa diterima  suatau  permukaan  dengan  cepat,  mudah  dan  akurat.  Salah  satu  cara  untuk  melakukan
simulasi  perhitungan  intensitas  radiasi  adalah  dengan  menggunakan  Microsoft  Visual  Basic  sebagai alat bantunya.

## 2. LANDASAN TEORI

## 2.1 Matahari
Matahari  adalah  bola  energi  gas  panas  dengan  diameter  1.39  x  10 9 m  dan  memiliki  jarak sekitar 1,5 x 10 11 m dari bumi. Seperti yang dapat dilihat dari bumi, matahari berputar pada sumbunya sekitar sekali dalam empat minggu. Bagaimanapun, matahari tidak berputar sebagai benda padat pada umumnya,  garis  khatulistiwanya  membutuhkan  sekitar  27  hari  dan  masing-masing  kutubnya membutuhkan sekitar 30 hari untuk setiap rotasi.

## 1. Variasi Dari radiasi Matahari Pada Ruang Hampa Udara
Variasi  daripada  jarak  bumi  ke  matahari,  mengakibatkan  variasi  dari  fluks  radiasi  matahari pada ruang hampa udara dalam rentang ±3,3%(1). Perhitungan sederhana dengan akurasi yang paling memadai untuk perhitungan bidang teknik ditunjukkan di oleh persamaan:
𝐺 𝑜𝑛 =   𝐺 𝑠𝑐 (1 + 0.033 cos 360𝑛 365 ) Spencer  (1971), membuat  suatu  perhitungan  yang  lebih  akurat  (±0,01%)  ditunjukkan  juga pada perhitungan :
𝐺 𝑜𝑛 = 𝐺 𝑠𝑐 (1.000110 + 0.034221 𝑐𝑜𝑠 𝐵 +  0.001280 𝑠𝑖𝑛 𝐵 + 0.000719 𝑐𝑜𝑠 2𝐵 + 0.000077 𝑠𝑖𝑛 2𝐵)
Dimana  G on merupakan  radiasi  yang  diterima  atmosfer  pada  hari    ke-n  dan  B  dirumuskan sebagai
𝐵 = (𝑛 − 1) 360 365
Untuk nilai n sendiri dapat dilihat pada Tabel 1 :

## Tabel 1 Daftar nilai n
Bulan Nilai n Untuk rata-rata tiap bulan Tangga l N 𝝋 (deraja t) Januari i 17 17 -20.9 Februari 31+i 16 47 -13.0 Maret 59+i 16 75 -2.4 April 90+i 15 105 9.4 Mei 120+i 15 135 18.8 Juni 151+i 11 162 23.1 Juli 181+i 17 198 21.2 Agustus 212+i 16 228 13.5 September 243+i 15 258 2.2 Oktober 273+i 15 288 -9.6 November 304+i 14 318 -18.9 Desember 334+i 10 344 -23.0

## 2. Defenisi
Beberapa defenisi yang akan sering muncul mengenai radiasi matahari adalah :
• Massa udara (m) merupakan perbandingan dari massa atmosfer yang dilalui oleh radiasi matahari dengan massa atmosfer yang dilalui oleh radiasi matahari pada kondisi zenith (puncak)
• Radiasi beam .  Radiasi  matahari  diterima  dari  matahari  tanpa  mengalami  penyebaran  oleh atmosfer.  (Sinar  radiasi  sering  mengacu  kepada  radiasi  secara  langsung;  untuk  menghindari kebingungan antara langsung dan berdifusi, maka digunakan istilah sinar radiasi)
• Radiasi difusal (penyebaran).  Radiasi  matahari  yang  diterima  dari  matahari  setelah  mengalami perubahan arah ketika menyentuh lapisan atmosfer
• Radiasi total. Total penjumlahan dari radiasi beam dan radiasi difusal pada permukaan bidang
• Irradiance, W/m 2 . Nilai dari energi radiasi yang terjadi pada permukaan suatu bidang. Simbol G digunakan  untuk  penyinaran  matahari  dengan  penyesuaian  untuk  beam,  difusal  dan  radiasi spektrum
• Waktu matahari merupakan  waktu berdasarkan gerakan angular matahari yang terlihat di  langit, dimana  waktu  siang  matahari  adalah  ketika  matahari  melintasi meridian dari  sudut  pandang pengamat.

## 3. Arah dari Radiasi Sinar Matahari
Hubungan geometris diantara bidang tetentu bersifat relatif terhadap bumi setiap waktu. (tidak peduli  apakah  bidang  itu  statis  atau  bergerak  relatif  terhadap  bumi)  dan  sinar  radiasi  matahari  yang memancar  ke  bumi  yang  dimana  posisi  dari  matahari  juga  relatif  terhadap  bidang  tersebut,  dapat digambarkan  pada  beberapa  jenis  sudut  ( Benford  and  Bock,  1939). Beberapa  sudut  yang  dimaksud digambarkan pada gambar 2.3 :
Gambar 1 Sudut zenith, slope, sudut permukaan azimuth dan sudut azimuth matahari untuk bidang miring
Gambar 2 Penampang untuk menunjukkan sudut azimuth matahari.

## 2.2 Microsoft Visual Basic 6.0
Visual  Basic  adalah  salah satu bahasa  pemrograman  komputer.  Bahasa  pemrograman  adalah perintah yang dimengerti oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas tertentu. Bahasa pemrograman Visual  Basic,  yang  dikembangkan  oleh  Microsoft  sejak  tahun  1991,  merupakan  pengembangan  dari pendahulunya yaitu bahasa pemrograman BASIC ( Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code ) yang  dikembangkan  pada  era  1950-an.  Visual  Basic  merupakan  salah  satu Development  Tool yaitu alat bantu untuk membuat berbagai macam program komputer, khususnya yang menggunakan sistem operasi  Windows.  Visual  Basic  merupakan  salah  satu  bahasa  pemrograman  komputer  yang mendukung object( Object Oriented Programming = OOP).

## Gambar 3. Tampilan Microsoft Visual basic 6.0

## 3. METODOLOGI

## 3.1 Bahan dan Alat
1. Bahan
Yang  menjadi  acuan  dalam  pembuatan  simulasi  intensitas radiasi  adalah  satu  buah  alat  ukur data hobo station yang terdiri dari :
o Pyranometer untuk mengukur intensitas radiasi matahari.
o Wind velocity sensor untuk mengukur kecepatan angin.
o T and RH smart sensor untuk mengukur kelembaban relatif udara.
o Data Logger untuk merekam hasil pengukuran.
Gambar 4 Alat Ukur Data Hobo Station
Dengan spesifikasi alat:
 Skala pengoperasian
:
-  20 0 C – 50 0 C dengan baterai alkalin -  40 0 C – 70 0 C dengan baterai litium
 Input sensor
: 3 buah sensor pintar multi channel monitoring  Ukuran dan berat  : 8,9cm x11,4 cm x5,4 cm dan 0,36 kg
 Memori
: 512K penyimpanan data nonvolatile flash  Interval pengukuran : 1 detik - 18 jam  Akurasi waktu :
0 sampai 2 detik untuk titik data pertama dan ± 5 detik untuk setiap minggu pada suhu 25 o C
2. Alat
Simulasi  ini  dilakukan  dengan  menggunakan software Microsoft  Visual  Studio  2008, Microsoft Visual Basic 6.0 yang kompatibel dengan Windows XP.

## 4.   HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1  Data Input
Data  pengujian  yang  dimasukkan  ke  dalam  input  adalah  data  pengukuran  yang  dilakukan  di laboratorium energi surya Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Data yang didapat antara lain :
• Ketinggian atau Altitude (A) = 0.0375km
• Posisi atau derajat bujur dari lokasi yang dihitung(L loc) = 98.44 o
• Posisi lintang utara atau lintang selatan( 𝜑 ) = 3.43 o
• Beda waktu lokasi dengan GMT = 7 jam
• Faktor koreksi akibat iklim(r 0 )= 0.95
• Faktor koreksi akibat iklim(r 1 )= 0.98
• Faktor koreksi akibat iklim(r k )= 1.02
• Kemiringan permukaan penerima radiasi matahari(β) = 30 o
• Urutan hari (n) = 32
• Waktu pengamat ketika melakukan pengujian(STD) = 08.00 WIB

## Gambar 5 Tampilan Jendela Input

## 4.2   Output Program
Output  program  diperoleh  dari  hasil  perhitungan  terhadap  input  yang  dimasukkan  ke  dalam program. Input diproses di dalam program dan di tampilkan di jendela output.
Gambar 6. Tampilan Jendela Output

## 4.3   Grafik
Data yang diperoleh dari pengujian intensitas radiasi pada bulan Oktober s/d Desember 2012 dan  hasil  output  dari  simulasi  menjadi  data  acuan  untuk  membuat  grafik  perbandingan  hasil pengukuran dengan hasil simulasi pada program perhitungan di Visual Basic 6.0.
Gambar  7  Grafik  Perbandingan  Hasil  Pengukuran  dengan  Hasil  Perhitungan  Intensitas  Radiasi Maksimum pada Bulan Oktober 2012
Gambar  8  Grafik  Perbandingan  Hasil  Pengukuran  dengan  Hasil  Perhitungan  Intensitas  Radiasi Maksimum pada bulan November 2012
Gambar  9  Grafik  Perbandingan  Hasil  Pengukuran  dengan  Hasil  Perbandingan  Intensitas  Radiasi Maksimum Pada Bulan Desember 2012

## 5.   KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1   Kesimpulan
Kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari  hasil  simulasi  dan  pembuatan  software  dengan menggunakan Visual Basic 6.0 adalah sebagai berikut :
1. Pada  Bulan  Oktober,  persen  galat  yang  paling  kecil  terjadi  pada  tanggal  7  Oktober,  9  Oktober, dan  29  Oktober  yaitu  sebesar  1  %  .  Sedangkan  persen  galat  tertinggi  terjadi  pada  tanggal  11 Oktober  yaitu  sebesar  58  %.  Adapun  rata-rata  persen  galat  yang  terjadi  pada  bulan  Oktober adalah sebesar 12 %.
2. Pada Bulan November, persen galat yang paling kecil terjadi pada 5 November, 8 November,  11 November, 16 November, 22 November dan 28 November sebesar 1 %. Sedangkan persen galat terjadi pada tanggal 19 November yaitu sebesar 71%.  Adapun rata-rata persen galat yang terjadi pada bulan November adalah sebesar 11%.
3. Pada  Bulan  Desember,  persen  galat  yang  paling  kecil  terjadi  pada  tanggal  9  Desember  yaitu sebesar  1  %.  Sedangkan  persen  galat  terjadi  pada  tanggal  24  Desember  yaitu  sebesar  72%. Adapun rata-rata persen galat yang terjadi pada bulan Desember adalah sebesar 14%.
4. Hasil Pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur Data Hobo Station mengalami perubahan  yang  signifikan  setiap  hari  pada  bulan  Oktober  sampai  Desember.  Hasil  pengukuran dengan  nilai tertinggi terjadi pada saat langit cerah(terang)  yaitu pada tanggal 23 Oktober 2012, 25 November 2012 dan 16 Desember 2012.
5. Perbedaan yang terjadi antara Hasil Pengukuran dengan Hasil Perhitungan  menggunakan Visual Basic terjadi karena rumus yang di- input adalah  rumus yang mengganggap bahwa radiasi surya terjadi dengan kondisi  langit cerah ( clear sky ) sedangkan pada kenyataannya, langit tidak selalu cerah.
6. Simulator  yang  dibuat  telah  dapat  digunakan  untuk  perhitungan  intensitas  radiasi  surya  pada bidang datar dan pada bidang miring.

## 5.2   Saran
Adapun saran untuk kelanjutan penelitian ini adalah:
1. Perlu diadakan kajian yang lebih dalam lagi mengenai detail input variabel pada simulasi dengan kondisi sebenarnya pada alat ukur, sehingga didapatkan hasil yang lebih valid dan sesuai dengan kondisi sebenarnya.
2. Terbatasnya  fasillitas  yang  digunakan  dalam  pelaksanaan  simulasi  dalam  hal  ini  spesifikasi perangkat  komputer  yang  digunakan,  menyebabkan  proses  simulasi  mengalami  kesulitan  dalam pembuatan  grafik.  Oleh  karena  itu,  sebaiknya  menggunakan  perangkat  komputer  dengan
spesifikasi  yang  lebih  tinggi  jika  ingin  melakukan  simulasi  Visual  Basic  untuk  melakukan penghematan waktu pengerjaan.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Duffie,  John  A.  Dan  Beckman,  William  A, Solar  Engineering  of  Thermal  Processes ,  John Wiley & Sons Inc, 2006.
2. Octovhiana, Krisna D, Cepat Mahir Visual Basic 6.0 , IlmuKomputer.com, Jakarta, 2003.