Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
Transcript of Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
1/24
SISTEM TELEKOMUNIKASI SATELIT
SOLAR RADIATION
MAKALAH
Diajukan untuk melengkapi tugas mata kuliah Sistem Telekomunikasi Satelit
Oleh:
Arif Fahmi 131910201092
Abdul h!fur 131910201011
"U#USAN TEKNIK ELEKT#O ST#ATA 1
FAKULTAS TEKNIK
UNI$E#SITAS "EM%E#
201&
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
2/24
%A% 1' (EN)AHULUAN
1'1 (e*+er,ia*
Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang
terjadi di Matahari. Energi radiasi matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik.
Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua yaitu, sinar bergelombang pendek dan sinar
bergelombang panjang. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar gamma,
sinar ultra violet, sedangkan sinar gelombang panjang adalah sinar inra merah.
Radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi bervariasi secara signiikan dengan
lokasi, kondisi atmoser termasuk a!an, konten aerosol, dan kondisi lapisan o"on dan !aktu
hari bumi # matahari jarak kondisi matahari dan lapisan o"on, dan !aktu, jarak bumi #
matahari, rotasi matahari dan aktivitas.
Spektrum radiasi Matahari sendiri terdiri dari dua, yaitu$
• Sinar bergelombang pendek. Sinar yang termasuk gelombang pendek adalah sinar x, sinar
gamma, sinar ultra violet.
• Sinar bergelombang panjang Sinar yang termasuk gelombang panjang adalah sinar inra
merah.
%umlah total radiasi yang diterima di permukaan bumi tergantung & 'empat( actor$
). %arak Matahari. Setiap perubahan jarak bumi dan Matahari menimbulkan variasi terhadap
penerimaan energi Matahari
*. +ntensitas radiasi Matahari, yaitu besar kecilnya sudut datang sinar Matahari pada
permukaan bumi. %umlah yang diterima berbanding lurus dengan sudut besarnya sudut
datang. Sinar dengan sudut datang yang miring kurang memberikan energi pada
permukaan bumi disebabkan karena energinya tersebar pada permukaan yang luas dan
juga karena sinar tersebut harus menempuh lapisan atmosphir yang lebih jauh ketimbang
jika sinar dengan sudut datang yang tegak lurus.
. -anjang hari ' sun duration(, yaitu jarak dan lamanya antara Matahari terbit dan Matahari
terbenam.
&. -engaruh atmoser. Sinar yang melalui atmoser sebagian akan diadsorbsi oleh gasgas,
debu dan uap air, dipantulkan kembali, dipancarkan dan sisanya diteruskan ke permukaan
bumi.
Selama bertahuntahun, ratarata radiasi matahari di orbit /umi telah diambil sebagai
)0123 04#m* pada permukaan normal matahari. -engukuran dilaporkan oleh 5rohlich
https://id.wikipedia.org/wiki/Radiasihttps://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttps://id.wikipedia.org/wiki/Bumihttps://id.wikipedia.org/wiki/Radiasihttps://id.wikipedia.org/wiki/Mataharihttps://id.wikipedia.org/wiki/Bumi
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
3/24
menunjukkan nilai ratarata yang lebih tinggi dari )6623 0 4#m*, 7ang sekarang berlaku
untuk umum. 8amun, jumlah konservati )01 9 0 : )0 4#m* terus digunakan secara luas.
).).) Black Body Radiation
Black Body Radiation memancarkan berdasarkan suhu, menyerap semua cahaya yang
mengenainya. Blackbody adalah suatu benda yang permukannnya sedemikian sehingga
menyerap semua radiasi yang datang padanya 'tidak ada radiasi yang dipantulkan keluar dari
Blackbody(. Dari pengamatan diperoleh bah!a semua benda hitam pada suhu yang sama
memancarkan radiasi dengan spektrum yang sama. Tidak ada benda yang hitam sempurna.
;ita hanya dapat membuat benda yang mendekati Blackbody.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
4/24
%A% 2' (EM%AHASAN
2'1 Blackbody
Black Body Radiation memancarkan berdasarkan suhu, menyerap semua cahaya yang
mengenainya. Spektral Irradiance bagi Black Body Radiation$
Tergantung pada suhu sumber blackbody.
< T =01?? ;, radiating !ith a po!er density o @sun A 6
M4#m*
.
Bambar *.) Wein’s Law
Cliran energi yang dihasilkan matahari dalam suhu permukaan sekitar 01?? ;
sehingga spektrum sekitar 01?? ;, sehingga spektrum radiasi dari matahari adalah sama
dengan dari 01?? ; hitam. Radiasi dari matahari di atmoser luar saat matahari dan bumi
berjarak pada ) C theand bumi berjarak pada ) C jarak ratarata bumi # matahari dari
)&.06.1? km disebut solar konstan. 8ilainilai yang berlaku Saat ini sekitar ).F? 4m *.
+ni mencakup spektrum dari ultraviolet, through visible, untuk mendekati panjang gelombang
inramerah.
-ada tahun )10, Bustav ;ircho membuktikan suatu teorema yang sama pentingnya
dengan teorema rangkaian listrik tertutupnya ketika ia menunjukkan argumen berdasarkan
pada termodinamika bah!a setiap benda dalam keadaan kesetimbangan termal dengan radiasi
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
5/24
daya yang dipancarkan adalah sebanding dengan daya yang diserapnya. ntuk blackbody,
teorema kircho dinyatakan oleh$
-#. " (f,T /
-erkembangan selanjutnya untuk memahami karakter universal dari radiasi balckbody
datang dari ahli isika Custria, %ose Stean ')10)1( pada tahun )16. +a mendapatkan
secara eksperimen bah!a daya total persatuan luas yang dipancarkan pada semua rekuensi
oleh suatu blackbody panas, + 'intensitas radiasi total(, adalah sebanding dengan pangkat
pangkat empat dari suhu mutlaknya. ;arena itu, bentuk persamaan empiris hukum Stean
ditulis sebagai$
Itotal . e T
+total adalah intensitas 'daya persatuan luas( radiasi pada permukaan benda hitam, T
adalah suhu mutalak benda, dan adalah tetapan Stean/olt"mann, yaitu : 0,F6 G )?1
4m* ; & , untuk benda panas yang bukan benda hitam akan memenuhi hukum yang sama
hanya diberi tambahan koeisien emisivitas, e yang lebih kecil dari ). 8ilai e : ) jika benda
tersebut be!arna hitam. -ersamaan diatas dikenal juga sebagai hukum Stean/olt"mann.
Bambar *.* Braik 4MH
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
6/24
Bambar *. -eta Radiasi Matahari menampilkan radiasi matahari saat ini 'dalam 4att per
meter persegi( diamati pada stasiun Mesonet yang diperbarui setiap lima menit.
Bambar *.& -eta %umlah @arian Radiasi matahari menampilkan terintegrasi surya radiasi 'M%
#m*( untuk stasiun Mesonet yang diupdate setiap malam.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
7/24
2'2 Solar Radiation Measurements
Dalam titik di bagian atas atmoser bumi, sinar dari sinar matahari terluar disebut
sebagai extraterrestrial radiation 'ETR(. ETR l berluktuasi sekitar F,I selama setahun
'dari ).&)*,? 4m * bulan %anuari sampai ).*),? 4m pada bulan %uli( karena berbagai jarak
Crth ini dari Matahari Bambar *.0 menunjukkan distribusi spektral ETR di jarak ratarata
Matahari/umi. Braik diplot pada resolusi rendah dengan data dari Bueymard dan Myers
'*??1(, yang cukup rinci untuk banyak aplikasi engineering, seperti peramalan output
tanaman -J. Spektrum luar bumi juga tersedia secara online '8REK *?)*(, bersama dengan
spektrum radiasi reerensi lainnya. +ntegrasi spektrum luar bumi atas semua panjang
gelombang mendeinisikan konstanta BSL surya.
;etika radiasi matahari luks mele!ati atmoser bumi, distribusi spektral adalah
dimodiikasi oleh penyerapan dan proses hamburan. Eek kompleks yang dialami oleh radiasi
matahari distribusi spektral lux ketika mele!ati atmoser bumi juga diilustrasikan pada
Bambar. *.0, yang menampilkan CM).0B spektrum global yang dideinisikan oleh
Lommision +nternationale de lEclairage 'L+E( dan Cmerican Society or Testing and
Materials 'CSTM( untuk menguji sel surya terestrial.
Bambar *.0 Extraterrestrial solar spectrum 'ETS( and terrestrial standard solar spectrum
CM).0
Rincian ultraviolet dan inramerah domain spektral disajikan pada inset. BN adalah
extraterrestrial spektral kerapatan luks dan N adalah panjang gelombang oton.
Sebagai hasil dari perjalanan melalui atmoser, ETR dipisahkan menjadi
komponen yang berbeda. ;omponen sinar radiasi matahari adalah bagian dari ETR
yang secara langsung mencapai permukaan bumi. -ecahan dari ETR di atmoser
menghasilkan komponen yang menyebar. Sebuah bagian dari radiasi matahari yang
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
8/24
dipantulkan oleh tanah juga dapat hadir dalam total radiasi matahari. Kebih tepatnya, berikut
jumlah yang terkait dengan radiasi matahari yang biasa diukur$
Direct beam irradiance 'Bn( adalah energi densitas luks 'unit$ 4#m* radiasi matahari
yang masuk dari sudut padat subtended oleh disk Sun pada permukaan kesatuan tegak
lurus terhadap sinar.
Direct hori"ontal irradiance 'Bb( berbeda dari radiasi sinar langsung dalam hal itu diukur
pada lux di bidang hori"ontal,. hukum cosinus Kambert menyatakan bah!a energi
densitas luks pada permukaan pesa!at berbanding lurus dengan cosinus dari sudut
datang. ;arena sudut datang dari sinar matahari ke tanah horisontal sama dengan
matahari sudut "enith. 'Bambar *.F(
Diuse irradiance 'Bd( merupakan energi densitas luks radiasi matahari masuk dari
seluruh kubah langit pada permukaan hori"ontal, tidak termasuk langsung lurus datang dari
disk matahari.
Blobal irradiance 'B( adalah jumlah dari komponen hori"ontal dan menyebar
langsung, diberikan sebagai$
Bambar *.F Sudut -osisi Matahari
+stilah OO global Odikaitkan dengan akta bah!a radiasi matahari yang diterima dari
seluruh *P sudut solid kubah langit.
Total radiasi 'Bt( yang diterima oleh permukaan miring dengan sudut Q sehubungan dengan
bidang hori"ontal 'Bambar. *.F( adalah jumlah dari balok densitas luks, diuse densitas
luks, dan tambahan kepadatan luks B r dari radiasi matahari tercermin dari tanah, masing
masing.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
9/24
di mana tetha adalah sudut datang yaitu, sudut antara arah matahari dan normal ke permukaan
'Bambar. *.F(, Rd adalah konversi koeisien memperhitungkan aktor lihat langit dan B
adalah energi densitas luks radiasi tercermin dengan tanah yang dihentikan oleh permukaanmiring. Model untuk memperkirakan radiasi surya global pada permukaan miring berbeda
umumnya dalam perlakuan mereka terhadap Rd yang dianggap sebagai sumber potensi utama
kesalahan.
2'3 r!u*d Meaureme*, !f S!lar #adia,i!*
Radiometri adalah ilmu pengukuran radiasi elektromagnetik bernama radiometer.
Setiap dari jumlah dideinisikan, diukur dengan perangkat yang spesiik misalnya,
pirheliometer yang mengukur radiasi sinar langsung dan
pyranometer yang mengukur balok horisontal dan irradiances menyebar. Rincian tentang
kedua instrumen akan disajikan berikut ini.
*..) Solar Radiometers
Deteksi radiasi elektromagnetik optik dilakukan oleh konversi energi cahaya di sinyal
sinyal listrik yang kemudian dapat diukur dengan teknik konvensional. ;arena spektral
hampir konstan sensitivitas mereka untuk seluruh rentang spektral matahari, radiometers
dilengkapi dengan thermal sensor yang banyak digunakan untuk mengukur radiasi matahari
broadband. Suhu luktuasi 'instrumen ditempatkan di luar ruangan dan suhu mereka mungkin
berbeda antara *? dan 6? L(, angin, hujan, dan salju merupakan aktor yang mempengaruhi
pengukuran.
-irheliometer
-irheliometer adalah instrumen broadband yang mengukur sinar langsung
komponen B radiasi matahari. Ckibatnya, instrumen harus permanen
menunjuk ke arah Matahari. Mekanisme pelacakan dua sumbu yang paling sering
digunakan untuk tujuan ini. detektor adalah thermopile multijunction ditempatkan di
ba!ah tabung collimating 'Bambar. *.6a( tersedia dengan jendela kuarsa untuk melindungi
instrumen. Detektor dilapisi dengan cat hitam optik 'bertindak sebagai penuh
penyerap energi surya dalam panjang gelombang berkisar ,*1? lm(. Suhu
kompensasinya untuk meminimalkan sensitivitas ambient luktuasi suhu luks.
Sudut pirheliometer aperture adalah 0o. Ckibatnya, radiasi yang diterima dari
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
10/24
Matahari dan daerah circumsolar terbatas, tetapi semua radiasi menyebar dari sisa
pancaran dikecualikan. Sebuah perangkat pembacaan digunakan untuk memberikan nilai
instan balok radiasi. skalanya disesuaikan dengan sensitivitas instrumen tertentu untuk
menampilkan nilai dalam satuan S+, 4m*.
Bambar *.6 a. Schematic o a pyrheliometer. b -hoto o @ukseux DR?) Urst class pyrheliometer
Bambar *.1 a Schematic o a pyranometer. b 5irst class pyranometer K--7RC )*
-yranometer
-iranometer adalah instrumen broadband yang mengukur radiasi matahari global yang
masuk dari *P sudut padat pada permukaan planar. Sebuah pyranometer khas skematik
di!akili pada Bambar. *.1a. +ni terdiri dari disk putih untuk membatasi sudut penerimaan ke
)1?o dan dua konsentris cover transparan hemispherical terbuat dari kaca. Dua kubah
melindungi sensor dari konveksi termal, melindunginya dari ancaman cuaca 'hujan, angin,dan debu( dan membatasi sensitivitas spektral instrumen dalam lm panjang gelombang
kisaran ?,**,1. Sebuah cartridge silika gel di dalam kubah menyerap uap air.
Sunshine duration measurement
Menurut '4MH *??1(, durasi sinar matahari dalam jangka !aktu tertentu
dideinisikan sebagai jumlah dari interval !aktu yang radiasi matahari langsung melebihi
ambang )*? 4m
*
.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
11/24
Dalam prakteknya, dua metode yang banyak digunakan untuk mengukur metode sinar
matahari melalui kartu durasi pembakaran dan metodeyang pyranometric akan secara
singkat disajikan berikutnya. Metode kartu terbakar didasarkan pada perekam sinar matahari
LampbellStokes, yang konigurasi dasar terdiri dari bola kaca dipasang konsentris dalam
segmen mangkuk bulat 'Bambar. *.(. Dukungan disesuaikan sehingga sumbu bola mungkin
cenderung untuk sudut garis lintang setempat. Segmen mangkuk bulat memegang kartu
rekaman. /ola kaca berokus sinar radiasi matahari langsung ke kartu, membakar jejak setiap
kali Matahari bersinar. -osisi dan panjang jejak menunjukkan !aktu a!al dan durasi interval
sinar matahari. ;esalahan dari perekam ini terutama disebabkan oleh ketergantungan inisiasi
pembakaran pada suhu kartu dan kelembaban serta eek Hverburning, terutama dalam kasus
a!an rusak ';err dan Tabony *??&(.
Bambar *. a Schematic o LampbellStokes sunshine recorder. b -hoto o a typicalLampbellStokes sunshine recorder.
2' S!lar #adia,i!* alula,i!*
*.&.) Solar Lonstant
Solar constant adalah intensitas radiasi matahari satu meter persegi /umi. Ctau itu
adalah intensitas radiasi dari benda blackbody, dengan suhu 0610o ; dan diameter FF V )?
meter persegi pada permukaan bola yang jarijari adalah )0?,)? m dan dengan matahari
ditempatkan di pusatnya.
Dimana $
W : 0.F6⋅)?1 4 # m*. ; adalah Stean /olt" mann konstan.
R : FF V )?F m adalah radius matahari
D : )0? V )?
m adalah jarak ratarata antara Matahari dan bumi.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
12/24
Bambar *.)?
*.&.).) Katitude
Katitude digunakan untuk menyatakan seberapa jauh arah utara atau selatan Cnda,
relati terhadap khatulisti!a.
%ika Cnda berada di khatulisti!a lintang nol.
%ika Cnda sedang dekat kutub utara /ujur Katitude atau kutub selatan lintang hampir ?
derajat.
Bambar *.))
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
13/24
Bambar *.)*
Kintang adalah sudut diukur pada pusat bumi, antara pesa!at EXuator dan di mana
Cnda berada. @al ini dinyatakan baik utara atau selatan, dan bervariasi dari ? Y sampai ? Y.
*.&.).* Kongitude ZK
Baris bujur menunjukkan lokasi Cnda dalam arah timur atau barat, relati terhadap
meridian Breen!ich.
Tempat di sebelah timur Breen!ich memiliki bujur sudut hingga )1? derajat timur. Tempat di sebelah barat Breen!ich memiliki sudut negati hingga )1? barat deg.
Bambar *.)
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
14/24
Baris bujur adalah sudut di pusat bumi, antara mana Cnda berada dan Breen!ich. @al
ini dapat diukur baik timur atau barat dan bervariasi dari ? Y sampai )1? Y.
*.&.). Declination
Deklinasi adalah sudut yang dibuat antara bidang ekuator dan garis bergabung dengan
dua pusat dari bumi dan matahari$
Table *.) Day 8umber and Standard Mean Day H The Month
Bambar *.)&
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
15/24
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
16/24
Bambar *.)0
*.&.).F Solar a"imuth _
Sudut antara proyeksi garis lurus bergabung dengan situs dengan pusat matahari pada
bidang hori"ontal dan selatan.
Bambar *.)F
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
17/24
*.&.).6 +ncident /eam Radiation `
Bambar *.)6
Bambar *.)1
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
18/24
*.&.).1 +ncidence Cngle on Sloped -lane
Sudut permukaan miring OQO adalah sudut antara permukaan dan hori"ontal. Sudut
datang pada permukaan Q tilt dan _ a"imuth pada lintang pada saat deklinasi adalah \ dan
sudut jam adalah , adalah$
*.&.). enith Cngle ̀ "
enith Cngle, ` adalah sudut datang dari sinar matahari pada permukaan hori"ontal ".
@al ini ditemukan dengan memasukkan Q : ? dalam persamaan sudut datang.
Bambar *.)
*.&.* +ncidence Cngle on Sloped -lane
Sudut datang pada permukaan dengan kemiringan Q karena utara atau selatan pada
lintang adalah setara dengan enith Cngle pada lintang buatan ' Q( untuk belahan bumi
utara, atau ' ^ Q( untuk belahan bumi selatan.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
19/24
*.*?
*.&. Sunset, Sunrise Day Kength
Sudut sunset jam adalah sudut jam ketika `" : ? Y
;arena sudut jam meningkatkan )0 Y # jam, dapat digunakan untuk menentukan panjang
hari melalui relasi.
Bambar *.*)
*.&.& Sunset @our Cngle o Sloped Surace
Sudut sunset jam untuk pesa!at miring ke arah selatan dideinisikan sebagai sudut
jam ketika ` : ? Y$
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
20/24
*.&.0 Slope surace
Bambar *.**
-eningkatan Q menurun ` ini eek positi secara bersamaan itu berkurang hari yang
sangat eek negati.
*.&.F Solar Lonstant
Bsc adalah radiasi yang diterima per meter persegi atmoser pada sudut datang ` : ?
ketika bumi berada pada jarak ratarata dari matahari.
Solar Lonstant adalah nilai ratarata$
orbit bumi adalah elips
jarak antara matahari dan bumi bervariasi sebesar ,I
iradiasi surya harus bervariasi sekitar sepanjang tahun
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
21/24
Bambar *.*
*.&.6 Solar Radiation
*.&.6.) Extraterrestrial Radiation
Radiasi luar angkasa B f4 # m* adalah insiden radiasi pada tangen permukaan ke
permukaan luar dari atmoser.
+ni adalah ungsi dari sudut "enith, `", dengan demikian, itu adalah ungsi dari$
Katitude, !aktu siang hari dan jumlah hariER diberikan oleh$
Bambar *.*&
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
22/24
*.&.6.* Ctmosphere +nluence on Solar Radiation
Mengintegrasikan ET selama !aktu tertentu, biasanya satu jam atau sehari, kita
memperoleh per jam atau radiasi harian$
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
23/24
%A% 3' (ENUTU(
3'1 Keim4ula*
/erdasarkan pembahasan diatas, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut$
). -erhitungan solar radiation memiliki banyak macam dalam prosesnya.
*. Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang
terjadi di Matahari.
. Energi radiasi matahari berbentuk sinar dan gelombang elektromagnetik.
-
8/17/2019 Sistem Telekomunikasi Satelit_solar Radiation
24/24
)AFTA# (USTAKA
-atel Mukund R, S-CLELRC5T -H4ER S7STEMS
M. -aulescu et al., 4eather Modeling and 5orecasting o -J Systems Hperation, Breen
Energy and Technology. Lhapter *.
Solar Radiation Lalculation Dr. Mohamad ;harseh
id.!ikipedia.org#!iki#RadiasiMatahari
!!!.hmuenster.de#b)#do!nloads#personal#juestel#juestel#TheSolarRadiationSpectrThanh
Tran.pd