Istilah-istilah penting dalam energi matahari (solar energy)

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Energi matahari merupakan salah satu energy terbarukan yang dapat dikatakan paling banyak di bumi. Namun seperti halnya energy terbarukan lainnya, energi ini bersifat fluktuatif. Karena adanya rotasi bumi pada porosnya maka energi matahari hanya tersedia di lokasi tertentu hanya pada saat pagi hingga sore. Namun, di malam hari lokasi tersebut tidak mendapatkan energi matahari secara langsung. Dalam bidang energi matahari ada beberapa istilah penting untuk menunjukkan parameter penting, anatara lain:

Air mass (m): Rasio massa atmosfer yang dilalui pancaran radiasi dengan massa atmosfer yang dilalui radiasi jika matahari berada di zenith (tepat di atas). Dengan definisi ini maka pada elevasi 0 m dpl dan matahari tepat di atas, nilai m adalah 1. Jika sudut zenith 60^o, maka nilai m adalah 2. Untuk pendekatan pada sudut zenith 0^o-70^o dapat digunkan persmaan di bawah ini :

Beam radiation (pancaran radiasi): Radiasi matahari yang diterima pada permukaan dari matahari tanpa hamburan oleh atmosfer.

Diffuse radiation (Radiasi difusi): Radiasi matahari yang diterima pada permukaan setelah terhambur oleh atmosfer.

Total solar radiation (Radiasi total matahari): Jumlah total dari beam radiation and diffuse radiation pada permukaan.

Irradiance (Intensitas radiasi): laju energi radiasi per satu satuan luas sebuah permukaan. Biasanya variable ini disimbolkan dengan G.

Irradiation atau Radiant exposure: Energi radiasi yang datang per satuan luas sebuah permukaan, dapat dihitung dengan cara mengintegralkan Intensitas radiasi pada waktu tertentu. Khusus untuk radiasi matahari sering kali digunakan istilah Insolation (Insolasi). Untuk insolasi dalam satu hari biasanya disimbolkan dengan H. Sedangkan untuk periode yang lain (biasanya 1 jam) digunakan symbol I.

Selain itu simbol G, H, dan I sering kali disandingkan dengan subscript o, b, dan d yang munjukkan radiasi di atas atmosfer, panacaran radiasi (beam) dan difusi radiasi. Contohnya G_b, simbol ini berarti besarnya irradiance yang datang dari pancaran langsung matahari.

Reverse Osmosis

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Reverse osmosis adalah salah satu metode pemisahan garam dalam larutan. Metode ini sering digunakan untuk memproses air laut menjadi air tawar. Pada reverse osmosis dibutuhkan membran semi permeable yang dapat dilewati oleh molekul air namun tidak dapat dilewati mineral dalam air khususnya garam.

Osmosis sendiri adalah persitiwa berpindahnya larutan dari konsenstrasi rendah ke konsentrasi tinggi melalui membran (lapisan) semipermeabel. Hal ini disebabkan oleh sifat alami larutan untuk mencapai kesetimbangan kimia. Membran semipermeabel adalah lapisan yang memungkinkan lewatnya molekul-molekul kecil seperti air namun tidak mengizinkan molekul yang lebih besar seperti garam melewatinya.

Gambar 1. Ilustrasi proses osmosis (sumber gambar: https://www.culligan.com)

Gambar 1 mengilustrasikan proses osmosis yang terjadi dari dua larutan yang memiliki perbedaan konsentrasi. Pada awalnya (kiri) larutan A  memiliki konsentrasi yang lebih rendah dibandingkan larutan B. Kedua laruran ini dipisahkan oleh membran semi permeabel. Karena membran memiliki pori yang sangat kecil maka molekul air dapat berpindah dari larutan A ke larutan B untuk mencari kesetimbangan kimia. Akibat dari hal ini maka volume larutan B menjadi lebih banyak dibandingkan larutan B (kanan). Ketinggian larutan B menjadi lebih tinggi daibandingkan larutan A sehingga terjadi pebedaan tekanan hidrostatis antara kedua larutan. Perpindahan molekul air dari A ke B terus berlangsung sampai tidak mampu melawan tekanan hidrostatis yang terjadi. Pada saat sudah tidak terjadi perpindahan molekul air (setimbang), perbedaan tekanan antara larutan A dan B disebut dengan tekanan osmosis. Sedangkan proses berpindahnya larutan seperti yang jelaskan dinamakan osmosis.

Gambar 2. Ilustrasi reverse osmosis (sumber gambar: https://www.aquastream.com.au)

Reverse Osmosis

Proses reverse osmosis adalah kebalikan dari osmosis. Gambar 2 kiri mengilustrasikan peristiwa osmosis sedangkan kanan adalah peristiwa reverse osmosis. Pada reverse osmosis, tekanan perlu diberikan pada laruran yang memiliki konsentrasi tinggi sehingga dapat melawan tekanan osmosisnya. Dengan cara ini molekul air pada larutan konsentrasi tinggi dipaksa melewati membran teresebut tanpa memawa mineral gram sehingga dihasilkan air tawar.

Keyword: Desalinasi, Reverse Osmosis, Osmosis