Apa itu Iridiasi Matahari atau istilah dalam Bahasa inggrisnya Solar Irradiance, dan apakah hubungannya dengan sistem solar panel atau solar PV. Banyak sekali berbagai macam istilah seperti iradiasi untuk elektromagnetik, iradiasi untuk daya, iradiasi untuk energi, sama seperti insolasi matahari yang menggambarkan jumlah sinar matahari yang tersedia di lokasi tertentu.
Kita dapat menggunakan energi matahari untuk membangkitkan energi listrik, dengan menggunakan panel photovoltaic (PV), atau memanaskan air dengan menggunakan bantuan panel thermal. Jadi untuk memiliki suplai iradiasi matahari di lokasi tertentu adalah penting.
Matahari merupakan sumber panas dan sumber cahaya bagi kita, memberikan kita kehangatan dan kebutuhan cahaya yg dibutuhkan untuk bertahan hidup. Matahari adalah sumber energi yang sangat baik dan kita dapat memanfaatkannya dengan berbagai cara, tetapi bagaimana caranya supaya kita tahu apakah terdapat energi radiasi yang cukup untuk panel PV agar dapat menghasilkan energi listrik.
Matahari kita adalah sumber energi radiasi yang sangat baik. Jumlah energi matahari per satuan luas (per unit area) yang tiba di permukaan pada sudut tertentu disebut sebagai irradiance atau radiasi yang diukur dalam watt per meter persegi, W/m2, atau kilowatts per meter persegi, KW/m2, yang dimana 1000 wats samadengan 1.0 kilowatts.
Namun, jarak langsung yang diukur antara bumi dan matahari bevariasi setiap tahun sehingga menyebabkan variasi dalam jumlah energi radiasi matahari yang diterima selama rotasi siklus alami bumi selama periode satu tahun penuh.
Menurut NASA, nilai radiasi rata-rata yang diukur di tepi ruang dan di luar atmosfer bumi pada permukaan datar yang diposisikan tegak lurus terhadap matahari adalah sekitar 1.370 W/m2 (1,37 kW). Nilai radiasi yang diberikan oleh NASA ini disebut sebagai Solar Constant dan digunakan untuk menentukan nilai matahari pada permukaan bumi.
Tetapi nilai radiasi yang diukur pada permukaan bumi sangatlah kecil dibandingkan solar constant. Penghamburan dan pemantulan sinar matahari saat melewati atmoster mengurangi jumlah energi yang mencapai permukaan bumi karena kondisi iklim pada saat itu.
Iradiasi melalui atmosfer
Misalnya, kondisi dalam waktu setahun, variasi musim dan suhu, kondisi mendung atau berawan, serta sudut di mana sinar matahari menyentuh tanah semuanya mempengaruhi jumlah penyinaran matahari yang tersedia di lokasi tertentu. Pada saat sinar matahari melewati atmosfer kita dan mencapai permukaan bumi di permukaan laut, radiasi matahari maksimum di permukaan datar sebesar 1m2. Dengan demikian pada hari yang cerah di pertengahan hari, jumlah radiasi matahari yang diukur adalah sekitar 1000 watt, yaitu 1000 W/m2 (atau 1,0 kW/m2).
Ketika berhadapan dengan panel PV murni untuk pembangkit tenaga surya, tingkat radiasi matahari berada pada 1,0 kW/m2 atau dikenal sebagai satu “Matahari Penuh”, atau umumnya “Matahari Puncak (Peak Sun)”. Oleh karena itu, definisi “Jam Matahari Puncak / Peak Sun Hours (PSH)” adalah jumlah jam dalam waktu di mana tingkat cahaya penyinaran matahari penuh ini diterima di permukaan panel pada pengukuran 1,0 kW/m2.
Namun, ketika radiasi matahari rata-rata selama 24 jam dengan siklus siang dan malam serta selama satu tahun penuh 365 hari, bahkan pada lokasi terbaik menerima rata-rata per hari hanya 250–300 W/m2. Angka itu kurang dari 30% dari apa yang tiba di puncak atmosfer bumi. Jadi ada banyak hal yang disebut “atenuasi matahari”, yaitu hilangnya radiasi matahari saat melewati atmosfer bumi sebelum mencapai permukaan bumi.
Kita dapat membuat plot jumlah radiasi matahari (daya) dalam harian, bulanan, atau bahkan tahunan yang tersedia pada lokasi tertentu agar memberikan kita gambaran yang lebih jelas tentang tingkat minimum dan maksimum pembangkitan energi listrik yang dihasil oleh panel PV.
Kita dalam melihat contoh dalam waktu harian, bahwa radiasi matahari yang tersedia ketika matahari lebih cerah dan musim panas yang lebih panjang, angkanya lebih besar daripada ketika musim dingin atau musim hujan. Jadi waktu matahari puncak yang tersedia selama musim panas jelas lebih lama daripada musim dingin yang memungkinkan panel PV untuk beroperasi lebih lama.
Sebagai contoh, jika rata-rata energi matahari pada musim panas adalah 800 W/m2 dan tersedia selama 8 jam penuh, maka total iradiasi matahari yang diterima selama musim panas adalah :
800 W/m2 x 8 jam = 6400 Wh/m2 atau 6.5 kWh/m2
Dari perhitungan diatas, kita dapat melihat bahwa jika 1 kWh/m2 samadengan 1 waktu matahari puncak, maka 6.4 kWh/m2 samadengan 6.4 jam waktu matahari puncak atau 6.4 PSH (Peak Sun Hour).
Contoh Iradiasi
Panel PV mengkonversi iradiasi matahari menjadi listrik. Jika kita berasumsi, kita memiliki Panel PV tunggal sebesar 200 watt, berapa banyak energi yang dapat dihasilkan dari panel PV per hari dengan menggunakan nilai waktu matahari puncak dari contoh diatas.
Output solar panel yang dihasilkan pada musim panas :
200 Watts x 6.4 PSH = 1280 Wh/hari atau 1.28 kWh/hari
Apabila kita membutuhkan 1000 watt per hari energi matahari untuk menyalakan rumah kita, kita dapat melakukan ini hanya dengan panel PV tunggal sebesar 200 watt. Oleh karena itu, ketersediaan energi matahari yang lebih tinggi (melalui PSH) akan menghasilkan kebutuhan watt PV yang lebih kecil, sedangkan nilai waktu matahari puncak yang lebih rendah, akan membutuhkan watt PV yang jauh lebih tinggi.
Namun ini adalah contoh yang sangat sederhana, pada kenyataannya persyaratan panel PV untuk memberi daya pada rumah tertentu atau mengisi baterai bank pada akhirnya akan ditentukan oleh beban dan konsumsi yang terhubung daripada nilai PSH yang lebih tinggi atau lebih rendah.
Tapi ini memberikan kita gambaran yang baik tentang bagaimana radiasi matahari dan waktu matahari puncak (Peak Sun Hour (PSH)) di lokasi tertentu tidak hanya bervariasi berdasarkan lokasi geografis dan cuaca sepanjang tahun, tetapi juga menentukan ukuran dan biaya sistem Solar PV yang direncanakan.
Referensi :https://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-power/solar-irradiance.html
