PENDAHULUAN
Latar Belakang
Semakin pesatnya perkembangan kabupaten dan kota di Indonesia
menuntut perbaikan sarana dan prasarana yang digunakan masyarakat. Perkembangan dan perbaikan jalan umum menurut Hermawan (2008) dari jalan propinsi sampai jalan lingkungan menuntut perlengkapan jalan seiring dengan kepadatan aktivitas pemakai jalan. Salah satu perlengkapan jalan yang sangat dibutuhkan adalah Penerangan Jalan Umum (PJU).
Kondisi PJU sebagian besar daerah belum menggunakan alat pencatat dan pengukur listrik. Lampu- lampu yang dipakai masih banyak yang menggunakan lampu yang tidak sesuai dengan kebutuhan kelas jalan (lampu dengan daya watt tinggi tetapi lux rendah), dan juga semakin banyaknya lampu penerangan jalan liar yang dipasang sendiri oleh masyarakat. Di lain pihak PLN sebagai penyedia sarana energi listrik, melakukan perhitungan pemakaian energi listrik yang digunakan untuk PJU adalah pemakaian daya yang tercatat di kWH meter bagi PJU yang telah dipasang kWH meter dan PJU yang tidak dipasang kWH meter berdasarkan kelompok daya yang telah ditetapkan (Hermawan, 2008).
Biaya energi listrik untuk PJU diperoleh pemerintah daerah dari pajak penerangan jalan yang dipungut pada setiap bulan dari setiap pelanggan PLN berdasar prosentase rekening pelanggan listrik. Beban pembayaran rekening listrik PJU pada masing -masing kabupaten dan kota semakin lama semakin meningkat seiring dengan bertambahnya lampu PJU yang terpasang di jalan. Kondisi ini sangat memberatkan pemerintah kabupaten dan kota untuk menutup kekurangan biaya listrik untuk PJU. Karena beban yang semakin besar tersebut maka tak jarang di beberapa daerah, seringkali dijumpai pemda atau pemkot yang mempunyai tunggakan rekening listrik PJU yang tidak sedikit.
Hermawan (2008) menguraikan bahwa dalam penelitiannya, akan dibuat suatu program untuk mengetahui seberapa besar sebenarnya kebutuhan energi listrik untuk penerangan jalan, dalam beberapa kelas jalan yang telah ditentukan,
energi listrik yang berlebihan.
Dari permasalahan di atas maka kami membuat Karya Ilmiah dengan judul “Optimalisasi Penataan Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) dengan Pemanfaatan Fungsi Trigonometri Sebagai Upaya Hemat Energi”.
Rumusan Masalah
Bagaimana mengoptimalkan penataan lampu penerangan jalan umum (PJU) dengan memanfaatkan fungsi trigonometri sebagai upaya penghematan energi.
Tujuan
Untuk mengetahui pengoptimalan penataan lampu penerangan jalan umum (PJU) dengan pemanfaatan fungsi trigonometri sebagai upaya hemat energi.
Manfaat Penulisan
1. Agar masyarakat mengetahui daya yang dibutuhkan untuk lampu Penerangan Jalan Umum (PJU).
2. Agar masyarakat mengetahui jarak pemasangan lampu penerangan jalan umum.
3. Agar masyarakat dapat mengetahui penataan penerangan jalan umum (PJU) sesuai dengan besarnya pancaran lampu.
GAGASAN
Konsep Dasar Penerangan
a. Arus Cahaya / Fluks Cahaya ( )
Menurut Abdul Kadir (1995:32) fluks cahaya adalah sebagai jumlah total cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya setiap detik.
=
Dimana :
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
Q = Energi cahaya dalam lumen detik (lm.dt) t = waktu dalam detik (dt)
b. Intensitas Cahaya (I)
Adalah arus cahaya dalam lumen yang diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah sumber cahaya (Hermawan, 2008).
I =
Dimana:
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
I = intensitas cahaya dalam candela (cd) = sudut ruang dalam steridian (sr)
c. Iluminasi (E)
Iluminasi menurut Stevenson (1983:53) adalah (kuat penerangan) kepadatan arus gaya bercahaya yang jatuh pada permukaan seluas satu satuan luas, kalau permukaan diterangi secara seragam.
E =
Dimana:
E = iluminasi dalam lux (lx) = = fluks cahaya dalam lumen (lm) A = luas bidang (m²)
Karena arus cahaya dan
maka E
=
d. Luminasi (L)
Adalah pernyataan kuantitatif jumlah cahaya yang dipatulkan oleh permukaan pada suatu arah (Muhaimin, 2001:12).
L =
Maka
L =
Dimana:
L = luminasi dalam nit (nt) =
I = intensitas cahaya dalam candela (cd) = r = titik jarak / luas ( )
e. Efikasi Cahaya ( )
Menurut Suryatmo (1996) efikasi cahaya adalah perbandingan fluks cahaya dengan daya.
=
Dimana:
= efikasi cahaya dalam ( P = daya listrik dalam watt (w)
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
f. Menentukan Jarak Tiang (J) Lampu yang dipasang pada Satu Sisi Jalan
Muhaimin (2001:181) menguraikan bahwa dalam menentukan jarak tiang faktor pemakaian dan faktor kehilangan sangat berpengaruh.
J =
n = jarak
Standar Perhitungan Penerangan a. Fluks Cahaya (
Tabel 1. Arus Cahaya
No. Sumber Cahaya
1. Lampu Pijar 60 W 730
2. Lampu Fluoresen 18 W 900
3. Lampu Merkuri Tekanan Tinggi 50 W 1.800
4. Lampu Natrium Tekanan Rendah 55 W 3.500
5. Lampu Natrium Tekanan Tinggi 50 W 8.000
6. Lampu Metal Halida 2000 W 190.000
Sumber : Teknologi Pencahayaan hlm. 7
b. Kuat Penerangan (E)
Tabel 2. Kuat Penerangan
No. Sumber Cahaya E (lux)
1. Siang hari yang cerah di tempat terbuka 100.000
2. Siang hari yang cerah di dalam ruangan dekat jendela 2.500
3. Selama matahari terbit 500
4. Penerangan jalan raya 5-30
5. Terang bulan pada malam yang cerah 0,25
Sumber : Teknologi Pencahayaan hlm. 11
c. Luminasi (L)
Tabel 3. Luminasi
No. Permukaan L ( )
1. Permukaan Matahari 1.650.000.00
2. Filamen Lampu Pijar Bening 7.000.000
3. Lampu Fluoresen 5.000 – 15.000
4. Permukaan Bulan Purnama 2.500
Sumber : Teknologi Pencahayaan hlm. 15
d. Efikesi ( )
No. Jenis Lampu
(
)
Umur (jam) % Depriasi1. Lampu Pijar 9 – 22 750 – 2.500 10 – 22
2. TL 45 – 95 7.500 – 20.000 11 – 28
3. Metal Halida 80 – 115 7.500 – 15.000 12 – 22
4. SON 80 – 140 12.000 – 24.000 8 – 10
Sumber : Teknologi Pencahayaan hlm. 138
e. Faktor Kehilangan
Tabel 5. Faktor Kehilangan Cahaya Lampu Penerangan Jalan Raya
No. Lingkungan Waktu Pemakaian (tahun)
1 2 3 1. Sangat bersih 0,98 0,94 0,93 2. Bersih 0,95 0,92 0,90 3. Sedang 0,92 0,87 0,84 4. Kotor 0,87 0,81 0,75 5. Sangat kotor 0,72 0,63 0,57
Sumber : Teknologi Pencahayaan hlm. 183
Jenis Lampu Listrik
a. Lampu Pijar - lampu halogen - lampu dingin b. Lampu Fluoresen - lampu fluoresen - lampu neon
- lampu tabung yang berisigas Neon menghasilkan sinar kemerahan. c. Lampu natrium
d. Lampu merkuri tekanan tinggi e. Lampu metal helida
Tabel 6. Jenis Lampu Penerangan Jalan Ditinjau dari Karakteristik dan Penggunaannya Jenis Lampu Efikasi rata-rata (lumen / watt) Umur rencana rata-rata (jam) Daya (watt) Pengaruh thd warna obyek Keterangan
Lampu tabung fluoresen tekanan rendah 60 – 70 8.000 – 10.000
18 - 20 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 tekanan rendah (SOX)
100-200 8.000 -10.000 90 -180 Sangatburuk - untuk jalan kolektor, lokal,persimpangan, penyeberangan, terowongan, tempat peristirahatan (rest
area), efisiensi sangat
tinggi, umur cukup panjang, ukuran lampu besar. sehingga sulit untuk mengontrol cahayanya dan cahaya lampu sangat buruk karena warna kuning. - Jenis lampu ini
dianjurkan digunakan karena faktor
efisiensinya yang sangat tinggi. Lampu gas sodium tekanan tinggi (SON) 110 12.000-20.000 150, 250, 400
Buruk - 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.
Tabel 7. Kualitas Pencahayaan Normal
Jenis/ klasifikasi jalan
Kuat pencahayaan
(Iluminansi) Luminansi Batasan silau
E Rata-rata (lux) Kerataan (Uniformit) L rata-rata (cd/ ) Kerataan (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
Sumber : Standar Nasional Indonesia (SNI) hlm. 16
Keterangan : g1 : E min/E maks VD : L min/L maks VI : L min/L rata-rata G : Silau (glare)
TJ : Batas ambang kesilauan
Pengaturan Penerangan
Reflektor adalah permukaan yang digunakan memantulkan cahaya. Pantulan atau refleksi adalah suatu terminologi umum menjelaskan proses dimna sebagian arus cahaya tiba pada permukaan suatu bidang dan tidak dapat
menembus bidang tersebut. Pantulan dibagi menjadi 3 macam, yaitu; pantulan teratur, patulan difus, pantulan menyebar.
Kontur (garis bentuk) reflektor terdapat 2 kategori: konik (lingkaran, elips, parabola, dan hiperbola) kontur Lingkaran dapat digunakan memodifikasi arah pancaran cahaya dengan mengatur posisi lampu. Agar mendapatkan hasil yang maksimal, lampu dipasang diantara pusat dengan reflektor. Karena intensitas cahaya yang dipancarkan lampu ke reflektor akan dipantulkan kembali pada lampu sehingga cahaya yang dihasilkan sumber cahaya 2 kali lipat intensitas lampu.
Penerangan Luar Ruangan
a. Penerangan Jalan Raya
Muhaimin (2001:180) menjelaskan bahwa penerangan jalan mempertimbangkan 6 aspek:
1. Kuat rata-rata penerangan ,
2. Distribusi cahaya,
3. Cahaya yang menyilaukan mata,
4. Arah pancaran cahaya dan pembentukan bayangan,
5. Warna dan perubahan warna, 6. Lingkungan.
b. Posisi lampu penerangan
Ada 6 macam posisi pemancaran tiang lampu pada jalan (Muhaimin, 2001:185) yaitu :
1. Pemasangan dengan menggantung pada pertengahan jalan,
2. Pemasangan pada satu sisi,
3. Pemasangan pada 2 sisi jalan berhadapan,
4. Pemasangan pada 2 sisi jalan berhadapan berselang-seling,
Gambar 1. Tipikal lampu jalan satu arah
Fungsi Penerangan Lampu
Penerangan jalan di kawasan perkotaan mempunyai fungsi antara lain : 1) Menghasilkan kekontrasan antara obyek dan permukaan jalan, 2) Mebagai alat bantu navigasi pengguna jalan,
3) Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan pengguna jalan, khususnya pada malam hari,
4) Mendukung keamanan lingkungan, 5) Memberikan keindahan lingkungan jalan.
Aplikasi
Untuk mencari perbandingan kehematan dalam penerangan lampu jalan maka kita memerlukan beberapa aplikasinya agar dapat ditarik suatu kesimpulan. Aplikasi itu sebagai berikut:
Gambar 2. Aplikasi Penghitungan Lampu
Dalam merencanakan penataan lampu Penerangan Jalan Umum (PJU), harus menetapkan variabel yang ditetapkan dan variabel yang di ubah-ubah. Setelah semuanya telah ditentukan, maka kita bisa mencari perbandingan kehematannya. Misal : 1. variabel yang ditetapkan
- lebar jalan (b) = 8 m - tinggi tiang (h) = 6 m - lampu fluoresen
Jika diketahui daya (P) lampu fluoresen 18 Watt, maka Fluks cahaya ( ) 900 lumen.
Jadi 1 Watt = 50 lumen 2. variabel yang diubah-ubah
- daya lampu (P) = 20 watt, 40 watt, 60 watt, 80 watt, 100 watt - sudut kemiringan (α) = 15
Penyelesaian: Langkah 1
- Mencari nilai fluks cahaya (
Keterangan:
h = tinggi tiang listrik b = lebar jalan
r = jarak antara luminer dg titik objek
N = garis normal
= sudut kemiringan lampu = sudut yang dibentuk oleh sisi
depan luminer dengan garis lurus antara luminer dengan titik yang dituju
= sudut antara sinar datang dg garis normal titik objek = sudut sinar pancar lampu P = daya
=
Kita tidak perlu menggunakan rumus diatas, karena kita sudah punya pedoman dari permisalan diatas.
1 Watt = 50 lumen Langkah 2
- Mencari nilai intensitas cahaya (I)
I =
Sebelum mencari intensitasnya, kita cari sudut ruangnya ( dahulu, caranya: = 180 – (2α)
Langkah 3
- Mencari nilai kuat penerangan (E)
E =
Dari rumus diatas kita bisa uraikan menjadi
E
Untuk mencari nilai (E), kita cari nilai (R)
Langkah 4
- Mencari nilai luminasi (L)
L =
Dari rumus diatas bisa diuraikan lagi menjadi
L = = =
Langkah 5
- Mencari nilai efikesi (
= NO DATA RUMUS B (m) h (m) P (W) α ( = (lm) I = (cd) E = (lx) L = ( ) = (
1. 8 6 20 15 1000 6,67 0,17 0,014 50 2. 8 6 40 30 2000 16.67 0,35 0,032 50 3. 8 6 60 45 3000 33,33 0,46 0,052 50 4. 8 6 80 60 4000 66,67 0,46 0,074 50 5. 8 6 100 75 5000 166,7 0,31 0,095 50 Langkah 6
- Mencari jarak tiang lampu yang dipasang pada salah satu sisi
J =
Dalam hal faktor kehilangan cahaya, kami mengambil sampel lingkungan yang bersih dalam waktu 1 tahun.
Disederhanakan menjadi
J =
Langkah 7
- Mencari jumlah lampu yang akan dipasang (n)
n = jarak
semakin kecil nilai (n) yang dihasilkan maka semakin hemat
NO. JARAK (J) SUDUT (α) JUMLAH LAMPU (n) 1. 122,5 15 1837,5 2. 245 30 7350 3. 367,5 45 16537,5 4. 490 60 29400 5. 612,5 75 45937,5
Lampu fluoresen yang paling hemat energi, dari segi standar keamanan dan standar efisiensi adalah Lampu fluoresen yang memiliki :
- Daya (P) = 18-20 Watt
- Sudut Kemiringan Reflektor (α) = 5 - 15
- Fluks Cahaya ( ) = 900-1000 lm - Iluminasi (E) = 5 – 30 lux
- Luminasi (L) = 0,50
standar penataan lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) adalah data lampu kesatu. Dengan perincian :
- Daya (P) = 20 Watt
- Sudut Kemiringan Reflektor (α) = 15
- Fluks Cahaya ( ) = 1000 lm - Iluminasi (E) = 0,17 lux
- Luminasi (L) = 0,014
- Efikasi ( ) = 50
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Untuk dapat mengoptimalkan penataan lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) dan menghemat energi, dapat dilakukan dengan aplikasi trigonometri: 1. Aplikasi trigonometri dapat menentukan intensitas cahaya, iluminasi,
2. Untuk mengoptimalkan penataan lampu penerangan jalan umum agar tidak terjadi pemborosan energi listrik terlebih dahulu perlu diidentifikasi dan dijawab beberapa permasalahan sebagai berikut: (1) Apakah lampu yang digunakan sudah sesuai dengan labar jalan; (2) Apakah penempatan lampu sudah memperhatikan daya pancar cahaya ; (3) rumus apa saja yang digunakan dalam penataan lampu; (4) Apakah penempatan lampu sudah memperhatikan daya pantul lampu.
3. Uraian dari beberapa permasalahan tersebut membuktikan bahwa penataan lampu penerangan jalan umum tidak bisa dilakukan secara sembarangan, agar tidak terjadi pemborosan energi.
Saran
Diharapkan pemerintah baik daerah maupun pusat sudah saatnya menerapkan sistem penataan lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) dengan fungsi trigonometri, agar dapat menghemat energi. Oleh karena itu, diharapkan dengan menerapkan fungsi trigonometri dalam penataan lampu Penerangan Jalan Umum (PJU) ini bisa membantu pemerintah dalam menghemat energi yang dikeluarkan. Bersamaan dengan upaya ini, sebaiknya masyarakat juga menyadari agar tidak memasang lampu penerangan jalan umum sembarangan. Karena hal ini akan menimbulkan pemborosan energi listrik.
