Vol. 3, No. 3, September 2018 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Studi Potensi Radiasi Matahari Untuk Pemanfaatan Energi Surya Di Kota Kendari
Andi Wiwin 1) , Abd. Kadir 2 , La Hasanudin 3) , Indrayati Galugu 4)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo
2’3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo
4 Dosen Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jln. H.E.A Mokodompit, Kampus Bumi Tridarma Andonohu, Kendari 93232
E-mail : 4ndiwiwin@gmail.com

## Abstrak
Tujuan dari penelitian in adalah untuk mengetahui data intensitas radiasi matahari yang akan di gunakan pada pemanfaatan energi surya. Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu Solar Power Meter , HP android, laptop, dan thermometer. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan beberapa hal yaitu data mengenai intensitas radiasi matahari dapat diperoleh dengan menggunakan dua metode yaitu pengukuran secara langsung dan perhitungan secara teori. Data intensitas matahari yang didapat pada penelitian ini dengan mengambil nilai rata-rata dari data penelitian selama satu bulan tepatnya bulan maret 2018, maka didapat nilai untuk pengukuran lansung dengan nilai tertinggi data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 11:30 dengan nilai intensitas radiasi matahari 666 W/m 2 dan nilai terendah data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 17:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 167 W/m 2 , sedangkan untuk perhitungan secara teori maka didapat dengan nilai tertinggi data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 12:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 974 W/m 2 dan nilai terendah data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 17:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 170 W/m 2 .
Kata kunci: Data intensitas radiasi matahari, pengukuran secara langsung dan perhitungan secara teori, hasil dari pengukuran dan perhitungan.

## Abstract
The purpose of this research is to know the data of solar radiation intensity that will be used in the utilization of solar energy. The tools and materials used in this research are Solar Power Meter, HP android, laptop, and  thermometer. From the results of research can be concluded some things that data about the intensity of solar radiation can be obtained by using two methods of direct measurement and theoretical calculation. Solar intensity data obtained in this study by taking the average value of data research for a month exactly month march 2018, then obtained value for the measurement directly with the highest value of solar radiation intensity data is at 11:30 with the sun radiation intensity value of 666 W/m 2 and the lowest value of solar radiation intensity data is at 17:00 with the sun radiation intensity value 167 W/m 2 , while for theoretical calculation then obtained with the highest value of solar radiation intensity data is at 12:00 with the intensity of solar radiation 974 W/m 2 and the lowest value of solar radiation intensity data is at 17:00 with radiation intensity value sun 170 W/m 2
Keywords: Data of solar radiation intensity, direct measurement and theoretical calculation, result of measurement and calculation.

## Pendahuluan
Salah satu energi terbarukan yang dapat dimanfaatkan adalah energi surya,
melihat energi ini jumlahnya tidak terbatas dan sejauh ini pemanfaatannya terbilang masih belum optimal khususnya di
Indonesia sendiri. Padahal Indonesia merupakan Negara tropis yang dilewati garis katulistiwa sehingga kita dapat memanfaatkan sinar matahari secara maksimal.
Teknologi yang dapat digunakan dalam pemanfaatan energi surya ini salah satunya adalah fotovoltaik, karena dengan teknologi fotovoltaik dapat merubahan energi surya langsung menjadi energi listrik. Salah satu parameter yang sangat penting dalam perencanaan kolektor surya plat datar adalah data intensitas radiasi matahari yang bisa dimanfaatkan. Biasanya untuk mengetahui intensitas radiasi matahari adalan dengan melakukan pengukura langsung dengan alat solar power meter atau dengan perhitunagan secara teori.
Mengingat intensitas radiasi matahari tidak sama pada setiap kota maka perlu dilakukan sebuah penelitian secara langsung dan perhitunagan secara teori agar kita dapat memprediksi intensitas radiasi matahari untuk lokasi yang akan memanfaatkan energi matahari menjadi energi listrik.

## Rumusan Radiasi Surya
Matahari mempunyai diameter 1,39 x 10 9 m, bumi mengelilingi matahari dengan lintasan berbentuk ellips dengan matahari berada pada salah satu pusatnya, jarak  rata-rata matahari  dari  permukaan bumi  adalah  1,495 x 10 11 m,    waktu tempuh sinar matahari sampai ke permukaan bumi sekitar 8 menit 20 detik. Pola masuknya energi panas matahari dengan cara radiasi ke permukaan bumi. Matahari mencurahkan daya radiasi rata- rata yang diterima bumi (diluar atmosfir)
dari  matahari  pada  arah  tegak  lurus permukaan per meter persegi sebesar 1367 W/m 2 atau yang sering disebut dengan nilai konstanta matahari (G sc )
Karena  lintasan bumi berbentuk ellips,  maka   jarak  matahari  dan  bumi tidak tetap, jarak terdekat 1,47 x 10 11 m dan jarak terjauh 1,52 x 10 11 m.  Perbedaan jarak ini hanya 3,3% dari jarak rata-rata. Akibat perbedaan jarak ini, maka radiasi permukaan di luar atsmosfir akan berbeda setiap hari. Radiasi ini biasanya disimbolkan dengan G on , pada hari ke n yang dirumuskan oleh Beckman sebagai berikut:
G = G 1 + 0,033 cos 360n 365               (1)
G
= G (1.000110 + 0,034221 cos B + 0,001280sin B
+ 0,000719cos 2B + 0,000077sin B                                     (2)
B = (n 1) 360 365                                      (3)
Dimana : B = konstanta surya 1367 w/m B = Nilai yang diperoleh berdasarkan urutan hari yang akan diprediksi radiasinya.
Harganya dapat diperoleh dari urutan hari berdasarkan bulan yang tercantum pada Tabel 1
Tabel 1. Urutan Hari Berdasarkan Bulan (Duffie, 1991 ) Bulan Nilai n pada hari yang ke-i 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 Beberapa Istilah yang biasanya dijumpai pada perhitungan radiasi adalah : 1. Air Mass (m)
Adalah perbandingan massa udara sampai ke permukaan bumi pada posisi tertentu dengan massa udara yang dilalui sinar jika matahari tepat pada posisi zenit. Artinya pada posisi tegak lurus (zenit =0) nilai m=1, pada sudut zenith 60 o ,  m=2. Pada  sudut zenit dari
0 o -70 o .
m = (4 )
2. Beam Radiation Radiasi  energi  dari matahari yang tidak dibelokkan oleh atmosfer. Istilah ini sering juga disebut radiasi langsung (direct solar radiation).
3. Diffuse Radiation Radiasi energi surya dari matahari yang telah dibelokkan oleh atmosfer.
4. Total Radiation Adalah jumlah beam dan diffuse radiation.
5. Irradiance (W/m2) Adalah laju energi radiasi yang diterima  suatu permukaan  persatuan luas permukaan tersebut Solar irradiance biasanya disimbolkan dengan G. Dalam bahasa Indonesia besaran ini biasanya   disebut dengan Intensitas radiasi.
6. Irradiation or Radian Exposure (J/m 2 ) Jumlah energi radiasi (bukan  laju) yang diterima  suatu  permukaan dalam interval waktu  tertentu. Besaran ini didapat dengan mengintegralkan G pada  interval  waktu yang  diinginkan, misalnya untuk 1 hari  biasa disimbolkan H dan untuk 1 jam biasa disimbolkan I.
7. Solar Time atau Jam Matahari Adalah waktu berdasarkan  pergerakan semu matahari di langit pada tempat tertentu. Jam matahari (disimbolkan ST) berbeda dengan penunjukkan jam biasa  ( standard time , disimbolkan STD). Hubungannya adalah :
ST = STD ± 4(L
L ) + E              (5)
Dimana : STD  = waktu lokal Lst  = standart meridian untuk waktu lokal (o)
Lloc  = derajat bujur untuk daerah yang dihitung ( o ); untuk bujur timur, digunakan (-4), untuk bujur barat digunakan (+4) E = faktor persamaan waktu Pada persamaan ini Lst standard meridian untuk waktu lokal. Lloc adalah derajat  bujur  daerah  yang  sedang dihitung,  jika  daerah  yang  dihitung ada pada  bujur  timur, maka gunakan tanda minus didepan angka 4 dan jika bujur barat adalah tanda plus. E adalah equation of time , dalam satuan menit dirumuskan oleh Spencer pada tahun 1971.
E=229,2(0,000075+0,001868cosB-
0,032077sinB-0,014615cos2B-
0,04089sin2B                                     (6)
Dimana  :
B  = Konstanta yang bergantung pada nilai
(n)
E  =  Faktor persaman waktu
Sudut      lain      yang      sering digunakan   dalam   menentukan  jumlah radiasi yang dapat diterima oleh sebuah
permukaan  di    bumi    antara    lain    sudut deklinasi  ,  yaitu  kemiringan sumbu matahari terhadap  garis  normalnya. Kemudian sudut jam   adalah  sudut pergeseran  semu  matahari dari dari garis siang. Perhitungan berdasarkan jam matahari (ST), setiap berkurang 1 jam,
berkurang 15 o dan setiap bertambah 1 jam, bertambah 15 o . Artinya tepatpukul 12.00 siang,   =0 , pukul 11.00 pagi   = - 15o dan pukul 14.00,    = 30o. Spencer (1971) mengajukan persamaan untuk menghitung sudut deklinasi: =C1+C2CosB+C3sinB+C4cos2B+C5sin 2B + C6cos3B+ C7sin3B            (7)
Dimana : C1=0,006918 C5=0,000907 C2=-0,399912 C6=-0,002679 C3=0,070257 C7=0,00148 C4=-0,006758 n   = hari ke = sudut deklinasi (rad)
B dihitung dengan menggunakan persamaan dan n adalah  urutan hari pada suatu tahun. Berdasarkan bulan yang diketahui  ditampilkan  pada  Tabel 2.
Sudut zenith z adalah  sudut
yang  dibentuk  garis  sinar terhadap garis zenith . Cosinus sudut zenith dapat dicari melalui persamaan berikut. Cos z = cos  x cos  x cos  + sin  x sin                                                          (8) Sudut jam matahari ( ) dihitung berdasarkan jam matahari. Definisi sudut jam matahari adalah sudut pergeseran semu matahari dari garis siangnya. Perhitungan berdasarkan jam matahari (ST), setiap berkurang 1 jam,
berkuran15 o , setiap bertambah 1 jam,
bertambah 15 o .
= 15 (STD – 12) + (ST-STD) 15/60 (9)
Dimana :
STD  = waktu lokal ST    = solar time
= sudut jam matahari ( o )
Dengan estimasi langit cerah, fraksi radiasi matahari yang diteruskan dari atmosphere ke permukaan bumi adalah : b = a 0 + a 1 exp( -k / cos  z )              (10) Dimana :
a = ro (0,4237 - 0,0082 (6 – A) 2)
a1 = r1 (0,5055 – 0,00595 (6.5 – A) 2)
k  = rk (0.2711 – 0.01858 (2.5 – A) 2 )
a  = ketinggian dari permukaan laut (km) ro, r1, rk = faktor koreksi akibat iklim Tabel 2. Faktor koreksi iklim (Beckman,1991 ) Iklim r 0 r 1 r k Tropical 0,95 0,98 1,02 Mediatude summer 0,97 0,99 1,02 Subarctic summer 0,99 0,99 1,01 Radiasi beam adalah radiasi yang langsung di transmisikan dari atmosphere ke permukaan bumi. Adapun persamaan yang digunakan untuk mencari radiasi beam. Gbeam = Gon bcos z (11) Dimana : Gon = radiasi yang diterima atmosphere
(W/m2)
b = faksi radiasi yang diteruskan ke bumi
cos  z = cosinus sudut zenith
Gbeam = radiasi yang ditransmisikan dari atmosphere ke permukaan bumi (W/m2)
Radiasi diffuse adalah  radiasi yang  di  pantulkan  ke  segala  arah,  dan kemudian dimanfaatan. Adapun persamaan yang digunakan untuk mencari radiasi diffuse adalah : Gdifuse = Gon cos  z (0,271 – 0,294  b) (12) Dimana : Gon = radiasi yang diterima atmosphere
(W/m2)
b = faksi radiasi yang diteruskan ke bumi
cos  z = cosinus sudut zenith Gdifuse= Radiasi  yang dipantulkan ke  segala  arah  dan  kemudian  dapat dimanfaatkan (W/m 2 )
Radiasi total adalah jumlah dari radiasi beam dan radiasi diffuse seperti pada persamaan berikut: Gtotal=Gbeam+Gdifuse                      (13)

## Metode Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari sampai dengan bulan Maret 2018, lokasi penelitian di di kota Kendari tepatnya di, Kec. Kambu, Kel. Kambu.
Adapun peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Solar Power Meter ( SPM ) DT-1307 yang berfungsi untuk mengukur intensitas radiasi matahari
Gambar 1. Solar power meter
( SPM ) DT-1307 Keterangan:
1. Power 2. Satuan 3. Pemulihan 4. Hold 5. Min/Max
6. Lampu
7. Sensor

## Gambar 2. Diagram alir penelitian

## Hasil Dan Pembahasan
Data mengenai intensitas radiasi matahari yang dapat dimanfaatkan untuk kota kendari dapat diperoleh dengan dua metode yaitu pengukuran secara langsung dan perhitungan secara teori. 1. Pengukuran secara lansung Setelah dilakukan pengambilan data intensitas radiasi matahari selama satu bulan yang lebih tepatnya pada bulan maret 2018 dengan menggunkan metode pengukuran lansung dan kemudian data tersebut dirata-ratakan selama satu bulan maka data yang didapat selama pengukuran adalah sebagai berikut:
Tabel 3. Data intensitas radiasi matahari dengan menggunakan metode pengukuran lansung
2. Perhitungan secara teori.
Setelah dilakukan pengambilan data intensitas radiasi matahari selama satu bulan Maret 2018, dengan menggunkan metode perhitungan secara teori dan kemudian data tersebut dirata-ratakan selama satu bulanidapat selama pengukuran adalah sebagai berikut:
Table 4. Data intensitas radiasi matahari dengan menggunakan metode perhitungan secara teori
Data intensitas radiasi matahari dengan menggunakan metode perhitungan secara teori didapat dengan menggunakan rumusan radiasi surya.
1 Grafik pengukuran secara lansung
Gambar 3.Grafik pengukuran secara lansung Berdasarkan gambar grafik diatas maka kita dapat mengetahui data intensitas radiasi matahari yang akan dimanfaatkan untuk kota kendari dengan menggunakan metode pengukuran langsung dengan mengambil nilai rata-rata selama satu bulan tepatnya pada bulan maret 2018, pengukuran yang dilakukan selama 10 jam
yaitu mulai dari pukul 08:00–17: 00 WITA. Maka nilai rata-rata selama satu bulan yang memiliki nilai tertinggi data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 11:30 dengan nilai intensitas radiasi matahari 666 W/m 2 , sedangkan nilai terendah data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 17:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 167 W/m 2 .
2 Grafik perhitungan secara teori
Gambar 4. Grafik perhitungan secara teori
Berdasarkan gambar grafik diatas maka kita dapat mengetahui data intensitas radiasi matahari yang akan dimanfaatkan untuk kota kendari dengan menggunakan metode perhitungan secara teori dengan mengambil nilai rata-rata selama satu bulan tepatnya pada bulan maret 2018, perhitungan ini dilakukan dengan menggunakan rumusan radiasi surya dengan mengetahui data geografi daerah tempat penelitian yang meliputi posisi lintang dan bujur, ketinggian dari permukaan laut, dan standar waktu lokal sehingga kita dapat mengetahui data intensitas radiasi matahari selama 10 jam yaitu mulai dari pukul 08:00–17: 00 WITA. Maka nilai rata-rata selama satu bulan yang memiliki nilai tertinggi data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 12:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 974 W/m 2 , sedangkan nilai terendah data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 17:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 170 W/m 2 .
3. Grafik perbandingan antara pengukuran secara lansung dengan perhitungan secara teori
Gambar 5. Grafik perbandingan antara pengukuran secara lansung dengan
perhitungan secara teori
Berdasarkan gambar grafik diatas kita dapat mengetahui perbedaan nilai data intesitas radiasi matahari yang akan dimanfaatkan untuk kota kendari, perbedaan antara hasil pengukuran secara lansung dengan perhitungan secara teori di kota kendari dikarenakan oleh banyak faktor diintaranya disebabkan data intensitas radiasi matahari yang didapat secara pengukuran langsung sangat dipengaruhi oleh faktor cuaca dimana kondisi cuaca dalam kondisi berawan bahkan cuaca hujan, sedangkan secara perhitungan secara teori kodisi cuacanya dalam keadaan langit cerah. Faktor selanjutnya kenapa intensitas radiasi matahari hasil perhitungan lebih tinggi dari pada hasil pengukuran disebabkan karena penyimpangan konstanta untuk daerah tropis yang di usulkan oleh Hottel yang dimana kontanta untuk daerah tropis terlalu luas yaitu antara 230 LU- 230 LS (dari kota Maco, China sampai kota Longreach, Australia sejauh 5.135 Km).

## Kesimpulan
Hasil penelitian mengenai data intensitas radiasi matahari yang dapat dimanfaatkan untuk kota kendari maka dapat disimpulkan beberapa hal, yaitu :
1. Data mengenai intensitas radiasi matahari dapat diperoleh dengan
menggunakan dua metode yaitu pengukuran secara langsung dan perhitungan secara teori 2. Data intensitas matahari yang didapat pada penelitian ini dengan mengambil nilai rata-rata dari data penelitian selama satu bulan tepatnya bulan maret 2018, maka didapat nilai untuk pengukuran lansung dengan nilai tertinggi data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 11:30 dengan nilai intensitas radiasi matahari 666 W/m 2 dan nilai terendah data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 17:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 167 W/m 2 , sedangkan untuk perhitungan secara teori maka didapat dengan nilai tertinggi data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 12:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 974 W/m 2 dan nilai terendah data intensitas radiasi matahari yaitu pada pukul 17:00 dengan nilai intensitas radiasi matahari 170 W/m 2
3. Data intensitas radiasi matahari yang di dapat dengan dua metode diatas mengalami perbedaan antara hasil pengukuran secara langsung dengan perhitungan secara teori di kota kendari dikarenakan oleh banyak faktor diantaranya disebabkan data intensitas radiasi matahari yang didapat secara pengukuran langsung sangat dipengaruhi oleh faktor cuaca dimana kondisi cuaca dalam kondisi berawan bahkan cuaca hujan, sedangkan secara perhitungan secara teori kodisi cuacanya dalam keadaan langit cerah.

## Daftar Pustaka
Ambarita H . 2011. Perhitungan Radiasi Surya Langit Cerah. Sustainable Energy  Research Group. Mechanical Engineering. USU.
Archie W. Culp, Jr., Ph.D, 1996, Prinsip- Prinsip Konversi Energi , Erlangga,
Jakarta
John A. Duffie, William A. Beckman,
1991, Solar Engineering Of Thermal Processes ,  Edisi  1,  John  Wiley & Sons, Inc, America.
J.P.Holman, 1997, Perpindahan Kalor , Edisi 6, Erlangga, Jakarta
Jufrizal, Zulkifli, Ambarita,H, 2013. Perkiraan Intensitas Radiasi Matahari Yang Dapat Dimanfaatkan Pada Permukaan Datar Dengan Metode Simulasi . Jurnal Saintek, 27, 65-73.
Mairisdawenti, Pujiastuti, D.,Ilahi,A.F, 2014. Analisis Pengaruh Intensitas Radiasi Matahari, Temperatur Dan Kelembaban Udara Terhadap Fluktuasi Konsentrasi Ozon Permukaan Di Bukit Kototabang Tahun 2005-2010 . Jurnal Fisikan Unand, 3, 177-183.
Rifai, L.D., Tongkukut, S.H.J., Raharjo, S.S, 2014. Analisis Intensitas Radiasi Matahari Di Manado Dan Maros. Jurnal Mipa Unsrat, 3, 49- 52.
Susatya, E.K.W.A., Pamungkas, R., Susanti, T., Setiawan, A. Prosiding Seminar Nasional Sains Dan Pendidikan Sains Uksw , 8, 1-5.
Wiranto Arismunadar, 1995, Teknologi Rekayasa Surya , PT Perdya Paramita, Jakarta.
http://kendarikota.bps.go.id .