Energi radiasi matahari yang mencapai bumi sangat berlimpah. Untuk memanfaatkan energi tersebut dibutuhkan teknologi yang dapat mengkonversikan energi tersebut. Sebagai contoh adalah solar cell yang merupakan teknologi yang merubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik. Penelitian banyak dilakukan untuk mengembangkan teknologi ini. Selain cahaya, matahari juga meradiasikan energy panas (thermal) yang dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan manusia, seperti pengering, memasak, penyulingan air, pemanas, bahkan pembangkit listrik dan mesin pendingin.

Radiasi matahari dan Atmosfer

Matahari merupakan salah satu benda langit yang dapat meradiasikan energi. Seperti halnya bintang, sebagian besar matahari terdiri dari gas hydrogen dan helium. Matahari meradasikan energi dari reaksi fusi nuklir yang terjadi di inti matahari



Energi yang keluar dari matahari (energi solar) mencapai bumi dalam bentuk gelombang elektromagnetik setelah mengalami interaksi dengan atmosfer. Radiasi energi yang keuar atau dipantulkan oleh atmosfer disebut dengan radaiasi atmosfer. Energi matahari yang mencapai di atmosfer bumi disebut dengan total solar irradiance yaitu sebersar Gs=1373 W/m2.

Energi matahari yang sampai ke bumi selama setahun diperkirakan sebesar 5.46 x 1024 J. Untuk membayangkan seberapa besar energi ini, jika dibandingkan dengan konsumsi energi di bumi selama setahun yaitu hanya 5 x 1020 J. Dengan kata lain, konsumsi energi di bumi hanya 0.01% dari energi yang diterima bumi oleh radiasi matahari.

Tidak semua energi yang datang ke bumi benar-benar mencapai bumi (tanah). Sekitar 30% energi dipantulkan ke luar angkasa, sekitar 20% energi diserap oleh awan dan molekul air di udara. Di sisi lain, sekitar 75% dari permukaan bumi merupakan lautan. Walaupun begitu, jika dianggap hanya 10% dari energi matahari yang dapat dimanfaatkan, jumlah energi tersebut masih bisa memenuhi kebutuhan di bumi.

Teknologi Solar Thermal

Salah satu bukti pemanfaatan teknologi solar thermal terdokumentasi pada Code Of Zhou Regulation, yaitu sebuah dokumen pemerintah pada organisasi dan hukum di dinasti Zhou barat pada abad ke 11 SM sampai dengan 771 SM. Dokumen tersebut menjelaskan penggunaan cahaya matahari untuk membuat api.



Gambar diatas merupakan pembuat api menggunakan tenaga matahari yang digunakan pada awal dinasti Zhou. Benda ini ditemukan pada tahun 1995 di pemakaman dinasti Zhou yang terletak di provinsi sanxhi.

Di tempat lain, berdasarkan legenda yunani, Archimides menggunakan cermin untuk memfokuskan cahaya matahari pada armada kapal Roma di Syracuse yang sedang menyerang dan menghancurkan armada tersebut. Penggunaan cermin pembakar untuk tujuan militer merupakan cara yang sering digunakan pada abad pertengahan. Bagaimanapun juga, percobaan yang dilakukan pada abad ke 17 sampai 19 menunjukkan bahwa walaupun dengan menggunakan teknologi modern dan cermin yang besar, hal ini tidak dapat cukup memfokuskan cahaya matahari untuk membakar kapal pada jarak wajar. Kemugkinan legenda tersebut hanyalah sebuah mitos.

Pada tahun 1767, ilmuwan perancis-swis Horace Benedict de Saussure merancang dan membangun perangkap panas matahari pertama yang dapat digunakan untuk memasak.



Gambar diatas menunjukkan rancangan Benedict de Saussure. Perangkat tersebut terdiri dari dua buah kotak kayu, kotak kecil yang berada didalam kotak yang besar. Di antara dua kotak tersebut diberi bahan insulasi. Di atas kotak kecil dipasang tiga lapis kaca dengan udara diantaranya. Dengan mangarahkan perangkat tersebut tegak lurus cahaya matahari, dalam beberapa jam, suhu di dalam kotak dapat mencapai di atas 100 oC. Perangkat ini pun diujicobakan di puncak gunung Cramont. Hasilnya dapat mencapai titik didih air walaupun suhu udara sekitarnya sekitar 5-10 oC.

Kotak panas buatan de Saussure terlalu lama untuk menjad panas dan suhunya tidak cukup panas untuk memasak. Mungkin inilah penyebab desainnya tidak popouler. Untuk produk massal teknologi solar thermal pertama adalah solar oven yang ditemukan oleh W. Adams pada tahun 1870an di Bombay, India. Dia menambahkan konsep mengkonsentrasikan cahaya matahari, seperti ditunjukkan gambar dibawah.



Delapan buah cermin (A) membentuk reflektor octagon. Sinar matahari diarahkan ke dalam kotak (B) yang terbuat dari kayu yang diatasnya ditutup dengan kaca. Didalam kotak terdapat panci (C). Temperatur di dalam kotak B dapat mencapai suhu 200 oC.

Dengan berkembangnya teknologi di bidang lain, energy panas matahari dapat dimafaatkan untuk berabgai macam tujuan, seperti: kompor, penyulingan air, pemanas air, bahkan sebagai sumber listrik dan mesin pendingin.

Sumber:
Sumber


Artikel menarik lainnya:
Penyebab Udara menjadi Kering pada ruangan Ber-AC
Mengukur Massa Atau Berat?
pendinginan Alami (Refrigerasi Alami)
Sejarah Teknik Pendingin