TUGAS AKHIR
“PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS
PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL
DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL”
(Studi Terhadap Penerangan Jalan Umum Di Jalan Ir.H Juanda Medan)
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi listrik
OLEH :
DANIEL BIMBINGAN LIMBONG
NIM: 080402065
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
“PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS
PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL
DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL”
(Studi Terhadap Penerangan Jalan Umum Di Jalan Ir.H Juanda Medan)
OLEH :
NAMA : DANIEL BIMBINGAN LIMBONG
N I M : 080402065
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada tanggal 21 bulan Mei tahun 2014 di depan Penguji : 1. Ir. Edi Warman, M.T : Ketua Penguji
2. Ir. Syamsul Amin, M.S : Anggota Penguji
Diketahui oleh : Disetujui oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir
ABSTRAK
Energi konvensional seperti gas alam, batubara, dan minyak bumi masih
menjadi sumber energi utama PLN (Perusahaan LIstrik Negara). Cadangan
sumber energi yang semakin menipis dan besarnya biaya yang diperlukan untuk
mendapatkan sumber energi menjadi pertimbangan untuk mulai mencari dan
mengeksplorasi sumber energi lain. Dan didapatlah energi lain itu yaitu Energi
matahari yang murah dan akan selalu ada setiap ada matahari.
Solar cell atau sel surya merupakan salah satu alat yang memanfaatkan
energi matahari dan mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik.
Keunggulan dari solar cell yaitu dapat membangkitkan tenaga listrik dimana saja
yang disinari cahaya matahari. Dan karena keunggulannya itu, solar cell mulai
diaplikasi sebagai pembangkit listrik sendiri untuk Penerangan Jalan Umum
(PJU).
Adanya perbedaan material/komponen penerangan jalan ketika solar cell
diaplikasikan pada penerangan jalan umum dengan penerangan jalan umum
konvensional. Karena hal tersebut, sehingga membuat ada kemungkinan
perbedaan hal teknis dan ekonomis terhadap PJU Solar Cell dengan PJU
Konvensional. Maka dengan itu, penulis melakukan penelitian terhadap perbedaan
tersbut dimana obyek penelitian dilakukan terhadap penerangan jalan umum di
jalan Ir. H Juanda medan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus
Kristus atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis,
sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :
“PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS
PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL
DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL”
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk
menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk Ibuku (Marlince br
Sigalingging) yang telah sendirian membesarkan penulis dengan kasih sayang
yang tak ternilai harganya, dan abang-abangku (Fredrik Arianto Limbong S.Pd,
Dicky Prima Limbong, Maraden Limbong S.T) yang telah banyak memberikan
motivasi beserta materi agar penulis dapat meneyelesaikan tugas akhir ini, serta
adikku (Reni Sepriatin br Limbong) yang telah banyak menghibur dan
memotivasi penulis dalam kesehariannya, . Tak lupa juga kepada semua keluarga
dan orang-orang yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses
penyelesaian Tugas Akhir ini.
Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga
banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak.
Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya
1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro, FT-USU dan merangkap sebagai Dosen Pembimbing yang telah
banyak meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu
Penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Masykur Sjani, M.T selaku Dosen Wali Penulis selama
menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara yang juga
banyak memberi masukan kepada penulis dalam menyelesaikan studi di
Departemen Teknik Elektro FT-USU.
3. Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro, FT-USU.
4. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
5. Bapak Ir.H.Zulkifli Sitepu, M.M sebagai kepala Dinas Pertamanan Kota
Medan yang telah mengizinkan penulis untuk meneliti dan mengambil
data PJU Konvensional dan PJU Solar cell di jalan Ir.H Juanda Medan.
6. Pak Sugiharto dan Pak Siregar sebagai pegawai Dinas Pertamanan yang
telah merelakan waktunya untuk diwawancarai dan menemani untuk
mengambil data-data yang diperlukan untuk membantu penulis dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Semua rekan-rekan 2008 di Fakultas Teknik Elektro USU, Andre,
Yohannes, Junedy, Raja, Frederick, Dedi, Elvis, Jean, Pryandi, Juned,
William, Antonius, John, Basten, Herianto, Army, Rizky, Hisar, Basofi,
Ellis, Christian, Darminton, dll yang telah banyak membantu dan
8. Tri Oktaviani Br Bagariang yang telah banyak menemani, menghibur dan
memotivasi penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini.
9. Pak Mustofa dari P.T Fokus Indo Lighting yang sedikit banyak
memberikan pencerahan tentang intalasi penerangan jalan umum ketika di
Kalimantan Selatan.
10.Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu, Penulis
mengucapkan banyak terima kasih.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini
bermanfaat bagi Pembaca.
Medan, Mei 2014
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi ... v
Daftar Gambar ... viii
Daftar Tabel ... x
Daftar Lampiran... xii
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1
I.2 Tujuan dan Manfaat ... 2
I.3 Batasan Masalah ... 3
I.4 Metode Penulisan ... 4
I.5 Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Sumber Energi ... 7
II.1.1 Sumber Energi PJU Konvensional ... 7
II.1.2 Sumber Energi PJU Solar Cell ... 8
II.2 Sel Surya (Photovoltak) ... 9
II.3.1 Klasifikasi Sel Surya ... 10
II.3.2 Struktur dan Mekanisme Konversi Energi Matahari .. 11
II.3.5 Masalah Umum Sel Surya ... 13
II.3.2 Ketentuan Kualitas Pencahayaan ... 21
II.3.2 Jenis Dan Kualitas Lampu PJU ... 22
II.3.3 Sistem Penerangan dan Pemasangan Armatur ... 25
II.4 Barang Publik ... 26
BAB III METODE PENELITIAN III.1 Lokasi Penelitian ... 30
III.2 Data-Data Yang Dibutuhkan ... 30
III.3 Metode Penelitian Dan Pengumpulan Data ... 31
III.4 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian ... 32
III.5 Teori Analisa Data ... 33
III.5.1 Analisa Teknis ... 33
III.5.1,1 Lampu dan Penerangan... 34
III.5.1,2 Tiang dan Stang Ornament ... 39
III.5.1,4 Penghantar Listrik ... 40
III.5.1,5 Pembatas dan Pengaman Listrik ... 42
III.5.1,6 Perencanaan PJU Solar Cell... ... 43
III.5.2 Analisa Ekonomi ... 48
III.5.2,1 Biaya Investasi ... 48
III.5.2,2 Biaya Operasional ... 48
III.5.2.3 Biaya Perawatan ... 50
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Kondisi Eksisting PJU di Jalan Ir H Juanda Kota Medan ... 53
IV.4.1 Jenis Tiang dan Kemiringan Stang Ornament ... 53
IV.2 Perhitungan Daya Lampu Penerangan ... 54
IV.3 Perhitungan Pembatas Dan Pengaman Listrik ... 58
IV.4 Penghantar Listrik ... 60
IV.5 Material Penerangan Jalan Umum Solar Cell ... 63
IV.6 Perhitungan Ekonomis PJU ... 68
IV.6.1 Biaya Investasi ... 68
IV.6.2 Biaya Operasional ... 71
IV.6.3 Biaya Perawatan ... 73
IV.7 Analisa Perbandingan Dengan Break Even Point (BEP) ... 75
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... . 79
LAMPIRAN 1 Harga TDL (Tarif Dasar Listrik) Tahun 2013 yang Ditetapkan Pemerintah Indonesia ... 82
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Klasifikasi Sel Surya ... 10
Gambar 2.2 Desain dan Ilustrasi Struktur Sel Surya ... 13
Gambar 2.3 Penempatan Lampu Penerangan ... 19
Gambar 2.4 Penempatan Lampu PJU di Kiri/Kanan Jalan di Jalan Dua Arah 20 Gambar 2.5 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berselang- seling di Jalan Dua Arah ... 21
Gambar 2.6 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berhadapan di Jalan Dua Arah ... 21
Gambar 2.7 Penempatan Lampu PJU di Median Jalan di Jalan Dua Arah 21 Gambar 2.8 Armatur PJU ... 25
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian ... 33
Gambar 3.2 Perhitungan Iluminasi Metode Titik ... 36
Gambar 3.3 Perencanaan Penerangan Jalan Umum ... 39
Gambar 4.1 Tiang PJU Lengan Ganda pada jalan Ir.H Juanda Medan .. 54
Gambar 4.2 Perbedaan Warna Cahaya Lampu PJU Solar Cell dengan PJU Konvensional ... 55
Gambar 4.3 Pengukuran intensitas penerangan dengan Light Meter ... 58
Gambar 4.4 Diagram Grup Daya Box APP ... 60
Gambar 4.5 Kabel NYFGbY ... 62
Gambar 4.6 Photovoltaik Terbuat Dari Sel Surya Silicon Poli-Crytalline 64 Gambar 4.7 Konstruksi Panel Surya... 64
Gambar 4.9 Solar Charge Controller ... 67
Gambar 4.10 Kurva Break Even Point untuk PJU Solar Cell dengan PJU
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Materi bumi yang Teradiasi Matahari ... 8
Tabel 2.2 Rasio Kemerataan Pencahayaan ... 17
Tabel 2.3 Sistem Penempatan Lampu Penerangan Jalan ... 18
Tabel 2.4 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan ... 20
Tabel 2.5 Kualitas Pencahayaan Normal ... 21
Tabel 2.6 Jenis Lampu Penerangan Jalan Secara Umum Menurut .... Karakteristik dan Penggunaannya ... 24
Tabel 2.7 Jenis Barang Berdasarkan Sifatnya ... 27
Tabel 3.1 Efisiensi Penerangan dari Armatur Penerangan Langsung (PJU) Melalui Perhitungan Indeks Ruang (k) ... 38
Tabel 4.1 Data Kondisi Eksisting PJU ... 53
Tabel 4.2 Data Penerangan/Lampu PJU ... 55
Tabel 4.3 Data Pengukuran Intensitas Penerangan ... 58
Tabel 4.4 Kemeratan Iluminasi dan Luminansi ... 58
Tabel 4.5 Data Pembatas Daya MCB (Mini Circuit Breaker) ... 59
Tabel 4.6 Data Penghantar Listrik PJU ... 60
Tabel 4.7 Data Panel Surya ... 63
Tabel 4.8 Data Baterai ... 65
Tabel 4.9 Data Solar Charge Controller ... 67
Tabel 4.11 Harga Keseluruhan Material dalam satu Tiang dari PJU solar Cell
... 70
Tabel 4.12 Biaya Beban ... 71
Tabel 4.13 Biaya Pemakaian Listrik... 71
Tabel 4.14 Biaya Operasional per Tahun ... 72
Tabel 4.15 Umur Material PJU Konvensional ... 73
Tabel 4.16 Umur Material PJU Solar Cell ... 74
Tabel 4.17 Biaya Pengeluaran PJU Konvensional Sampai pada Tahun ke-10 ... 76
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Peraturan Pemerintah Daerah Kota Medan Terhadap Pajak
ABSTRAK
Energi konvensional seperti gas alam, batubara, dan minyak bumi masih
menjadi sumber energi utama PLN (Perusahaan LIstrik Negara). Cadangan
sumber energi yang semakin menipis dan besarnya biaya yang diperlukan untuk
mendapatkan sumber energi menjadi pertimbangan untuk mulai mencari dan
mengeksplorasi sumber energi lain. Dan didapatlah energi lain itu yaitu Energi
matahari yang murah dan akan selalu ada setiap ada matahari.
Solar cell atau sel surya merupakan salah satu alat yang memanfaatkan
energi matahari dan mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik.
Keunggulan dari solar cell yaitu dapat membangkitkan tenaga listrik dimana saja
yang disinari cahaya matahari. Dan karena keunggulannya itu, solar cell mulai
diaplikasi sebagai pembangkit listrik sendiri untuk Penerangan Jalan Umum
(PJU).
Adanya perbedaan material/komponen penerangan jalan ketika solar cell
diaplikasikan pada penerangan jalan umum dengan penerangan jalan umum
konvensional. Karena hal tersebut, sehingga membuat ada kemungkinan
perbedaan hal teknis dan ekonomis terhadap PJU Solar Cell dengan PJU
Konvensional. Maka dengan itu, penulis melakukan penelitian terhadap perbedaan
tersbut dimana obyek penelitian dilakukan terhadap penerangan jalan umum di
jalan Ir. H Juanda medan.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Krisis energi adalah masalah yang sangat fundamental di Indonesia,
khususnya masalah energi listrik. Energi listrik merupakan energi yang sangat
diperlukan bagi manusia modern. Di Indonesia bukan hal baru jika listrik tiba-tiba
padam apalagi khususnya kota medan, semua kegiatan yang ada terhenti seketika.
Salah satu usaha yang dilakukan adalah pemanfaatan sumber energi baru, dimana
sumber energi tersebut haruslah yang berkelanjutan, berjumlah besar, dan ramah
terhadap lingkungan sekitarnya. Karena hal tersebut, maka mulaialah
memanfaatkan energi (sinar) matahari sebagai sumber energi pembangkit tenaga
listrik.
Untuk mengkonversikan sinar matahari menjadi energi listrik secara
langsung dibutuhkan suatu alat yang dinamakan Sel Surya (Solar Cell).
Pemakaian solar cell sebagai pembangkit energi listrik bisa dikatakan tidak
menghasilkan polusi, baik polusi udara maupun polusi terhadap lingkungan
sekitarnya. Dan karena bahan bakunya juga melimpah di bumi ini terutama di
Indonesia.
Berdasarkan pertimbangan ini, nampaknya mengkonversi energi dari sinar
matahari menjadi energi listrik akan menjadi sumber energi utama Indonesia
dimasa mendatang, khususnya bila sumber-sumber energi konvensional (batubara,
minyak bumi dan gas bumi) yang digunakan oleh PLN (Perusahaan Listrik
sumber-sumber energi konvensional akan sangat terbatas, maka harga sumber
energi konvensional tersebut akan terus semakin tinggi. Karena hal tersebut,
permintaan pasar terhadap solar cell pun akan semakin tinggi, sehingga para
pencipta/ilmuwan berusaha untuk mulai mencari tahu, membuat jenis solar cell
yang lebih baik dan ekonomis dari jenis solar cell sebelumnya. Lalu para
pengusaha akan berlombah-lomba untuk memasarkan dan menjual solar cell,
sehingga harga solar cell akan jauh lebih murah.
Selanjutnya energi listrik yang dihasilkan dari solar cell dapat digunakan
untuk berbagai penggunaan. Seperti yang digunakan untuk sumber energi lampu
pada penerangan jalan umum pada jalan Ir.H Juanda di kota Medan. Tetapi
material-material yang digunakan ketika solar cell diaplikasikan pada penerangan
jalan umum sangat berbeda dengan material-material yang digunakan pada
penerangan jalan umum konvensional, sehingga ada kemungkinan perbedaan hal
teknis dan ekonomis terhadap PJU Solar Cell dengan PJU Konvensional. Karena
perbedaan itu menyebabkan ada kelebihan dan kekurangan ketika memakai salah
satu jenis penerangan jalan umum, maka penulis melakukan penelitian dengan
cara meneliti hal teknis dan ekonomis penerangan jalan umum solar cell, lalu
melakukan perbandingan dari sisi teknis dan ekonomis terhadap penerangan jalan
umum konvensional.
1.2 Tujuan dan Manfaat
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Mengetahui ketentuan dan Standar Nasional Indonesia (SNI) dalam
3
2. Mengetahui berbagai hal teknis dari merancang dan instalasi penerangan
jalan umum solar cell dan konvensional.
3. Mengetahui perhitungan besaran biaya investasi, operasional, dan
perawatan untuk penerangan jalan umum solar cell dan penerangan jalan
umum konvensional
4. Mengetahui kelebihan, kekurangan dan perbedaan penerangan jalan umum
solar cell terhadap penerangan jalan umum konvensional.
Adapun manfaat penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Menjadi informasi dan pengetahuan dalam pengembangan studi akan
globalisasi terhadap penghematan energi dan pengembangan energi
terbarukan dan berkelanjutan.
2. Menjadi referensi untuk instalasi penerangan jalan umum yang sesuai SNI
(Standar Nasional Indonesia) yang berlaku.
3. Dapat menjadi referensi bagi Pemerintah kota Medan dalam upaya
penghematan energi, dan Dinas Pertamanan Medan penghematan biaya
rekening listrik melalui Penerangan Jalan Umum.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penyusunan tugas akhir perbandingan teknis dan
ekonomis terhadap penggunaan penerangan jalan umum solar cell dengan
penerangan jalan umum konvensional:
1. Penerangan jalan umum yang diteliti hanya untuk penerangan jalan umum
di jalan Ir.H Juanda medan yang menggunakan solar cell dan sistem
2. Hal teknis dari penerangan jalan umum solar cell dan konvensional yang
dihitung atau dianalisis meliputi sistem penerangannya, pengaman dan
pembatas listrik, penghantar listrik, dan kapasitas material.
3. Hal ekonomis dari penerangan jalan umum solar cell dan konvensional
yang dihitung atau dianalisis meliputi biaya investasi, biaya operasional,
dan biaya perawatan.
4. Hanya membahas untuk penggunaan solar cell terhadap penerangan jalan
umum dan tidak membahas pembuatan solar cell ataupun material lainnya.
1.4 Metode Penulisan 1. Studi Literatur
Studi literatur meliputi pengumpulan pustaka dari buku, jurnal, maupun
dari media seperti internet yang berhubungan dengan solar cell (sel
surya), penerangan jalan umum, biaya ekonomi teknik dan serta mata
kuliah yang terkait.
2. Pengumpulan Data
Adapun pengambilan data dilakukan dengan mengambil data-data
penerangan jalan umum dari Jalan Ir.H Juanda, medan.
3. Analisa dan Perhitungan
Setelah data yang dibutuhkan diperoleh, maka dilakukan analisa sesuai
dengan teori yang ada
4. Pembuatan Laporan Melakukan penulisan yang merupakan hasil akhir dari
5
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan pemahaman pembaca pada penulisan tugas akhir ini,
penulis membagi tugas akhir menjadi lima (5) bab, dan tiap bab terdiri dari sub
bab yang satu dengan yang lainnya saling berkaitan sehingga membentuk topik:
ABSTRAK
BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar belakang
masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penulisan,
dan sistematika penulisan
BAB II: TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan tentang sumber energi (energi konvensional dan
energi matahari), teori umum solar cell (struktur dan mekanisme kerja
solar cell, klasifikasi solar cell, masalah umum solar cell), ketentuan
dan standar instalasi penerangan jalan, barang publik
BAB III: METODE PENELITIAN
Bab ini berisi tentang lokasi, diagram alir penelitian beserta metode
pengumpulan & penelitan data. Dan teori analisis teknis, teori analisis
ekonomis PJU solar cell dan konvensional.
BAB IV: HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini memberikan data-data PJU solar cell dan PJU konvensional di
Jalan Ir.H Juanda Medan dan menjelaskan analisa perhitungan teknis
dan konvensional beserta perbandingannya dengan SNI Penerangan
Jalan
BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran dari penyusunan laporan skripsi.
DAFTAR PUSTAKA
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sumber Energi
Sumber energi merupakan sumber daya alam yang dapat dimanfaatkan
sebagai penghasil tenaga atau bahan bakar untuk berbagai macam kehidupan
manusia dipermukaan bumi.
2.1.1 Sumber Energi PJU Konvensional
Menurut KBBI (Kamus Besar Bahasa Indonesia) kata konvensional
berasal dari konvensi yang artinya kesepakatan yang dilakukan berdasarkan
kebiasaan, adat atau kelaziman. Sehingga PJU Konvensional bisa disebut
penerangan jalan yang dibuat seperti biasanya (kata seperti biasanya berarti PJU
yang dibuat sebelum muncul PJU jenis lain (seperti PJU solar cell. PJU
konvensional sendiri masih menggunakan PLN sebagai supplier (penyuplay)
energi mereka, sehingga sumber energi PJU konvensional adalah energi
konvensional.
Energi konvensional adalah energi yang sumber dayanya berasal dari
alam dimana diproses dan penggunaannya sumber daya itu sendiri dengan
teknologi yang biasa digunakan dari masa lampau hingga sekarang. Sumber
energi konvensional berasal dari bahan bakar yang tidak berkelanjutan, yang akan
berakhir cepat atau lambat dan berbahaya bagi lingkungan. Bahan bakar minyak
bumi, batubara dan gas alam merupakan jenis energi konvensional dan masih
menjadi sumber energi utama bagi masyarakat Indonesia, terutama bagi
2.1.2 Sumber Energi PJU Solar Cell
Solar cell yang artinya dalam bahasa Indonesia sel surya, adalah sebuah
alat semikonduktor yang terdiri dari diode p-n junction, dimana cahaya matahari
mampu dikonversi menjadi energi listrik yang berguna. Sehingga PJU solar cell
adalah penerangan jalan yang menggunakan alat konversi berbahan
semikonduktor untuk mengubah energi matahari menjadi energi listrik. Dan
sumber energi PJU solar cell berasal dari “energi matahari”.
Energi matahari mengandung dari beberapa energi yaitu sinar dan panas dari matahari. Energi dalam panas matahari dapat dimanfaatkan dengan
menggunakan serangkaian teknologi seperti pemanas surya, listrik termal surya,
sedangkan “energi dalam cahaya matahari” dapat dimanfaatkan menggunakan photovoltaik atau sel surya, arsitektur surya, dan fotosintesis buatan. Energi
matahari sangat atraktif karena tidak bersifat polutif, tidak akan habis, dan gratis.
Sinar matahari yang berupa gelombang elektromagnetik pendek menuju atmosfer
dianggap 100% sampai ke permukaan lapisan atmosfer. Tetapi radiasi ini tidak
bias diteruskan keseluruhannya karena ada pantulan yang terjadi dan besarnya
pantulan 31 %. Berarti radiasi yang dapat diteruskan kedaerah atmosfer hanya
69%. Dari jumlah ini akan diserap oleh udara keliling atmosfer sebesar 17,4% dan
pantulan permukaan bumi sebesar 4,3 % sehingga sampai kepermukaan bumi
tinggal 47,326%. Menurut (Dahnil Zainuddun, 1989: 9), sejumlah nilai yang
diserap oleh permukaan bumi, antara lain diserap oleh:
Tabel 2.1 Materi Bumi yang Teradiasi Matahari
Materi bumi yang teradiasi Banyak sinar teradiasi
9
2.2 Sel Surya (Photovoltaik)
Sel surya (sola r cell) juga dikenal dengan nama PV (Photovoltaik).
Namun, perbedaannya terletak pada sumber cahaya yang digunakan. Pada sel
photovoltaik sumber cahaya lebih umum dan tidak disebutkan secara jelas.
Sedangkan pada sel surya, energi cahaya berasal dari radiasi sinar matahari
Sel surya merupakan pembangkit listrik yang mampu mengkonversi sinar
matahari menjadi arus listrik. Energi matahari sesungguhnya merupakan sumber
energi yang paling menjanjikan mengingat sifatnya yang berkelanjutan
(sustainable) serta jumlahnya yang sangat besar.
Sel surya bekerja berdasarkan efek fotoelektrik pada material
semikonduktor untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik. Berdasarkan
teori Maxwell tentang radiasi elektromagnet, cahaya dapat dianggap
sebagai spektrum gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang
yang berbeda. Pendekatan yang berbeda dijabarkan oleh Einstein bahwa
efek fotoelektrik mengindikasikan cahaya merupakan partikel diskrit atau
quanta energi. Dualitas cahaya sebagai partikel dan gelombang dirumuskan
dengan persamaan :
(2.2)
Dimana : f = frekuensi pada cahaya (Hz)
λ = panjang gelombang (m)
h = konstanta Planck (6,625 X 10-34 Js)
Angin Gelombang 0,2 %
Panas Bumi 0,02 %
Kehidupan Manusia 0,004 %
c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s)
E = energi yang datang berupa bentuk paket-paket foton (joule)
2.2.1 Klasifikasi Sel Surya
Secara sederhana klasifikasi sel surya yang ada hingga saat ini
diilustrasikan pada Gambar :
Gambar 2.1 Skema Klasifikasi Sel Surya
i) Sel surya konvensional (silicon based)
Sel surya berbahan dasar silikon adalah sel surya komersil pertama yang
berhasil dikembangkan. Efiiensi komersilnya saat ini sudah mencapai 15%
sedangkan efisieni lab sudah mencapai 24,7%. Silikon adalah suatu material
semikonduktor bervalensi empat. Saat ini silicon based solar cell masih
11
Untuk mengurangi biaya produksi, maka pengembangan dilakukan dengan
meminimalisir material yang digunakan. Antara lain dengan menciptakan
crytalline thin film silicon. Selain itu telah dikembangkan metode-metode baru
yang lebih mudah dan murah dalam memproduksi semiconductor-grade
silicon.
ii) Advance solar cell
Sel surya non-silikon yang sampai saat ini berhasil dikembangkan antara
lain sel surya berbasis lapisan tipis atau thin film section solar cell, sel surya
organik dan polimer dan dye sensitized solar cell.
Adapun beberapa alasan dan konsep dasar dikembangkannya solar cell
dengan konsep baru yang berbeda dari sel surya konvensional (advance sola r
cell) adalah:
Meningkatkan efisiensi, antara lain dengan cara :
Thermodinamik, besarnya energi yang diterima dan energi yang
diserap.
Detailed balanced, menyeimbangkan perbedaan flux partikel.
Mengurangi biaya (Reduce cost), antara lain dengan cara:
Menggunakan bahan dasar yang lebih murah, sedikit dan efisiensi
Sistem manufaktur yang lebih murah.
2.2.2 Struktur dan Mekanisme Konversi Energi Matahari
Pada dasarnya mekanisme konversi energi cahaya terjadi akibat adanya
perpindahan elektron bebas di dalam suatu atom. Konduktifitas elektron atau
kemampuan transfer elektron dari suatu material terletak pada banyaknya elektron
Struktur umum dari sel surya (solar cell) menggunakan material
semikonduktor sebagai penghasil elektron bebas. Material semikonduktor adalah
suatu padatan (solid) dan seperti logam, konduktifitas elektriknya juga
ditentukan oleh elektron valensinya. Namun, berbeda dengan logam yang
konduktifitasnya menurun dengan kenaikan temperatur, material
semikonduktor konduktifitasnya akan meningkat secara signifikan.
Ketika foton dari suatu sumber cahaya menumbuk suatu elektron
valensi dari atom semikonduktor (seperti yang terlihat pada Gambar 2.2), hal ini
mengakibatkan suatu energi yang cukup besar untuk memisahkan elektron
tersebut terlepas dari struktur atomnya. Elektron yang terlepas tersebut
menjadi bebas bergerak di dalam bidang kristal dan elektron tersebut menjadi
bermuatan negatif dan berada pada daerah pita konduksi dari material
semikonduktor.
Sementara itu akibat hilangnya elektron mengakibatkan
terbentuknya suatu kekosongan pada struktur kristal yang disebut dengan
hole dan bermuatan positif. Skema sederhana terjadinya elektron bebas pada
material semikonduktor diilustrasikan pada Gambar 2
Daerah semikonduktor dengan elektron bebas dan bersifat negatif
bertindak sebagai donor elektron. Daerah ini disebut negatif type (n-type).
Sedangkan daerah semikonduktor dengan hole, bersifat positif dan
bertindak sebagai penerima (a cceptor) elektron. Daerah ini disebut dengan
13
keterangan : 1. Charge separation;
2. Recombination;
3. Unused photon energy (e.g. transmission) ;
4. Reflection and shading caused by front contacts;
Gambar 2.2 Desain dan Ilustrasi Struktur Sel Surya
Ikatan dari kedua sisi positif dan negatif (p-n junction) menghasilkan
energi listrik internal yang akan mendorong elektron bebas dan hole untuk
bergerak ke arah yang berlawanan. Elektron akan bergerak menjauhi sisi
negatif, sedangkan hole bergerak menjauhi sisi positif. Ketika p-n junction
ini dihubungkan dengan sebuah beban (lampu) maka akan tercipta sebuah arus
listrik.
2.2.3 Masalah Umum Sel Surya
Selain banyaknya keuntungan yang dapat didapatkan dari sel surya, ada
pula kekurangan serta masalah yang ditimbulkan akibat penggunaan sel surya.
a. Ketersediaan
Waktu penyinaran ke bumi dan pemanfaatannya yang terbatas hanya ada
pagi hingga sore hari dan cahaya maksimum pada siang hari sedangkan
di malam hari hal ini menjadi tidak mungkin kecuali di luar angkasa. Selain itu
akan menjadi semakin berkurang efisiensinya di cuaca yang berawan karena
sinar matahari tidak bisa secara optimal terserap oleh sel surya.
b. Jalur matahari
Jalur pergerakan matahari tidak selalu berada tepat tegak lurus, dan hal ini
berubah – ubah seiring dengan waktu. Di tiap bagian dunia mempunyai waktu
serta arah pergerakan yang berbeda, serta bergantung pada musim dan jam.
Sehingga jalur ini harus diperhatikan dengan baik agar proses pengumpulan
sinar menjadi optimal.
c. Tata letak sel surya
Penempatan menjadi masalah tambahan yang perlu diperhatikan dengan
seksama, karena sel surya hanya akan menjadi efektif apabila mendapat sinar
langsung dengan arah normal tegak lurus terhadap permukaan atau dengan kata
lain cahaya matahar jatuh tepat dengan sudut 90oterhadap permukaannya jika
dimungkinkan. Akan tetapi letak pengumpulan sinar matahari efektf
hingga 20o, jika semakin jauh dari sudut tegaknya maka akan semakin rendah
juga tinggat penerimaannya. Dan juga jika perbedaan sudutnya lebih dari 35o
terhadap sudut tegak maka akan sebagian besar sinar matahari memantul dari
permukaan sel surya. Dan juga ruang yang baik untuk penempatannya pada
15
d. Perubahan arus
Arus yang didapat dari sel surya adalah DC (Direct Current) atau arus
searah, sehingga jika dipergunakan sebagai sumber listrik bagi rumah ataupun
industri maka perlu diubah menjadi AC (AlternatingCurrent) atau arus bolak –
balik. Tidak hanya menambah kerumitan perangkat, tapi juga menyebabkan
adanya energi yang hilang kurang lebih 4 hingga 12%..
e. Limbah produksi
Permasalahan yang sangat sering dikemukakan adalah penggunaan
Cadmium dalam Cadmium Telluride (CdTe), yang merupakan salah satu
senyawa berbahaya yang jika penanganannya tidak tepat justru akan
menyebabkan kerusakan lingkungan yang parah. Solusi yang baik adalah
dengan adanya pengendalian tingkat emisi cadmium pada proses pembuatan sel
surya maka jumlahnya dapat ditekan hingga mendekati nol.
2.3 Penerangan Jalan Umum
Penerangan Jalan Umum atau yang sering disingkat PJU adalah bagian
dari bangunan pelengkap jalan yang dapat diletakkan/dipasang di kiri/kanan jalan
dan atau di tengah (di bagian median jalan) yang digunakan untuk menerangi
jalan maupun lingkungan di sekitar jalan. PJU dipasang di berbagai jenis atau
kelas jalan, dimana kebutuhannya (seperti tertera pada Tabel 2.6) disesuaikan.
Adapun jenis/kelas jalan tersebut adalah:
Jalan trotoar adalah jalur pejalan kaki yang umumnya sejajar dengan jalan
dan lebih tinggi dari permukaan perkerasan jalan untuk menjamin keamanan
pejalan kaki yang bersangkutan.
Jalan Lokal
Jalan lokal merupakan jalan umum yang berfungsi melayani angkutan
setempat dengan ciri perjalanan jarak dekat, kecepatan rata-rata rendah, dan
jumlah jalan masuk tidak dibatasi.
Jalan Kolektor
Jalan kolektor merupakan jalan umum yang berfungsi melayani angkutan
pengumpul atau pembagi dengan ciri perjalanan jarak sedang, kecepatan
rata-rata sedang, dan jumlah jalan masuk dibatasi.
Jalan Arteri
Jalan arteri merupakan jalan umum yang berfungsi melayani angkutan utama
dengan ciri perjalanan jarak jauh, kecepatan rata-rata tinggi, dan jumlah jalan
masuk dibatasi secara berdaya guna.
Jalan Layang
Jalan layang merupakan perlengkapan jalan bebas hambatan untuk mengatasi
hambatan karena konflik dipersimpangan, melalui kawasan kumuh yang sulit
ataupun melalui kawasan rawa-rawa.
Jalan Terowongan
Terowongan adalah sebuah tembusan di bawah permukaan tanah atau
gunung. Terowongan biasa digunakan untuk lalu lintas kendaraan (umumnya
mobil atau kereta api) maupun para pejalan kaki atau pengendara sepeda
17
Jalan Simpang Susun
Simpang susun adalah persimpangan tidak sebidang dimana dapat dilakukan
perpindahan dari satu kaki persimpangan ke kaki lainnya melalui akses yang
terhubung tidak sebidang
Dan adapun fungsi penerangan jalan di kawasan perkotaan antara lain :
a. Menghasilkan kekontrasan antara obyek dan permukaan jalan;
b. Sebagai alat bantu navigasi pengguna jalan;
c. Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan pengguna jalan, khususnya
pada malam hari;
d. Mendukung keamanan lingkungan;
e. Memberikan keindahan lingkungan jalan
2.3.1 Ketentuan Penempatan Penerangan Jalan
Dalam perencanaan instalasi penerangan jalan umum haruslah semestinya
dengan standar dan ketentuan yang telah berlaku dan ditetapkan oleh suatu
lembaga di daerah tersebut. Di Indonesia ketentuan dan standar ini dinamakan
SNI (Standar Nasional Indonesia).
a. Penempatan Lampu Penerangan Jalan
1) Penempatan lampu penerangan jalan harus direncanakan sedemikian rupa
sehingga dapat memberikan :
a. Kemerataan pencahayaan yang sesuai dengan ketentuan Tabel 2.2
Tabel 2.2 Rasio Kemerataan Pencahayaan
Lokasi penempatan Rasio maksimum
Jalur lalu lintas : - di daerah permukiman - di daerah komersil/pusat kota
Jalur pejalan kaki : - di daerah permukiman - di daerah komersil/pusat kota
10 : 1 4:1
Terowongan 4:1
Tempat-tempat peristirahatan (rest area) 6:1
Uniformity Ratio 3 : 1 berarti rata-rata nilai kuat penerangan/luminansi adalah
3 (tiga) kali nilai kuat penerangan/luminasi pada suatu titik dari penerangan
minimum pada permukaan/perkerasan jalan.
b. Keselamatan dan keamanan bagi pengguna jalan
c. Pencahayaan yang lebih tinggi di area tikungan atau persimpangan,
dibanding pada bagian jalan yang lurus
d. Arah dan petunjuk (guide) yang jelas bagi pengguna jalan dan pejalan
kaki.
2) Sistem penempatan lampu jalan disarankan pada Tabel 2.3
Tabel 2.3 Sistem Penempatan Lampu Penerangan Jalan
Jenis jalan / jembatan Sistem penempatan lampu yang digunakan
Jalan arteri sistem menerus dan parsial
Jalan kolektor sistem menerus dan parsial
Jalan lokal sistem menerus dan parsial
Persimpangan, simpang susun, ramp sistem menerus
Jembatan sistem menerus
Terowongan sistem menerus bergradasi pada
ujung-ujung terowongan
Sistem Penempatan Menerus, adalah sistem penempatan lampu
penerangan jalan yang menerus/kontinyu di sepanjang jalan/jembatan.
Sistem Penempatan Parsial (setempat), adalah sistem penempatan lampu
penerangan jalan pada suatu daerah - daerah tertentu atau pada suatu
[image:33.595.145.483.85.159.2]19
3) Pada sistem penempatan parsial, lampu penerangan jalan harus memberikan
adaptasi yang baik bagi penglihatan/pandangan pengendara, sehingga
ketidaknyamanan terhadap efek pandangan silau dan silhoutte dapat
dikurangi.
Pandangan Silau, terjadi ketika suatu cahaya terang masuk di dalam area
pandangan pengendara bahkan jika cahaya tersebut datang secara tiba-tiba.
Pandangan Silhoutte, terjadi pada suatu kondisi dimana obvek yang gelap
berada di latar belakang yang sangat terang.
[image:34.595.131.450.339.766.2]4) Perencanaan dan penempatan lampu penerangan jalan dapat dilihat pada
gambar
l E
H
E
L
keterangan : H = tinggi tiang lampu
L = lebar badan jalan, termasuk median jika ada
E = jarak interval antar tiang lampu
S1 + S2 = proyeksi kerucut cahaya lampu
S1 = jarak tiang lampu ke tepi kereb/perkerasan
S2 = jarak dari tepi kereb/perkerasan ke titik penyinaran terjauh
Gambar 2.3 Penempatan Lampu Penerangan
5) Penataan/pengaturan letak lampu penerangan jalan diatur seperti pada
Tabel 2.4., Gambar 2.4, 2.5, 2.6, 2.7 Di daerah-daerah atau kondisi dimana
median sangat lebar (> 10 meter) atau pada jalan dimana jumlah lajur sangat
banyak (> 4 lajur setiap arah) perlu dipertimbangkan dengan pemilihan
penempatan lampu penerangan jalan kombinasi dari cara-cara tersebut
di atas dan pada kondisi seperti ini, pemilihan penempatan lampu penerangan
jalan direncanakan sendiri - sendiri untuk setiap arah lalu-lintas.
Tabel 2.4 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan
Tempat Penataan / pengaturan letak
Jalan satu arah - di kiri atau kanan jalan;
- di kiri dan kanan jalan berselang-seling; - di kiri dan kanan jalan berhadapan; - di bagian tengah / separator jalan. Jalan dua arah - di bagian tengah / median jalan;
- kombinasi antara di kiri dan kanan berhadapan dengan di bagian tengah / median jalan;
- katenasi (di bagian tengah jalan dg sistem digantung) Persimpangan - dapat dilakukan dengan menggunakan lampu
menara dengan beberapa lampu, umumnya
ditempatkan di pulau-pulau, di median jalan, diluar daerah persimpangan (dalam RUMIJA ataupun dalam RUWASJA)
[image:35.595.133.493.341.653.2]21
Gambar 2.5 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berselang- seling di Jalan Dua Arah
[image:36.595.215.430.256.364.2]Gambar 26 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berhadapan di Jalan Dua Arah
Gambar 2.7 Penempatan Lampu PJU di Median Jalan di Jalan Dua Arah
2.3.2 Ketentuan Kualitas Pencahayaan
Kualitas pencahayaan pada suatu jalan diukur berdasarkan metoda
iluminansi atau luminansi. Kualitas pencahayaan normal menurut jenis/klasifikasi
fungsi jalan ditentukan seperti pada Tabel 2.5.
[image:36.595.206.420.433.549.2]Jenis/ klasifikasi jalan
Kuat pencahayaan
(Iluminansi) Luminansi Batasan silau
E rata- rata (lux) Kemerataan (Uniformity) L rata-rata (cd/m2) Kemerataan
(uniformity) G TJ
(%)
g1 VD VI
Trotoar 1-4 0,10 0,10 0,40 0,50 4 20
Jalan lokal : - Primer - Sekunder 2-5 2-5 0,10 0,10 0,50 0,50 0,40 0,40 0,50 0,50 4 4 20 20
Jalan kolektor : - Primer - Sekunder 3-7 3-7 0,14 0,14 1,00 1,00 0,40 0,40 0,50 0,50 4-5 4-5 20 20
Jalan arteri : - Primer - Sekunder
11 - 20 11 - 20
0,14 - 0,20 0,14 - 0,20
1,50 1,50
0,40 0,40
0,50 - 0,70 0,50 - 0,70
5-6 5-6
10 - 20 10 - 20
Jalan arteri dengan akses kontrol, jalan bebas hambatan
15 - 20 0,14 - 0,20 1,50 0,40 0,50 - 0,70 5-6 10 - 20
Jalan layang, simpang susun, terowongan
20 - 25 0,20 2,00 0,40 0,70 6 10
keterangan : g1 = Emin/Emaks
VD = Lmin/Lmaks
VI = Lmin/Lrata-rata
G = silau (glare)
TJ = batas ambang kesilauan
2.3.3 Jenis dan Kualitas Lampu PJU
Berdasarkan jenisnya lampu PJU dibagi beberapa kelompok antara lain:
a. Lampu Tabung Fluorescent atau lebih dikenal dengan istilah lampu TL,
bekerja menggunakan merkuri dan gas argon, dimana merkuri akan berfungsi
untuk menhasilkan radiasi ultraviolet. Sinar ultraviolet itu akan mebangkitkan
23
pada sisi bagian dalam tabung lampu sehingga akan menimbulkan cahaya
Sedangkan gas argon berfungsi untuk keperluan start..
b. Lampu Merkuri, prinsip kerja lampu merkuri hampir sama dengan prinsip
kerja lampu fluorescent, perbedaannya lampu merkuri bekerja pada faktor
daya yang rendah, oleh karena itu harus menggunakan kapasitor untuk
memperbaiki faktor daya lampu
c. Lampu Sodium Tekanan Rendah (SOX) termasuk dalam kelompok
lampu tabung, sehingga prinsip kerjanya pun hampir sama dengan yang
lainnya. Hanya perbedaannya menggunakan campuran gas argon dan neon,
dan logam murni sodium. Gas argon dan neon dimaksudkan untuk keperluan
penyalaan awal, sedangkan logam sodium dimaksudkan untuk menghasilkan
cahaya kuning.
d. Lampu Sodium Tekanan Tinggi (SON), memiliki prinsip kerja yang sama
dengan SOX, hanya lampu ini tidak mampu distart dengan tegangan
nominal 220 Volt, maka dibutuhkan tegangan tinggi dan frekuensi tinggi
sesaat dan pelepasan elektron dalam tabung gas sampai mencapai temperatur
kerja yang dibutuhkan membutuhkan waktu yang lama (kira-kira 10 menit).
e. Lampu LED merupakan sejenis dioda semikonduktor istimewa, sehingga
seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan
semikonduktor yang diisi penuh, atau di-dop, dengan ketidakmurnian untuk
menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa muatan -
elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase
yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon atau energi
(cahaya).
Pemilihan jenis lampu mempengaruhi kualitas dari pencahayaan
penerangan jalan, adapun syarat dalam pemilihan jenis dan kualitas lampu
penerangan jalan didasarkan pada :
Nilai efisiensi
Umur rencana
Kekontrasan permukaan jalan dan obyek.
Tabel 2.6 Jenis Lampu Penerangan Jalan Secara Umum Menurut Karakteristik dan Penggunaannya
Jenis Lampu Efisiensi rata-rata (lumen/watt) Umur rencana rata-rata (jam) Daya (watt) Pengaruh thd warna obyek Keterangan Lampu tabung fluorescent tekanan rendah
60 – 70 8.000 – 10.000
18 - 20; 36 - 40
Sedang - untuk jalan kolektor dan lokal;
- efisiensi cukup tinggi tetapi berumur pendek;
- jenis lampu ini masih dapat digunakan untuk hal-hal yang terbatas. Lampu gas merkuri tekanan tinggi (MBF/U)
50 – 55 16.000 – 24.000
125; 250; 400; 700
Sedang - untuk jalan kolektor, lokal dan persimpangan; - efisiensi rendah, umur
panjang dan ukuran lampu kecil;
- jenis lampu ini masih dapat digunakan secara terbatas. Lampu gas
sodium bertekanan rendah (SOX)
100 - 200 8.000 - 10.000
90; 180 Sangat buruk
- untuk jalan kolektor, lokal, persimpangan, penyebe- rangan, terowongan, tem- pat peristirahatan (rest area);
25
2.3.4 Sistem Penerangan dan Pemasangan Armatur
Armatur (luminair) atau rumah lampu penerangan merupakan sangkar atau
tempat dudukan lampu. Armatur (luminair) dimaksudkan untuk mengontrol
distribusi cahaya dari sebuah lampu dan juga melindungi lampu serta tempat
penyambungan rangkaian ke sumber. Armatur yang baik mempunyai IP 65 yaitu
indeks pengaman dengan nilai 65 % tahan terhadap air dan debu, seperti yang
terlihat pada gambar .
[image:40.595.112.525.83.361.2](a) (b)
Gambar 2.8 Armatur PJU; (a) Armatur Lampu LED, dan (b) Armatur Lampu Sodium
efisiensinya yang sangat tinggi. Lampu gas sodium tekanan tinggi (SON)
110 12.000 - 20.000
150; 250; 400
Baik - Untuk jalan tol, arteri, kolektor, persimpangan - besar/luas dan interchange;
efisiensi tinggi, umur sangat panjang, ukuran lampu kecil, sehingga mudah pengontrolan cahayanya;
- Jenis lampu ini sangat baik dan sangat dianjurkan untuk digunakan. Lampu Light Emitting Diode (LED)
29-155 30.000 - 50.000
15-300 Baik - untuk jalan kolektor, lokal, persimpangan, penyebe- rangan, terowongan, tem- pat peristirahatan (rest - efisiensi tinggi, umur
paling panjang, ukuran lampu besar,
Armatur yang dipakai sangat berperan dalam sistem penerangan lampu
atau sumber cahaya tersebut. Berikut beberapa sistem penerangan:
1) Penerangan langsung: cahaya yang dipancarkan sumber cahaya seluruhnya
diarahkan ke bidang yang harus diberikan penerangan, langit-langit hampir
tidak berperan. Penerangan langsung terutama digunakan di ruangan-ruangan
yang tinggi, misalnya di bengkel, pabrik dan untuk penerangan luar/jalan.
2) Terutama penerangan langsung: sejumlah kecil cahaya dipancarkan ke atas.
Sistem penerangan ini digunakan di gedung-gedung ibadat, untuk tangga
dalam rumah, gang dan lain-lain.
3) Penerangan baur/merata: sebagian dari cahaya sumber-sumber cahaya
diarahkan ke dinding dan langit. Penerangan ini digunakan di
ruangan-ruangan sekolah, ruangan-ruangan kantor dan tempat-tempat kerja.
4) Terutama penerangan tak langsung: sebagian besar dari cahaya
sumber-sumber cahaya diarahkan ke atas. Karena itu langit-langit dan dinding-dinding
ruangan harus diberi warna terang. Penerangan ini digunakan di rumah-rumah
sakit, di ruangan baca, toko-toko, kamar tamu, dan lain-lain.
5) Penerangan tidak langsung: cahayanya dipantulkan oleh langit-langit dan
dinding-dinding. Warna dinding dan langit-langit harus terang. Penerangan ini
digunakan di ruangan-ruangan untuk membaca, menulis dan untuk melakukan
pekerjaan-pekerjaan halus lainnya.
2.5 Barang Publik
Pada umumnya PJU merupakan barang publik sehingga masyarakat dapat
27
dan tidak ada pengecualian. Non persaingan berati konsumsi oleh satu individu
tidak mengurangi ketersediaan untuk dikonsumsi oleh orang lain, dan tak dapat
dikecualikan berarti bahwa tidak ada yang dapat dikecualikan secara efektif
menggunakan barang tersebut. Jadi, barang publik merupakan barang konsumsi
bersama dimana semua masyarakat dapat mengkonsumsinya tanpa persaingan dan
tidak pengucualian terhadap individu atau suatu kelompok, serta tanpa adanya
suatu pengorbanan dan tanggung jawab secara langsung akan kerusakan.
Kebalikan dari barang publik adalah barang swasta, dimana terdapat pengecualian
terhadap konsumsi barang tersebut.
Tabel 2.7 Jenis Barang Berdasarkan Sifatnya
Sifat Barang Excludable (Dikecualikan) Non-excludable (Tanpa dikecualikan) Rivalrous (Persaingan) Barang Swasta/Pribadi:
tanah/tempat tinggal, makanan, pakaian, mobil, elektronik pribadi, dll.
Sumber /Barang Umum: ikan, kayu,
buah-buahan, batu bara,dll
Non-rivalrous (Tanpa persaingan)
Barang Klub:
bioskop, taman pribadi, televisi satelit, elektronik (yang dijual), dll
Barang Publik:
air. udara, jalan umum (beserta penerangan jalan), dll
Pendidikan, perlindungan hukum, perpustakaan, museum, umumnya
merupakan diklasifikasikan sebagai barang publik, tetapi secara teknis atau dalam
kehidupan sebenarnya mereka dianggap sebagai barang kuasi-publik karena ada
pengecualian, disebabkan untuk mendapatkan/memakai mereka terkadang terlebih
dahulu mengeluarkan pembayaran uang.
Penggunaan barang publik secara bersama-sama tersebut menimbulkan
eksternalitas.
[image:42.595.115.514.360.521.2]Eksternalitas adalah dampak dari suatu tindakan pihak tertentu terhadap
pihak lain baik dampak yang menguntungkan maupun yang merugikan.
Eksternalitas terjadi apabila tindakan seseorang menimbulkan dampak terhadap
orang lain atau sekelompok orang tanpa ada kompensasi apapun sehingga timbul
inefisiensi dalam alokasi faktor produksi. Eksternalitas timbul pada dasarnya
karena aktivitas manusia yang tidak mengikuti prinsip-prinsip ekonomi yang
berwawasan lingkungan.
Ditinjau dari dampaknya, eksternalitas dapat dibagi dua, yaitu eksternalitas
positif dan eksternalitas negatif. Eksternalitas positif adalah dampak yang
menguntungkan pihak lain tanpa adanya kompensasi dari pihak yang
diuntungkan. Sedangkan eksternalitas negatif adalah dampak dari suatu kegiatan
yang merugikan pihak lain tanpa adanya kompensasi dari pihak yang
melaksanakan kegiatan.
Agar barang publik tidak mengalami eksternalitas negatif diperlukan
pemerintah sebagai penyedia dan pengawas barang publik.
b. Peran Pemerintah
Menyediakan barang-barang yang tidak disediakan oleh pihak swasta,
seperti halnya dengan jalan, dam-dam dan sebagainya merupakan salah satu
fungsi pemerintah. Barang publik hanya dapat disediakan oleh pemerintah,
dimana pemerintah tidak meminta kompensasi secara langsung kepada
masyarakat yang mengkonsumsinya.
Dalam perekonomian modern, peranan pemerintah terhadap barang publik
29
Peranan alokasi. Peran pemerintah dalam bidang alokasi adalah untuk
mengusahakan agar lokasi sumber - sumber ekonomi dilaksanakan secara
efisien.
Peranan distribusi. Pemerintah dapat merubah distribusi pendapatan secara
langsung dengan pajak yang progresif yaitu relatif beban pajak yang lebih
besar bagi orang kaya dan relatif ringan bagi golongan miskin. misalnya;
pajak penerangan jalan yang terlampir pada Lampiran 3, yang lebih
diberatkan kepada bisnis sebesar 10%, sedangkan untuk sosial (seperti mesjid,
gereja, dll) sebesar 0%..
Peranan stabilisasi. Inflasi atau deflasi meruapakan hal yang dapat
mengganggu stabilitas ekonomi. Masalah inflasi atau deflasi harus ditangani
pemerintah melalui kebijaksanaan moneter. Apabila pemerintah menghendaki
perkembangan ekonomi yang pesat, dana swasta dalam negeri harus
dikerahkan sebesar mungkin yang berarti golongan kaya harus dikenakan
pajak yang lebih rendah dari pada golongan miskin sehingga golongan kaya
dapat menggunakan tabungan mereka untuk berinvestasi.
Tetapi ada beberapa faktor penyebab kegagalan pemerintah sebagai
penyedia dan pengawas barang publik:
Informasi yang didapat tidak sempurna
Pengawasan yang terbatas (atas reaksi swasta dan perilaku birokrat)
Hambatan dalam proses politik
Adanya biaya transaksi (pengeluaran) yang sangat besar.
Adanya kegagalan dalam pelaksanaan program pemerintah. Pelaksanaan
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi Penelitian
Penelitian ini mengambil lokasi pada jalan Ir.H Juanda Kota Medan dari
titik 0 meter hingga + 1120 meter, dimana jalan tersebut telah diganti dari
penerangan jalan umum konvensional (sumber energi dari PLN) menjadi
penerangan jalan umum solar cell (sumber energi dari matahari) sejak oktober
2012. Pengumpulan data lapangan dibantu oleh Dinas Pertamanan Kota Medan
dan berlokasi di kantor Dinas Pertamanan Kota Medan.
3.2 Data-Data Yang Dibutuhkan
Data-data yang dibutuhkan merupakan data yang diambil dari survey
langsung ke lapangan dan data dari Dinas Pertamanan Kota Medan, seperti :
a. Gambar dan kondisi lokasi Jalan lingkar Utara (Lebar jalan, kelas jalan,
dan panjang jalan)
b. Jenis lampu penerangan jalan (konvensional dan solar cell)
c. Jenis dan bentuk tiang
d. Kabel yang digunakan
e. Besaran-besaran listrik yang diperlukan untuk penerangan jalan umum
konvensional (seperti, besaran pengaman dan pembatas)
f. Besaran-besaran listrik yang diperlukan untk penerangan jalan umum solar
31
3.3 Metode Penelitian Dan Pengumpulan Data
Penelitian “Analisis Perbandingan Teknis dan Ekonomis Penggunaan
Jalan Umum Solar Cell dengan Penerangan Jalan Umum Konvensional”
menggunakan metode kasus dengan satuan kasusnya adalah perbandingan teknis
dan ekonomis penggunaan jalan umum solar cell dengan penerangan jalan umum
konvensional. Pendekatan yang digunakan dalam analisis dengan cara kualitatif
dan kuantitatif dari berbagai sumber data yang diperoleh.
Metode pengumpulan data yang digunakan yaitu studi pustaka dan studi
lapangan, yaitu :
1) Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan upaya mempelajari dan mengumpulkan data
sekunder untuk menunjang penelitian. Data yang dikumpulkan berasal dari
literatur yang berhubungan dengan topik permasalahan penelitian baik dalam
bentuk buku, jurnal, prosiding, dokumen-dokumen dan sebagainya yang berkaitan
dengan objek penelitian.
2) Studi Lapangan
Pengumpulan data melalui studi lapangan adalah untuk mendapatkan data
primer, dilakukan dengan cara :
a) Observasi, yaitu dengan mengamati secara langsung objek yang diteliti, dalam
hal ini adalah lampu jalan solar cell di jalan Ir.H Juanda Kota Medan dan
contoh lampu jalan konvensional. Hal yang akan diamati antara lain adalah
keseluruhan hal teknis dan ekonomis lampu jalan serta serta
2) Wawancara, dalam penelitian lapangan dilakukan wawancara terhadap
beberapa responden untuk mengumpulkan data-data mengenai lampu jalan
solar cell dan lampu jalan konvensional. Wawancara ini dilakukan di Dinas
Pertamanan Kota Medan dan pegawai di Dinas Pertamanan sebagai
respondennya. Selain itu wawancara juga dilakukan kepada „pakar‟ dalam
bidang tersebut.
3.4 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian
Flowchart dibuat untuk memahami dari pekerjaan yang dilakukan penulis
dalam mengumpulkan dan meneliti data hingga pada kesimpulan akhir :
Mulai
Mengumpulkan data
Data 1 Data 2
1. Keseluruhan teknis PJU Solar Cell 1. Keseluruhan ekonomis PJU Solar Cell 2. Keselurahan teknis PJU Konvensional 2. Keseluruhan ekonomis PJU Konvensional
Analisis Data
1. Melakukan perhitungan terhadap Data 1 dan Data 2 sesuai dgn rumus yang ada pada analisa data dalam BAB III
Menguji Data 1
dan perhitungan rumus Tidak (Analisi Data), apakah telah sesuai dgn SNI (Standar Nasional
Indonesia) yg terlampir pada BAB II?
33
A B
Ya
Membandingkan Tidak dari segi ekonomis, apakah PJU Solar Cell lebih ekonomis (murah)
dibandingkan PJU Konvensional ?
Ya
Kesimpulan II Kesimpulan I
Proyek pergantian PJU Konvensional PJU (Konvensional atau Solar Cell) tidak menjadi PJU Solar Cell adalah gagal, layak digunakan, keamanan & kenyamanan
Dinas Pertamanan merugi, globalisasi masyarakat pemakai jalan terganggu &
akan „Green Energy‟ perlu dikaji ulang. terancam.
Kesimpulan III
Proyek pergantian PJU Konvensional menjadi
PJU Solar Cell adalah sukses, “Green Energy” dan energi terbarukan terutama “Solar Cell”
patut diglobalisasikan, Dinas Pertamanan mengalami keuntungan & masyarakat senang.
[image:48.595.107.517.82.540.2]Selesai
Gambar 3.1 Flowchart Penelitian
3.5 Teori Analisa Data
Dalam penelitian ini dilakukan dua analisis data yang meliputi “analisis
teknis” dan “analisis ekonomis” terhadap penggunaan jalan umum solar cell
dengan penerangan jalan umum konvendional.
Analisis teknik merupakan suatu tindakan yang sifatnya pengamatan serta
perhitungan formula yang ada dengan menyesesuaikan kriteria dan Standarisasi
Nasional Indonesia (SNI) yang berlaku dan tertera pada PUIL (Persyaratan Umum
Instalasi Listrik). Menganalisis hal teknis terhadap penerangan jalan umum
dilakukan untuk mendapat sistem penerangan yang baik, aman, handal, tahan
lama, dan sesuai dengan spesifikasi pabrikasinya. Adapun analisis teknik
dilakukan terhadap komponen-komponen PJU yang meliputi lampu dan
penerangan, tiang, stang ornamen, penghantar, dll :
3.5.1.1 Lampu dan Penerangan
Lampu adalah suatu unit lengkap yang terdiri dari sumber cahaya
(lampu/luminer), elemen-elemen optik (pemantul/reflector, pembias/refractor,
penyebar/diffuser). elemen-elemen elektrik (konektor ke sumber tenaga/power
supply. dll.). Sehingga lampu memerlukan daya (sumber listrik) untuk
membuatnya bekerja (hidup) dan menghabiskan energi selama lampu bekerja
(dihidupkan).
Untuk mencari besar energi yang dipakai pada lampu adalah:
(3.1) dimana : = energi yang dibutuhkan atau beban (Wh/watt.hour)
= daya beban atau lampu (watt)
= lama pemakaian beban atau lampu dalam satu hari (hour)
Dalam merencanakan instalasi penerangan, ada kriteria yang perlu
35
supaya mata kita dapat melihat dengan jelas dan nyaman. Sehingga diperlukan
beberapa perhitungan penerangan, diantaranya adalah: :
i. Intensitas cahaya
Intensitas cahaya adalah fiuks cahaya per satuan sudut ruang dalarn arah
pancaran cahaya yang dapat ditulis dengan persamaan :
(3.2)
dimana : = intensitas cahaya (candela)
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
w = sudut ruang dalam steridian (sr)
ii. Luminansi
Luminansi adalah fiuks cahaya per satuan sudut ruang per satuan luas
terproyeksi dari arah yang diberikan, atau intensitas cahaya dari suatu permukaan
persatuan luas hasil proyeksi dari arah yang diberikan seperti tampak pada
Gambar 3.2. Luminasi ialah suatu ukuran terang suatu benda, luminasi yang
terlalu besar akan menyilaukan mata. Besaran ini mempunyai persarnaan sebagai
berikut :
(3.3)
subtitusikan pers (3.2), maka :
(3.4)
dimana : = luminasi (cd/m2) A = luas bidang (m2)
w = sudut ruang dalam steridian (sr)
= sudut antara sinar datang dengan garis normal objek
lluminasi atau intensitas penerangan adalah kerapatan fiuks cahaya yang
mengenai suatu permukaaan, secara matematis dapat ditulis :
(3.5)
dimana : = intensitas penerangan/iluminasi (lux atau lm/ m2) A = luas bidang (m2)
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
Intensitas penerangan pada suatu titik umumnya tidak sama untuk setiap titik pada bidang tersebut. Intensitas penerangan suatu bidang karena suatu
sumber cahaya dengan intensitas (I), berkurang dengan kuadrat dari jarak antara
sumber cahaya dan bidang itu (invers square la w). Untuk memastikan iluminasi di
seluruh bagian bidang mencapai syarat minimal yang harus dipenuhi (seperti yang
[image:51.595.261.403.426.565.2]tertera pada Tabel 2.4 dan Tabel 2.6), digunakan perhitungan metode titik.
Gambar 3.2 Perhitungan Iluminasi Metode Titik
Dengan menggunakan diagram intensitas cahaya, maka perhitungan
iluminasi dengan mensibtusikan pers 3.2 ke pers.3.5 menjadi sebagai berikut:
(3.6)
dimana :
37
(3.7)
dimana : = sudut yang dibentuk oleh sisi depan luminer dengan
garis lurus antara luminer dengan titik yang dituju
= sudut yang dibentuk dari garis normal luminer dengan garis
lurus antara luminer dengan titik yang dituju
h = tinggi sumber cahaya/tiang tiang PJU (meter)
= intensitas cahaya pada sudut ,
iv. Efikasi cahaya
Efikasi cahaya adalah perbandingan antar fiuks cahaya yang dihasilkan
larnpu dengan daya listrik yang dipakainya, secara matematis dapat ditulis sebagai
berikut :
0
(3.8)
dimana : = efikasi cahaya (lm/watt)
= daya lampu (watt)
0
= fluks cahaya (lumen)
v. Efisiensi Penerangan
Efisiensi penerangan adalah perbandingan antaran fluks cahayayang
dipancarkan oleh armaturatau fluks cahaya yang sampai ke objek dengan fluks
cahayayang dipancarkan oleh sumber cahaya atau fluks cahaya awal, dapat ditulis
secara matematis :
g
0
(3.9)
0 = fluks cahayayang dipancarkan oleh sumber cahaya(lumen)
g = fluks cahayayang dipancarkan oleh armatur (lumen)
Atau efisiensi penerangan dapat dihitung melalui perhitungan indeks ruang
atau indeks bentuk(k).
( )
x l p h
l p k
(3.10)
dimana : = indek ruang atau bentuk
p = panjang permukaan jalan (m)
l = lebar permukaan jalan (m)
h = tinggi tiang PJU (m)
Lalu melalui Tabel 3.1 dapat dilihat indeks bentuk (k) dan efisiensi penerangan
maksimum dan minimumnya.
(3.11)
Sistem penerangan yang dipakai untuk penerangan jalan adalah sistem
[image:53.595.136.464.545.747.2]penerangan langsung.
Tabel 3.1 Efisiensi Penerangan dari Armatur Penerangan Langsung (PJU) Melalui Perhitungan Indeks Ruang (k)
%
rp 0,7 0,5 0,3
rw 0,5 0,3 0,1 0,5 0,3 0,1 0,5 0,3 0,1
rm 0,1 0,1 0,1
k
39
keterangan : rp = faktor refleksi dinding dimana: warna gelap = 0,1
rm = faktor refleksi bidang pengukurannya warna sedang = 0,3
rw = faktor refleksi langit-langit warna muda = 0,5
warna putih dan warna sangat muda = 0,7
3.5.1.2 Tiang dan Stang Ornament
Tiang merupakan salah satu dari komponen PJU dan fungsinya adalah
sebagai tempat meletakkan lampu (beserta armaturnya), stang ornamen dan panel
surya, baterai, inverter, dan lain sebagainya seperti pada PJU solar cell.
Untuk menentukan sudut kemiringan stang ornamen, agar titik penerangan
mengarah ketengah - tengah jalan:
[image:54.595.140.473.353.535.2](a) (b)
Gambar 3.3 Perencanaan Penerangan Jalan Umum (a) Tampak atas ; (b) Tampak depan
Maka, untuk menentukan sudut kemiringan stang ornamen,agar titik
penerangan mengarah ketengah – tengah jalan
√ (3.11) (3.13)
(3.12) (3.14)
T = jarak lampu ke tengah jalan
c = jarak horizontal lampu ke tengah jalan
w1 = jarak tiang ke horizontal lampu
w2 = jarak horizontal lampu ke ujung jalan
b = lebar batu jalan
o = jarak batu jalan ke horizontal lampu
T = batas kemiringan stang ornamen
= sudut kemiringan stang ornamen
3.5.1.3 Penghantar Listrik
Kabel adalah rakitan satu penghantar atau lebih, baik penghantar itu pejal
atau pintalan, masing-masing dilindungi isolasi, dan keseluruhannya dilengkapi
dengan selebung pelindung bersama.Dimana pada umumnya bagian-bagian kabel
untuk kabel tegangan rendah adalah:
penghantar
isolasi
lapisan pembungkus inti
pelindung mekanis
selubung luar
Pada proses pemasangan instalasi untuk penghantar lsitrik PJU
konvensional menggunakan kabel tegangan rendah, penggunaan kabel menurut
tempat pemakaiannya terbagi ke dalam 3 bagian, yaitu :
a. Kabel yang dipasang dari SUTR (Saluran Udara Tegangan Rendah) yang
41
b. Kabel yang dipasangdari PHB PJU ketitik- titik sambung lampu PJU
biasanya PHB diletakkan dalam bawah tanah, sehingga penghantar listrik
dengan kabel tanam.
c. Kabel yang dipasang dari titik sambung lampu PJU menuju lampu.
Bahan penghantar yang baik adalah tembaga dan alumunium. Untuk kabel
tanah umumnya digunakan penghantar tembaga, sedangkan alumunium
digunakan untuk penghantar udara. Untuk mengetahui ukuran luas penampang
kabel berpenghantar yang dibutuhkan, digunakan persamaan dibawah ini :
untuk tegangan 3 fasa : √
(3.15)
untuk tegangan 1 fasa :
(3.16)
persentase jatuh tegangan : (3.17)
dimana : = luas penampang penghantar (m2) = panjang penghantar (m)
= faktor daya
= tahanan jenis logam penghantar
= drop tegangan (volt)
= tagangan jala-jala/sumber
= persentase drop tegangan
= arus beban
Nomenklatur kabel adalah tata cara pemberian nama suatu kabel dengan kode - kode tertentu, Beberapa arti huruf-huruf kode yang digunakan pada kabel :
N = kabel jenis standar dengan penghantar tembaga
Y = selubung isolasi dari PVC
2X = selubung isolasi dari XLPE
2Y = selubung isolasi dari polyethylene
F = perisai kawat baja pipih
R = perisai kawat baja bulat
Gb = spiral pita baja
Re = penghantar pejal (solid)
Rm = penghantar pintalan
3.5.1.4 Pembatas dan Pengaman Listrik
Pembatas dan pengaman listrik biasanya diletakkan di dalam suatu box
<
