Dibiayai
Deogan :
Dana DIP A Peoelitian UnggulanNomor Kootrak: 25a/K.7.BISPK/2010
Politelmik Negeri
Jalau1aTahun Anggaran 2010 Paulus Sukusno, ST, MT* Ir. Wasiati Sri Wardani, MMBAT
Oleb:
ANALISIS KONSUMSI ENERGI LISTRIK PADA
BERBAGAI JENIS LAMPU DAN KOMPUTER UNTUK
ACUAN DALAM AUDIT ENERGI
OEl\<RT~MEN PENOIOllWI DAN 1(£8UOA.YMHLAPORAN PENELITIAN IDBAH UNGGULAN
I
REKAYASA
I
- - II
/
I
),;
..
JURUSAN TEKNK MESIN
POLITEKNIK NEGERI JAKAR:E:~===~
Dibiayai Dengan : Dana DIP A Penelitian Unggulan
Nomor Kontrak : 25a/K7.B/SPK/2010 Politeknik Negeri Jakarta
Tabun Anggaran 2010 Paulus Sukusno, ST, MT* Ir. Wasiati Sri Wardani, MMBAT
Oleh:
ANALISIS KONSUMSI ENERGI LISTRIK PADA
BERBAGAI JENIS LAMPU DAN KOMPUTER UNTUK
ACUAN DALAM AUDIT ENERGI
LAPORAN PENELITIAN HIBAH UNGGULAN
~
::
:?.t.
:
~:
:
::
'.t
:::
:
::··
'J
:
?.e:
:::
:
L
_
1~
1
-
;JOI/ : ·······/ .. ·j··:···;·· .. ·· .. ········"' · }.. .BAPP
E
N
A
S
Checked Acl'. No. Class PERPUSTAKAANProf. Dr. Ir. Johny W yuadi M. Soedarsono, DEA NlP 19560917 198603 1 003
(
-
Paulus Sukusno, ST, MT NIP 19610801 198903 l 001 Ketua Peneliti, Mengetahui,Direktor Politeknik Negeri Jakarta
Depok, 1 3 Oktober 2010
3. Pendanaan dan Jangka Waktu Peoelitiao
a. Jangka waktu penelitian yang diusulkan : 6 bu Ian
b. Biaya total yang disulkan : Rp. 15.000.000,- c. Biaya yang disetujui tahun I : Rp. 15.000.000,-
No. Nam a Bidang Keahlian Falkutas Perguruan Tinggi /Jurusan
I. Paulus Sukusno, ST, MT. Teknik Mesin Teknik Politeknik Negeri Teknik Konversi Energi Mesin Jakarta
2. Ir. Wasiati Sri Teknik lndustri Teknik Politeknik Negeri Wardani, MMBAT Managemen Bisnis dan Mes in Jakarta
Administrasi Teknologi Paulus Sukusno, ST, MT Laki-laki 19610801 198903 1 001 Lektor Staf Pengajar, Kepala UPT Energi Teknik Mesin I Teknik Konversi Energi : Teknik Mesin
Politeknik Negeri Jakarta
: Analisis Konsumsi Energi Listrik pada Berbagai Jenis Lampu dan Komputer Untuk Acuan Dalam Audit Energi
2. Ketua Peneliti
a. Nama Lengkap
b. Jenis Kelamin c. NIP/Golongan d. Jabatan Fungsional
e. Jabatan Struk:tural f. Bidang Keahlian g. Falkutas /Jurusan
h. Perguruan Tinggi
i. Tim Peneliti
1. Judul Penelitian
No Jenis Lampu Ruangan 2x2 m2 (Watt)
1. Lampu TL Ballast Elektromagnetik + kapasitor 7
2. Lampu TL Ballast Elektronik 9
3. Lampu Uffi 11
4. Lampu TL Ballast Elektromagnetik 15
5. Lampu Pijar (kaca bening) 3 x25
4 x 25
Dalam rangka mendukung serta ikut berperan mensukseskan program
Pemerintah khususnya Direktorat Jenderal Listrik dan Pengembangan Energi (DJL-
PE) yaitu dalam hal hemat energi. Salah satu usaha yang telah dilakukan adalah
melakukan audit energi dibeberapa bangunan gedung dan industri. Dalam penelitian
ini melakukan pengukuran pada berbagai jenis lampu penerangan ( 12 buah lampu
pijar kaca bening, 12 buah lampu pijar kaca putih (dop), 12 lampu hemat energi (LHE), dan 6 buah lampu TL ) dan l 0 buah komputer monitor LCD dan 10 buah
komputer monitor biasa (tabung). Pada lampu jenis TL yang menggunakan ballast trafo elektromagnetik yang kemudian diganti dengan ballast elektronik. Yang
dianalisis dalam penelitian ini adalah besar konsumsi energi listrik pada berbagai jenis
lampu dan komputer.
Penelitian pada lampu penerangan. Besar intensitas cahaya dari berbagai jenis
lampu daya 25 Watt Lampu Pijar (kaca bening) 70 Lux, Lampu Pijar (kaca putih, dop)
60 Lux, Lampu LHE 470 Lux, Lampu TL Ballast Elektromagnetik 335 Lux, Lampu
TL Ballast Elektromagnetik + kapasitor 753 Lux, dan Lampu TL Ballast Elektronik
552 Lux. Keperluan daya dari berbagai jenis lampu penerangan 200 Lux untuk setiap
luas ruangan 2x2 m2 dapat diperkirakan sebagai berikut; Lampu Pijar (kaca bening)
3x25 Watt, Lampu Pijar (kaca putih, dop) 4x25 Watt, Lampu LHE 11 Watt, Lampu TL Ballast Elektromagnetik + kapasitor 7 Watt, Lampu TL Ballast Elektromagnetik
15 Watt, dan Lampu TL Ballast Elektronik 9 Watt.
Urutan penggunaan jenis Jampu paling hemat berdasarkan kebutuhan kuat cahaya/penerangan (intensitas 200 Lux) sebagai berikut:
Penelitian pada komputer. Besar konsumsi energi listrik 10 unit komputer CPU monitor 17'' LCD kondisi aktif 760 Watt, kondisi stand-by 254 Watt. Besar konsumsi energi listrik 10 unit komputer CPU monitor 14" - 15" biasa Genis tabung) kondisi aktif 1132 Watt, kondisi stand by 632 Watt.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan dalam melakukan kegiatan konservasi energi khususnya audit energi. Dengan demikian dapat diharapkan program audit energi khususnya dalam menentukan besar potensi penghematan energi dapat diperhitungkan dengan jelas.
Paulus Sukusno, ST, MT
Depok, 13 Oktober 2010.
Penulis,
Dengan mengucap puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
karuniaNya, sehingga penelitian yang berjudul " Analisis Konsumsi Energi Listrik
pada Berbagai Jenis Lampu dan Komputer Untuk Acuan Dalam Audit Energi " ini dapat terselesaikan dengan baik dan selarnat.
Kami menyadari bahwa penelitian ini masih banyak kekurangan dan masih
belum dapat memenuhi standar penelitian, karena keterbatasan sarana, waktu, dan
biaya. Dalam hal ini penulis sudah berusaha untuk dapat menyampaikan data yang sebenarnya sesuai dengan kemampuan yang ada.
Kami mengucapakan terimakasih kepada : Penyandang Dana DIPA Penelitian Unggulan Politeknik Negeri Jakarta, ke-tiga mahasiswa, dan teknisi yang telah membantu dalam pembuatan alat peneliti dan membantu dalam mengambil data, serta
karni juga berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu hingga
terselesainya laporan penelitian ini.
Akhir kata, semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi kami dan siapa saja yang berminat mernpelajari dan mengetahui tentang penghematan energi pada
lampu penerangan dan komputer.
LAMP IRAN... 44 DAFTAR PUSTAKA 43 Halaman HALAMAN PENGESAHAN . RINGKASAN DAN SUMM.ARY II PRA_KATA rv DAFT AR ISi v DAFT AR TABEL ··· VI
DAFTAR GAMBAR Vil
BAB 1 PENDAHULUAN 1
BAB
n
TLNJAUAN PUSTAKA 3BAB 1II TUJUAN DAN MANFAAT PENELIT.IAN 18
BAB IV METODE PENELTTIAN 19
BAB V HASlL DAN PEMNBAHASAN 23
BAB VI KESlMPULAN DAN SARAN 41
Ha lam.an Tabet 5.1 Daya Aktif Terhadap Ballast Elektromagnetik dan Kapasitor 23
Tabet 5.2 Daya ReaktifTerhadap Ballast Elektromagnetik dan Kapasitor 26
Tabet 5.3 Daya Nyata Terhadap Ballast Elektromagnetik dan Kapasitor 27 Tabel 5.4 Power Factor Terhadap Ballast Elektromagnetik dan Kapasitor 31
Tabel 5.5 Tingkat Pencahayaan dengan Ballast Elektromagnetik 32
Tabel 5.6 Lampu TL [18 W] dengan Ballast Elektronik 32
Tabel 5.7 Konsumsi energi listrik pada Lampu Hemat Energi [ 18 watt] 34
Tabel 5.8 Konsumsi energi listrik pada lampu pijar [25 watt] 35
Tabel 5.9 Lampu LHE dan Lampu Pijar 36
Tabel 5.10 Ballast Elektromagnetik dengan Ballast Elektronik 37
Tabel 5.11 Intensitas Cahaya dari berbagaijenis lampu [25 Watt] 37
Tabel 5.12 Keperluan daya dari berbagaijenis lampu penerangan (200 Lux) 37
Tabet 5.13 Data pengukuran pada 10 unit komputer 39
Halaman
Gambar 2.1. Ballast Elektromagnetik 6
Gambar 2.2. Ballast Elektronik 7
Gambar 2.3. Komposisi spectrum Cahaya 8
Gambar 2.4. Konstruksi Lampu Incandescent 9
Gambar 2.5. Konstruksi Lampu Fluorescent 11
Gambar 2.6. Lampu Compact Fluorescent dengan Ballast 13
Gambar 2.7. Lampu Compact Fluorescent 14
Gambar 2.8. Segitiga Daya 16
Gambar 4.1 Unit alat pengukur berbagai jenis lampu penerangan 19
Gambar 4.2. Skema proses metodolagi penelitian 22
Gambar 5.1. Alat yang dibuat untuk penelitian 23
Gambar 5.2. Diagram Daya Aktif dengan Ballast Elektromagnetik 24
Gambar 5.3. Diagram Daya Reaktif dengan Ballast Elektromagnetik 26 Gambar 5.4. Diagram Daya Nyata dengan Ballast Elektromagnetik 27
Gambar 5.5. Diagram Power Factor (PF) Terhadap Ballast Elektromagnetik 31 Gambar 5.6. Diagram Tingkat Pencahayaan 32
Gambar 5.7. Diagram Lampu TL [18 W] menggunakan ballast elektronik 33 Gambar 5.8. Mengukur tingkat pencahayaan dengan Lux-meter 34
Gambar 5.9. Diagram Konsumsi energi listrik pada LHE [18 watt] 34
Gambar 5.10. Diagram Konsumsi energi listrik pada lampu pijar [25watt] 35
Gambar 5.11. Diagram Analisa Lampu LHE dengan Lampu Pijar 36
Gambar 5.10. Diagram Ballast Elektromagnetik dengan Ballast Elektronik 37
Gambar 5.13. Besar intensitas cahaya dari berbagaijenis lampu daya 25 Watt 38 Gambar 5.14. Power Quality Analizer (Alat ukur konsumsi energi listrik) 38
Gambar 5.15. Komputer jenis CPU, Monitor LCD 17" tahun 2010 39 Gambar 5.16. Komputer jenis CPU, Monitor biasa 15" tahun 2004 39
Gambar 5.17. Besar konsumsi energi listrik dari I 0 unit komputer 40
Energi rnernegang peranan yang sangat penting di berbagai segala sektor usaha, antara lain; sektor industri. sektor bangunan komersial, sektor pendidikan, Urgensi (Keutamaan) Penelitian
Departemen Pendidikan Nasional (Depdiknas) adalah salah satu Departernen yang telah mengirnplernentasikan kegiatan konservasi energi sejak diterbitkan Rencana lnduk Konservasi Energi Nasional (RI KEN) pada tahun 1997. Kegiatan terus berjalan secara berkesinarnbungan rnulai dari kegiatan sosialisasi, audit energi. dan irnplementasi di lingkungan. Pada tahun 2005, PT KONEBA (Persero) sekarang bernama PT EMI (Energy management Indonesia) cliberi kepercayaan untuk rnelaksanakan pekerjaan "Audit Energi dan lrnplementasi Peralatan Hema! Energi pada Gedung di Lingkungan Depdiknas". yang sejalan dengan INPRES no. 10 pada bulan Juli 2005. Namun pada kenyataanya gerakan dan hasil capaian tentang hernat energi belum optimal.
Selanjutnya rnelalui lnpres RI No.2 tahun 2008 tentang Penghematan Energi dan Air, Keputusan Mendiknas RI no. 059/P/2008 tentang Pernbentukan Gugus Tugas
Penghernaian Energi clan Air di I ingkungan Depd iknas, Tips Hern al Listrik "Cara Praktis Hernat Energi" dari PT PLN. dan lain-lain.
Untuk lebih dapat mengoptimalkan penghematan energi, selain mernbudayakan perilaku hernat energi tentunya juga perlu menggunakan alat atau peralatan yang hernat energi dan atau menggunakan alat yang dapat menghernat energi (kapasitor), dengan dernikian peralatan yang hemat energi dan alat yang dapat menghemat energi dalarn upaya penghernatan energi rnutlak diperlukan oleh masyarakat umum. Selanjuinya dapat diharapkan pelaksanaan penghernatan
energi listrik dan air di lingkungan Depdiknas dan di lnstitusi lain dapat berjalan
dan berhasil lebih optimal. Latar Belakang
B
A
B 1
Inti utama peiingnya dari penelitian ini adalah
a. Mernbuat alat penelitian yang dapat untuk mengukur besar konsumsi energi
listrik dari berbagai jenis larnpu penerangan, komputer, dan peralatan yang
dapat menghemat energi, perhitungan ditinjau dari kualitas pengguna, biaya,
dan waktu.
b. l.aporan hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai acuan dalam kegiatan
audit energi khususnya dalarn perhitungan dan rnenentukan besar
penghematan energi dari berbagai jenis larnpu penerangan dan komputer. Dari
basil laporan audit energi yang benar akan rnembawa dampak penghernatan
energi yang optimal.
sangat bijaksana dan sangat penting untuk menekan biaya produksi atau operasi
yang menggunakan energi listrik, sehingga dengan penggunaan energi yang
efektif dan efisien diharapkan dapat rnenaikan produktivitas dan daya saing
produk atau jasa yang dihasilkan. Segala sektor usaha tersebut di atas semuanya
tentu memerlukan larnpu untuk penerangan dan komputer untuk alat kontor
(pengolahan data), melakukan penghemat energi listrik pada lampu penerangan
dan komputer yang digunakan tentu sangat menguntungkan bagi pengguna energi
listrik dan bagi Pemerintahan. Dari Pemerintah khususnya PT PLN, dengan
penggunaan energi listrik yang efisien tentunya akan dapat mengurangi beban
pembangkit listrik yang akhir-akhir ini sudah semakin kritis (berada pada beban
puncak), sehingga pada akhirnya kebutuhan energi listrik dapat terpenuhi secara
3. EUM2000, dipergunakan untuk mengukur energi listrik di bangunan pada
masing-masintg titik pengukuran. Peralatan ini rnempunyai kelebihan antara lain sanggup untuk mengukur lebih dari satu titik ukur secara
bersamaan.
I. Kapasitor, dipergunakan untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi listrik. terutama pada peralatan yang rnenggunakan kumparan sehingga
beban aliran arus listrik kurang seirnbang, atau dapat dipergunakan pada
lampu penerangan jenis TL (neon).
2. CT (Current Transformer), dipergunakan untuk mengubah besar arus
dengan prinsip induksi listrik. Arus keluar dari CT kernudian rnasuk ke
Dranezt yang akhirnya diubah menjadi besaran Watt. Selain itu alat-alat ini juga dapat mengukur besaran faktor daya, k Wh, daya VAR, dan lainya
secara bersarnaan.
Audit energi adalah suatu kegiatan dengan maksud untuk rnengetahui pola
penggunaan energi atau rnengidentifikasi dirnana dan berapa besar energi digunakan, sehingga dapat rnenernukan dan menentukan berbagai potensi penghematan energi yang layak dan dapat dilaksanakan secara wajar dengan tidak
mengurangi tingkat kenyamanan dan kesehatan. Misal menernukan besar penghematan energi yang digunakan pada; sistem tata udara (rnesin AC), mesin-
mesin produksi, sistem penerangan, peralatan kanror dan lain-lain.
Untuk mengetahui atau mengidentifikasi dimana dan berapa besar energi digunakan pada sistern penerangan (berbagai jenis lampu penerangan). maka perlu
dilakukan pengamatan dan atau mengukur langsung pada berbagai jenis larnpu penerangan tersebut. Untuk mengetahui besar penggunaan energi dapat juga
diperoleh melalui buku-buku referensi dan buku manual dari alat-alat tersebut.
Peralatan yang akan dipergunakan untuk rnengkaji penggunaan energi listrik dan untuk melakukan audit encrgi di bidang penerangan ( Filzi R, 2005: 5 - 7 ), antara
lain:
B
A
B I
I
1
Arnold Edward, Lamps and lighting, Great Britain : The Pitt Man Press, 1983, P280. Ballast'
Fungsi utama dari ballast pada lampu Fluorescent adalah untuk mernbatasi
aliran arus listrik agar rangkaian larnpu bekerja sesuai dengan range daya yang dibutuhkan. Ballast hendaknya harus efisien, sederhana, tidak rnernbawa darnpak
terhadap umur larnpu serta mendukung proses start dan operasi pada lampu.
4. Lux-meter, dipergunakan untuk mengukur intensitas cahaya/penerangan
ruangan. Data tersebut ditujukan untuk mengevaluasi kinerja sistem penerangan dalam bangunan.
Petikan dari sambutan Presiden RI pada acara Penggiatan Penghematan Energi dan Air Nasional I 0 Agustus 2008, lapangan Monas " kita tahu harga minyak mahal sekali .... , kita tahu subsidi untuk BBM dan listrik besar sekali .... ,
kita tahu kita masih memiliki kekurangan air bersih dan air minum, kita juga tahu bangsa kita Indonesia tergolong yang masih boros energi dan air". Dan "Tips Hemat Energi" dari PT PLN pada larnpu penerangan dan kornputer:
Penghematan Energi pada Lampu Penerangan; a). Gunakan lampu hemat energi (LHE). b). Matikan lampu jika tidak digunakan, c). Gunakan ballast
elektronik dan pasang kondensator untuk jenis lampu TL (neon), d). Nyalakan
lam pu teras dan halaman rum ah pad a saat sudah benar-benar ge lap dan segera
matikan saat hari rnulai terang. e). Bersihkan lampu dan rurnah larnpu dari debu
yang dapat mengurangi tingkat penerangan.
Penghernatan Energi pada Komputer: a). Matikan layar monitor ketika
istirahat, b). Hindari penggunaan screen saver, karena akan rnernbuat setting layar monitor selalu aktif. c). Gunakan wall paper warna hitam/gelap. d). Atur power
setting agar off secara otornatis, e). Matikan kornputer (CPU) bila tidak digunakan
dalam waktu lama ( atau ~ 15 rnenit).
Pada bab II ini. akan membahas tinjauan pustaka yang digunakan dalam
pelaksanaan tugas akhir yaitu mengenai ballast, lampu. kapasitor dan kualitas daya listrik. Dirnana dalarn hal ini, penulis akan mernbahas Ballast menjadi dua
golongan yaitu ballast elektrornagnetik dan ballast elektronik. pengaplikasian
Dalam hal ini penulis akan membedakan ballast dalam dua golongan yaitu ballast
elektromagnetik dan ballast elektronik.
Ballast elektromagnetik banyak dikenal masyarakat sebagai ballast
magnetis atau trafo. Prinsip kerja dari ballast elektromagnetik pada lampu TL
yaitu ketika tegangan AC 220 [V] dihubungkan ke satu set lampu TL maka
tegangan di ujung-ujung starter sudah cukup untuk membuat gas ditabung starter
panas (terionisasi), sehingga starter yang dalarn kondisi normalnya "open" akan
menjadi "closed", oleh karenanya gas menjadi dingin (deionisasi) dan dalarn
kond is i starter "closed" in i terdapat a I iran arus yang rnernanaskan ti lament ta bung
lampu TL, sehingga gas didalarn tabung lampu TL terionisasi. Pada saat gas didalarn tabung starter sudah cukup dingin maka bimetal didalam tabung starter tersebut akan open kernbali sehingga ballast akan menghasilkan spike tegangan tinggi yang akan mengakibatkan lompatan elektron dari kedua elektroda dan
mernudarkan lapisan Fluorescent pada tabung lampu TL tersebut. Peristiwa ini
akan berulang ketika gas dalam tabung larnpu TL tidak terionisasi penuh sehingga tidak terdapar cukup arus yang melewati filament larnpu TL tersebut. Larnpu akan
nampak berkedip. Selain itu jika tegangan dari induksi ballast tersebut tidak cukup besar rnaka walaupun tabung larnpu TL rersebut sudah terionisasi tetap tidak akan menyebabkan lompatan elektron pada salah satu elektroda tersebut. Jika proses
starting up tidak berhasil maka tegangan di ujung-ujung starter cukup untuk
mernbuat gas didalamnya terionisasi (panas) sehingga starter closed. Dan seterusnya sampai lampu TL masuk dalam kondisi steady state yaitu sampai
impedansinya turun sampai ratusan ohm. lrnpedansi akan turun dari ratusan mega ohm sarnpai ratusan ohm saja pada saat kondisi steady state. Arus yang ditarik dari lampu TL tergantung dari impedansi trafo ballast seri dengan irnpedansi tabung larnpu TL. Selain itu karena tidak ada sinkronisasi dengan tegangan input
rnaka ada kernungkinan stater akan berubah pada kondisi closed ke open terjadi saat tegangan AC turun rnendekati nol sehingga tegangan yang dihasilkan ballast
tidak cukup untuk menyebabkan lornpatan elektron pada tabung lampu TL. ballast elektromagnetik dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Usaha untuk mernperbaiki factor daya dengan ballast elektronik yaitu dengan cara rnengatur frekuensi switching ballast agar mendekati frekuensi tangki resonansi (L dan C). Penggunaan frekuensi switching yang tinggi (lebih besar dari 20 [kHz]) menghasilkan ukuran inductor tangki resonansi ballast elektronik
menjadi kecil sehingga ukuran geornetri ballast elektronik menjadi kecil. Seiring
dengan makin populernya penggunaan ballast elektronik, karakteristik ballast
elektronikpun diperbaik i.
Garnbar 2.1. Ballast Elektromagnetik
• Pemborosan Arus ± 0,45 [ampere] I 40 [watt].
• Umur neon lebih pendek akibat banyaknya flicker dan arus picu pada
filarnen.
• Tidak akan menyala sempurna pada tegangan rendah dibawah 200 [V].
• Sering timbul suara dengung.
• Adanya tlicker/kedipan pada lampu yang mengganggu penglihatan dan
mernperpendek umur lampu TL.
• Harus rnemakai Starter.
• Pada saat saklar dinyalakan larnpu TL tidak langsung menyala rnelainkan
harus dipicu terlebih dahulu sehingga terdapat kedipan/flicker yang dapat mernperpendek umur TL (pada bagian ujung lampu TL biasanya berwarna
h itarn ).
• Arus dan Tegangan tidak stabil akibat induksi rnedan magnet pada kurnparan ballast. Cos phi (power factor) sangat rendah ± 0,48 (dibawah
Dengan menggunakan bahan semikonduktor modern yang digunakan sebagai komponen material pada ballast elektronik, maka fungsi dari bahan
semikonduktor modern adalah untuk melakukan start dan supply listrik pada
lampu fluorescent. Contoh ballast elektronik dapat dilihat pada Garnbar 2.2.
Beberapa keuntungan atau keunggulan yang didapat dari ballast elektronik antara
lain adalah :
I. Meningkatkan efisiensi dari rangkaian yang bertujuan untuk mengurangi
losses yang ditirnbulkan dari ballast.
2. Mengurangi bcrat dari ballast, sehingga dapat menarnbah nilai ekonornis
dari pernasangan larnpu, khususnya larnpu fluorescent yang berukuran
bcsar.
3. Mengurangi noise suara pada ballast.
4. Mengurangi iimbulnya harrnonisa pada arus dan rnernpunyai factor kerja yang lebih bagus jika dibandingkan dengan ballast elektromagnetik.
5. Mempersingkat waktu yang dibutuhkan untuk start dan restart pada
lampu.
6. Menigkatkan luminous efficacy atau perbandingan jurnlah lumen yang
dihasilkan dengan daya listrik yang diserap.
7. Mengh i langkan fenornena larnpu berkedip yang sering terjad i pada
penggu naan ballast elektrornagneti k.
8. Mampu untuk rnengontrol tegangan dan arus yang dihendaki dengan
lebih akurat.
9. Mengontrol keadaan start dan operas: dengan lebih baik sehingga
mernperpanjang masa kerja akti f lampu.
I. Kaea
2. Keramik 3. Logam
Hingga saat ini, empat material dasar yang banyak dipakai untuk memproduksi lampu yaitu :
a. Ballan Material Lampu
Daya kerja lampu pada umumnya sangat dipengaruhi oleh kerakteristik pembuatnya. Dengan sernakin banyaknya fungsi dan kegunaan lampu pada kondisi yang berbeda-beda, tidak menutup kemungkinan adanya penggunaan
bahan material yang beraneka ragam.
Gambar 2.3. Komposisi spectrum Cahaya
Sumber: Paschal John MPE. Step By Step To Lighting, Piramedia lnertec : 1998, P 129.
Secara umum konsep dasar dari sebuah lampu adalah salah satu bentuk pemanfaatan radiasi etektromagnetik yang dihasilkan dari transfer energi baik yang bersifat fisik maupun kimiawi yang terjadi pada saat lampu menyata. Radiasi elektromagnetik tidak semuanya dapat rnudah terlihat oleh mata manusia, untuk menghasilkan radiasi elektromagnetik yang dapat terlihat oleh manusia dengan mata telanjang tanpa bantuan apapun, dipilihlah radiasi dengan panjang gelombang antara 380 [nm] sampai dengan 780 [nm], karena pada panjang gelombang inilah radiasi gelombang elektromagnetik lebih efisien untuk dapat di ubah menjadi terlihat oleh manusia. Gambar 2.3 merupakan spectrum cahaya.
Gelombang yang dapat terlihat o!eh manusia itu1ah yang selanjutnya merupakan cahaya yang dihasilkan oleh lampu.
Hal yang harus diperhatikan pada lampu incandescent adalah semakin
bertambahnya panas maka sernakin bertambah cepat pula proses evaporasi logam
Gambar 2.4. Konstruksi Lampu Incandescent
Sumber : Service Guaranteed Lamps. Incandescent Lamps Operation and Construction, 2juli
2009. (Hllp:·/www.Ldmvshl.com.) • A »: • B . c .• D E.
b. Macam-macam Jenis Lampu2
Lampu berdasarkan cara kerjanya dapat dibedakan menjadi beberapa kelompok antara lain :
I. Lampu Incandescent dan Larnpu Hallogen
2. Lampu Fluorescent I Lampu TL
1. Lampu Incandescent (Lampu Pijar)
Larnpu jenis incandescent ini lebih dikenal masyarakat dengan sebutan
lampu pijar atau DOP. termasuk juga lampu yang ditemukan o!eh Thomas Alva
Edison pertama kali. Sedangkan lampu jenis Ha/logen (Tungsten-Hallogen
Lamps) merupakan pengembangan dari lampu incandescent tersebut sehingga prinsip kerja diantara keduajenis lampu ini sama.
Lampu Incandescent dan lampu Hallogen ini menghasilkan cahaya ketika
arus listrik melewati filament kemudian memanasi filament tersebut, semakin
panas filament rnaka akan semakin terang pula cahaya yang dipancarkan. Dalam
perkembangan penggunaan lampu jenis ini, filament dari kawat tungsten lebih
banyak dipakai sebagai standart lampu jenis ini karena warna yang dihasilkan
putih hangat dan memiliki titik lebur yang tiggi dan mempunyai rata-rata
3
Arnold Edward, Lamps and lighting, Great Britain : The Pitt Man Press, 1983, P160.
dari bahan pembentuk filament tersebut. Filament yang telah mengalami evaporasi mengakibatkan timbulnya bercak-bercak hitam pada dinding tabung lampu. Konstruksi lampu incandescent dapat dilihat pada Garnbar 2.4.
Pada setiap lampu incandescent terdiri atas beberapa bagian utama yakni
bulb, base, dan filament.
A. Brass Base - Pada bagian ini berfungsi sebagai tempat masuk lampu pada soket, bagian ini didesain agar tidak meleleh atau tidak korosi akibat arus listrik yang mengalirinya.
B. Filament Siem Base - Pada bagian ini terbuat dari kaca yang berfungsi sebagai pembungkus dasar filament kawat sebagai isolator serta sebagai pondasi berdirinya kawat filament, kaca yang dimaksudkan adalah kaca yang memiliki ketahanan panas yang tinggi dan tidak mudah pecah.
C. Filament Stem - berfungsi sebagai penopang filament kawat dan
menjaga posisi filament kawat sehingga dapat tetap tegak berdiri, sehingga perfonna !ampu tetap terjaga.
D. Lamp Gases - gas murni yang digunakan untuk mengisi ruang udara
didalam tabung kaca.
E. Filament Support - pada bagian ini berfungsi sebagai penyangga
filament kawat agar tidak bersentuhan antar bagian, terdiri atas lima sampai enam kawat penyangga.
Lampu Incandescent memiliki rnasa aktif antara 750 hingga 1000 Liam] dengan temperature tabung umumnya terlalau panas untuk disentuh, yakni 2700
[kelvin], dan standart cahaya yang dihasilkan antara 5 hingga 20 [lumens/watt].
Tetapi kebanyakan aplikasinya, lampu ini diletakkan jauh dari kemungkinan terjadinya kontak fisik dengan manusia.3
Penggunaan larnpu incandescent banyak digunakan untuk penerangan pada rumah tinggal, dekorasi dan hotel karena proses pemasangannya yang mudah, serta dapat diletakkan pada berbagai posisi · dan waktu start dan warm up
berlangsung dalam waktu yang bersamaan serta dapat diaplikasikan dimmer yakni pengaturan intensitas nyala lampu.
Pada sebuah rangkaian lampu fluorescent umumnya terdiri dari beberapa bagian komponen, salah satunya lamp holder :
Model lamp holder yang paling banyak digunakan adalah model lurus Garn bar 2.5. Konstruksi Lampu Fluorescent
Sumber: Phillps lighting, Phillips TL5 lamps, 29 oktober 2005. (H llp:. :·w1rl1'. em·. light i11g. pl1ilips. com/contacts/contavts.shnu. )
"'-.- , ,11 , ..
:~ ...
=w
1
-.u--
-:~~1 · __)
~~•IHIL ... t I 111 ~· •ti O •I I : '"•. •• I ,l. o&o •l•-~--- •;.__--~~-l--~-~-~---.c--==-~==--=----==---..,.,~~ <~' $:,,;;.?.-'S:.:...--~-~-~-~ ... ,,,...,_,
.:!-7J. -~\~-t' ~. - - - s: - -·~-- l I• • • 1 • ~ '"' f I•~· c ~.-... • •11 t I • "rJ•• ~•'tLampu fluorescent lebih dikenal masyarakat Indonesia dengan istilah
lampu TL. Lampu ini dikembangkan sejak tahun 1980, bekerja menggunakan media gas jl.uor untuk menghasilkan cahaya, dimana energy listrik akan membangkitkan gas didalam tabung lampu sehingga akan timbul sinar ultra violet, dari sinar ultra violet itu akan membangkitkan phosphors yang kemudian akan bercampur dengan mineral lainnya yang telah dilukiskan pada tabung !ampu sehingga akan timbu! cahaya. Phosphors didesaiin untuk meradiasikan cahaya putih sehingga sebagian besar lampu model jenis ini berwarna putih. Konstruksi lampu Fluorescent dapat dilihat pada Gambar 2.5.
Lampu fluorescent ini sangat peka terhadap temperature keadaan sekitarnya, karena temperature tabung lampu sangat berpengaruh terhadap cahaya yang akan dihasilkan. Jadi, apabila suhu ruangan terlalu dingin dibandingkan dengan suhu lampu, maka ada kemungkinan lampu jenis ini tidak akan menyala.
Pada umumnya temperature udara minimum pada sebuah lampu bergantung dari
ballast lampu itu sendiri, dan sudah tercantum jelas pada spesifikasi ballast
tersebut. Tidak seperti larnpu jenis incandescent, lampu jenis fluorescent juga akan mengalami panas, namun masih bisa disentuh tanpa terluka.
4 Samuel M. Gold Wasser, Fluorescent lamps, Ballast and Fixtures, 29 juni 2009 H llp://repa i rfag .ece. d rexd .cd u/ sam/ll amp. ht m
DD Diameter tube pada lampu, dinyatakan dengan nominal
delapan untuk setiap [inch]. T8 adalah I [inch], Tl 2 adalah 1,5 [inch],
dan lain-lain.
Penggunaan pada lampu fluorescent ini sangat dekat dengan kehidupan
rnanusia karena banyak digunakan oleh konsumen baik dari masyarakat umum,
komersial dan industri sebagai penerangan. Seiring dengan berkembangnya
T Tubular bulb.
CW;;; Cool white BL/BLB;;; Black light
F Fluorescent lamp. G untuk Germisidal shortwave UV lamp. S Style (bentuk lampu)
Tan pa huruf mengidentifikasikan bentuk normal lurus
mernanjang(norma/ straight tube), C untuk bentuk bulat
(circ/ine).
WW Besar nominal daya lampu dalarn [watt] 4, 5, 8, 12, 20, 30, 40.
CCC - Warna yang dihasilkan (color), dinyatakan dalam bahasa lnggris.
W;;; White WW;;; Warm light
Dimana:
setiap sisi) untuk menghubungkan dengan rangkian pada model ini banyak
digunakan sebagai penerangan pada rumah tangga serta gedung perkantoran.
Ukuran 48 [inch] untuk saat ini rnenjadi ukuran yang palng besar yanga ada pada
penggunaan lampufluorescent, selain itujuga terdapat lamp holder dengan bentuk
U, ataupun lingkaran (circular).
Bentuk standar dari lampu jenis fluorescent ini adalah lurus memanjang
dengan panjang yang bervariasi tergantung dari besar daya yang dihasilkan,
namun ada beberapa bentuk tertentu yang disesuiakan dengan kegunaannya.
Umurnnya lampu fluorescent memiliki label-label yang terdiri dari kombinasi
huruf dan angka yang mengidentifikasikan bentuk, ukuran, serta warna yang
dihasilkan. Secara umum penulisan label-label tersebut mempunyai format ukuran
FSWWCCC-TDD4 (dapat juga bervariasi), contoh penulisan label-label tersebut
Namun beberapa macarn lampu hernat energi ini berbentuk modul terpisah yang terdiri atas tabung lampu dan ballast, sehingga dapat digantikan dengan mudah apabila pada salah satu modul mengalami kerusakan.
Bagian dasar pada lampu hemat energi didesain dengan bentuk uliran seperti lampu incandescent sehingga dapat dengan mudah dipasangkan pada soket-soket lampu incadescent yang sudah terpasang.
Sumber : International Rectifier. power light Reference Design: Compact Ballast, 14 juli 2009. Htlp://w\\'w.irl".com
Garn bar 2.6. Lampu Compact Fluorescent dengan Ballast
i
·I
jaman, lampu fluorescent banyak mengalami perkembangan, beberapa jenis terbaru diperkenalkan dengan perubahan mendasar pada bentuk dan ukuran yang lebih kecil, lebih ringkas serta lebih efisien.
Salah satu bentuk pengembangan tersebut adalah lampu compact
fluorescent atau yang lebih dikenal dengan lampu hemat energi (LHE). Lampu
hemat energi memiliki bentuk yang lebih kecil dan lebih sederhana jika dibandingkan dengan lampu fluorescent. Dikatakan lebih kecil karena ukuran tabung lampu yang digunakan relatif lebih kecil dan lebih sederhana karena umumnya pada sebuah rangkaian lampu ini sudah terdapat ballast yang lebih kecil dan praktis (integral ballast) baik itu magnetis maupun elektronik, dan ballast
tersebut terpasang secara permanen dengan lampu. Garnbar 2.6 dan Gambar 2.7 dibawah ini merupakan lampu compact fluorescent dengan ballast.
s Arnold Edward, Lamps and lighting, Great Britain : The Pitt Man Press, 1983, P191.
Cahaya yang dihasilkan pada lampu fluorescent bergantung dari beban larnpu, besar dissipated area per unit dari tabung lampu, dan tipe dari phosphor yang digunakan dalam tabung. Cahaya terbaik yang dihasilkan oleh lampu adalah pada saat lampu tersebut mencapai suhu kerja, tidak lama setelah lampu dinyalakan. Tetapi setelah 100 [jam] pertama lampu itu berkerja, kualitas cahaya
yang dihasilkan akan menurun sebesar 2% hingga 4%, kemudian pada saat masa kerja lampu mencapai 2000 [jam], kualitas cahaya akan mengalami penurunan yang lebih besar lagi yakni sebesar 5% hingga 10%, bergantung pada rating lampu dan komposisi phosphor yang dipakar'.
Masa kerja dari sebuah lampujluorescent pada umurnnya berakhir ketika emisi material yang terdapat pada salah satu atau kedua elektron habis sehingga tidak mampu rnenghasilkan elektron yang cukup untuk menyalakan lampu. Pada saat lampu bekerja, sejumlah kecil emisi material akan berangsur-angsur habis
pada kedua elektrode lampu, sedangkan pada proses lampu dinyalakan (pada
circuit-start) umumnya mengurangi jumlah emisi material dalam jumlah yang
relatif besar dari kedua elektrode. Sehingga salah satu faktor lain yang dapat memperpendek umur lampu adalah kuantitas dari start lampu, jadi semakin sering
lampu yang dimatikan dan dinyalakan maka akan ·semakin banyak pula emisi material yang akan terpakai dan membuat umur lampu menjadi semakin pendek.
P
=
daya listrik [watt] V=
tegangan kerja [volt) I"' arus yang mengalir [ampere] Dimana:(2.1)
Frckucnsi
Frekuensi harus konstan supaya kualitas daya listrik baik, yaitu 50 [Hz].
Sama halnya dengan tegangan, ferekuensi juga tidak selalu konstan (beban listrik
yang digunakan tidak selalu hidup dengan kata lain beban listrik hidup rnati),
Sehingga suatu saat frekuensi naik dan suatu saat frekuensi turun. Toleransi
frekuensi boleh naik atau boleh turun yang diijinkan adalah ± O, l % - 0,3% [Hz].
Daya Listrik
Daya listrik adalah energi yang dibutuhkan peralatan listrik untuk bekerja
secara normal. Segitiga daya dapat dilihat pada Gambar 2.8. Secara umum rum us
daya listrik adalah sebagai berikut :
P=Vx I
Arus harmonisa dibangkitkan oleh banyaknya pemakaian peralatan
elektronika dalam system tenaga antara lain inverter dan converter yang termasuk
beban-beban nonlinier,
Efisiensi yang terdapat pada [ampu fluorescent untuk menghasilkan cahaya 2 hingga 4 kali lebih besar, dan dengan masa kerja aktif I 0.000 hingga
20.000 [jam] jika dibandingkan dengan lampu incandescent yang memiliki masa kerja aktif 750 hingga l.000 Dam].
Kualitas Daya Listrik
Bentuk gelombang arus dan tegangan jarang keduanya sinusoidal akibat dari harmonisa yang ditimbulkan dalarn system tenaga. Sedangkan syarat-syarat listrik yang balk untuk suatu gedung adalah :
>
Suplai listrik hams kontinyu>
Harmonisa arus dan tegangan kecilTegangan
Tegangan harus konstan supaya kualitas daya listrik di suatu gedung baik. Tetapi pada kenyataan tegangan tidak selalu konstan (beban listrik yang digunakan tidak selalu hidup dengan kata lain beban listrik hidup mati), sehingga dapat menyebabkan tegangan tersebut suatu saat naik dan suatu saat turun.
6 Wildi Theodore, Electrical machines drives and power systems, sperika EnterPrises ltd, New
Jersey: 2002, P137.
Faktor daya
Faktor daya merupakam rasio perbandingan dari daya aktif dengan daya
kompleks. Secara umum faktor daya dapat dituliskan sebagai berikut:
Gambar 2.8. Segitiga Daya
p
3. Daya kompleks
Daya yang ditimbulkan oleh sumber listrik. Daya kompleks mt
dinyatakan dalam [VA].
S = V x I (2. 4)
2. Daya reaktif
Yang dimaksud dengan daya reaktif adalah daya yang diperlukan untuk
pembentukan medan magnet. Daya reaktif ini disalurkan kedalam sistem bersama daya aktif Satuan daya reaktif dinyatakan dalam (Y Ar}.
Q = V x I x sin cp (2.3)
(2.2) P = V X I X COS(jl
Daya listrik terbagi dalam 3 macam yaitu daya aktif, daya reaktif, dan daya nyata.
I . Daya aktif
Yang dimaksud daya aktif adalah daya yang melakukan usaha atau energi yang sebenarnya. Daya aktif selalu mengalir dari sumber ke beban6• Satuan daya aktifdinyatakan dalam [watt}.
Kapasitor
Kapasitor adalah suatu alat listrik yang terdiri dari dua keping konduktor (electrodes) yang dipisahkan oleh suatu medium (dielektrik), dimana ketika diberi tegangan Iistrik dapat menyimpan energy elektrostatis pada sistem tersebut. Medium ini dapat berupa udara, tetapi pada umumnya dapat diisi dengan bahan isolasi (bahan dielektrik) yang ketika diberi tegangan listrik dapat menyimpan energy. Kemampuan bahan dielektrik untuk menyimpan energy elektrostatis disebut permittivity atau dielektrik constan, dan merupakan perbandingan dari energy yang disimpan oleh bahan dielektrik dengan energy yang disimpan jika menggunakan udara.
Kapasitor banyak digunakan dalam industri untuk memperbaiki kualitas dari system listrik, yaitu dengan memperbaiki faktor kerja dari system tersebut. Faktor kerja dari sini berkaitan dengan jenis beban, daya, arus dan tegangan yang timbul dalam suatu system listrik.
Penggunaan kapasitor sebagai ballast akan mengurangi rugi-rugi listrik yang rendah sehingga effisien dapat diperoleh hampir 100%. Kapasitor sulit untuk menjadi panas sehingga terjadinya noise atau suara bissing akan dapat diperkecil. Pada frekuensi yang cukup tinggi keuntungan-keuntungan dapat diperoleh tetapi pada frekuensi rendah, dimana tegangan lampu masih berbentuk gelombang segi ernpat, sehingga kapasitor tidak dapat digunakan karena adanya distorsi dari arus lampu. Ketidaksesuaian kapasitor pada frekuensi rendah juga disebabkan oleh hal- hal yang lain. Salah satu contohnya adalah tegangan Iampu yang berubah secara tidak kontinyu. Hal ini dapat dianggap bahwa perubahan membutuhkan waktu yang singkat, utama tetap konstan sehingga perubahan tegangan ditanggung oleh
kapasitor.
P
=
daya aktif [watt] S=
daya kompleks [VA] Dimana:(2.5)
p Faktor daya I Power Factor=
Manfaat dari penelitian ini adalah
I. Dapat membuat sebuah unit alat frototype yang dapat mengetahui dan atau menghemat energi listrik pada berbagai jenis lampu penerangan khususnya pada lampu jenis TL, dan dapat untuk mengukur besar konsumsi energi listrik dari berbagai jenis lampu dan komputer.
2. Laporan hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai acuan dalam kegiatan
audit energi khususnya dalam perhitungan dan menentukan besar
penghematan energi dari berbagai jenis lampu penerangan dan komputer. Dari hasil laporan audit energi yang benar akan membawa dampak penghematan energi yang optimal.
3.2. Manfaat Penelitian
Tujuan khusus dalam melakukan kegiatan penelitian ini ada!ah:
I. Mernbuat "prototype" unit alat yg dapat pengukur konsumsi energi listrik pada berbagaijenis lampu penerangan dan kornputer,
2. Mengukur berbagai jenis lampu penerangan dan komputer untuk mengetahui besar konsumsi energi listrik yang dapat digunakan sebagai acuan dalam audit energi dalam upaya mengoptimalkan penghematan energi.
3.1. Tujuan Penelitian
BAB
III
Garn bar 4.1 Unit alat pengukur berbagai jenis lampu penerangan
Persiapan alat dimaksudkan untuk mempersiapkan peralatan yang akan dipergunakan untuk mengambil data yang dibutuhkan dalam penelitian, yaitu diperlukan langkah-langkah persiapan sebagai berikut:
a. Pernbuatan, Pernbelian, dan pengadaan peralatan
I. Pernbuatan tempat dudukan berbagai jenis lampu penerangan 2. Alat ukur; ampermeter, voltmeter, wattmeter, dan luxmeter. 3. Pera Iatan; kapasitor, sakelar, berbagai jenis lampu, dan lai-lain, 4. Power Quality Analyzer ( sewa)
4.1. Persiapan Alat:
Metode yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah :
BABIV
Pengambilan data dilakukan pada berbagai jenis lampu penerangan, untuk
jenis lampu yang menggunakan kumparan perlu diperbandingan dengan yang
dilengkapi kapasitor. Untuk mengetahui dan menentukan berbagai potensi
penghematan energi yang dituangkan secara kumulatif, perlu adanya analisa data
dan perhitungan-perhitungan yang didasarkan pada buku-buku referensi, jurnal
dan makalah sehingga didapatkan nilai tertentu dan dituangkan dalam bentuk
tabel dan grafik.
a. Deskripsi Pengujian
Pengumpulan data yang dilakukan dalam tugas akhir ini adalah terdiri dari
I. Membuat model prototipe untuk alat penelitian.
2. Mencatat langsung pada objek yang diteliti dari data-data alat ukur. Serta
spesifikasi dan karakteristik komponen yang digunakan, seperti : lampu
TL dan ballast.
3. Pengukuran pada cahaya dan Perhitungan pada alat yang telah dibuat,
meliputi : tegangan, arus, daya dan power faktor.
Alat ukur yang digunakan untuk pengambilan data pada tugas akhir ini
adalah Voltmeter, ampererneter, dan luxmeter. Alat ukur ini digunakan untuk
mengukur besarnya tegangan, arus, dan cahaya yang keluar dari lampu.
Pada alat ini terdapat 6 lampu TL I 8 [watt] (4 ballast elektromagnetik., 4
ballast elektromagnetik dengan kapasitor, dan 2 ballast elektronik) dan 9 lampu 4.2. Pengambilan dan Pengumpulan Data :
a. Merangkai sistern kelistrikan dengan berbagai alat ukur termasuk
kapasitor,
b. Uji coba kelayakan semua alat ukur yang akan dipergunakan dalam
penelitian, revisi dan perbaikan bila ada yang kurang.
c. Pengambilan data-data untuk penelitian siap dilakukan.
7. Kapasitor
8. Saklar
9. Lampu pijar dan LHE
10. Starter I I. Voltmeter 12. Arnpermeter Keterangan: I. Panel 2. Meja 3. Saklar Utarna 4. Larnpu TL 5. Ballast
elektrornagnetik
hemat energi (LHE) serta 3 lampu pijar yang dirangkai sedemikian rupa. Dimana untuk Iampu TL dipasangkan dengan 3 macam variasi, yaitu lampu TL menggunakan ballast elektromagnetik, lampu TL menggunakan Ballast elektromagnetik dengan kapasitor, dan lampu TL menggunakan ballast elektronik. Yang diukur pada saat hanya I lampu yang menyala.
Hal ini dilakukan 'untuk mempermudah pengambilan data guna mengetahui pengaruh kapasitor terhadap arus dan faktor daya serta perbedaan antara ballast elektromagnetik dengan ballast elektronik. Adapun pertimbangan dalam pemilihan kapasitas kapasitor untuk kondisi resistif sesuai dengan rekomendasi.
Pada lampu hemat energi (LHE) akan dibandingkan 3 macam lampu dengan merk berbeda dan dengan lampu pijar. Hal ini dilakukan untuk mengetahui berapa konsumsi energi pada Jampu hemat energi dan lampu pijar.
Pengukuran untuk setiap kondisi dilakukan sebanyak 3 kali percobaan agar data yang diambil lebih akurat. Dan untuk kondisi yang memakai kapasitor, setelah pengukuran harus menunggu beberapa menit (± I 0 men it) untuk pengosongan kapasitor.
Jumlah sampel yang dilakukan pengujian adalah 6 buah lampu TL, 12 buah lampu pijar kaca bening dan 12 buah lampu pijar kaca bening, 12 buah lampu LHE yang prosedur pengujian alat dilakukan sebagai berikut:
I. Larnpu TL 18 [watt] dengan ballast elektromagnetik.
2. Lampu TL 18 [watt] dengan ballast elektromagnetik+variasi kapasitor. 3. Lampu TL 18 [watt] dengan ballast elektronik.
4. Lampu pijar kaca bening (incandescent) daya 15 [Watt]. 5. Lampu pijar kaca putih (incandescent) daya 15 [Watt]. 6. Lampu hemat energi (LHE) daya 15 (Watt].
Data-data yang telah didapatkan, diselesaikan dengan teknik analisis
berdasarkan buku-buku referensi, jurnal dan makalah sehingga didapatkan nilai
tertentu atau optimal, selanjutnya dituangkan dalam bentuk tabel dan grafik dalam
buku laporan penelitian "Analisis Konsumsi Energi Listrik pada Berbagai Jenis
Lampu dan komputer Dalam Upaya Mengoptimalisasikan Penghematan Energi".
Luaran dari penelitian ini adalah sebuah alat frototype yang dapat
menghemat energi listrik pada berbagai jenis lampu penerangan khususnya pada
lampu jenis TL, dan dapat untuk mengukur besar konsumsi energi listrik dari
berbagai jenis larnpu dan komputer.
4.3. Analisa Data :
Garn bar 4.2. Skema proses metodolagi penelitian
Dapat d1gunak:m sebaga1 acuan dalarn kegiatan konservasl energl
I
Program Pemerlntah tentang penghematanI
energi llstrik dan airI
I
lnstltusl Pemerlntah. swasta, dan masyarakatI
perlu melakukan ttndakan penghernatan energl
I
Salah satu upaya rnolakuk an hemat energl adalah
menggunakan p eralatan yang hemat energl atau
peralatan yang dapat menghemat energi.
Anrara lain pada lampu penerangand:an komputer.
!
Masyarakat kamous oertu melakukan penolitian pada
lampu penerangan, komputer, dan peralatan hemat energ1
'
-
Perlu alat untuk peneliti::in (alat penelltian harus dibuat)Proses Penelitian
I
I
Masyarakat umum penu tahu lampu penerangan yangI
I
Analisa dataI
hemat energi dan alat yang dapat menghemat energiI
Dapat menentukan
Bes ai konsumst energi hstl'ik pada berhagal [enls
lampu penerangan dan komputer
Besar penghemalan 1merg1 yang dapat doperolah
dalam menggunakan peralatan tersebut
I
Merk Daya Aktif [watt] No Ballast Tan pa 3.5 [µF] 4 [µF] 4.5 [µF] 5 [µF] Kapasitor 1 Phillips 27.72 11.165 11.935 12.166 13.09 2 Os ram 26.95 11.55 11.935 11.935 12.705
Daya Aktif (Watt)
Daya yang melakukan usaha atau energi yang sebenarnya. Dengan data
perhitungan yang ada, rnaka grafik konsumsi daya dapat dilihat pada Gambar 5.1
dan grafik 5.1.
Tabel 5.1 Daya AktifTerhadap Ballast Elektromagnetik dan Kapasitor
Garn bar 5.1. Alat yang dibuat untuk penelitian
Pengujian pada larnpu jenis TL (Tube Lamp) daya 18 [W] Menggunakan Ballast Elektromagnetik
Data pengukuran yang ada dapat dibuat grafik konsumsi daya untuk semua merk ballast, untuk analisa daya ada 3 macam daya yang dianalisa yaitu ; daya
aktif, daya reaktif dan daya nyata,
5.1. Pengujian pada Lampu Jenis TL
BABV
kapasitor, daya aktif semakin kecil. Dengan kapasitas kapasitor yang over membuat beban bersifat leading dan factor daya semakin kecil, bila factor daya kecil maka besar daya aktif akan semakin besar sesuai dengan perhitungan.
~ Kapasitor 5 [µF]
P = V . I . Cos cp
=
220(V]. O. I 7[A] . 0.35=
13.09 [watt]Dari data hasil perhitungan terlihat bahwa semakin besar kapasitas
);> Kapasitor 4 [µF] P = V . I . Cos cp
= 220[V].O. I
55[A] .0.35=
11.935 [watt] >:- Kapasitor 4.5 [µF] P = V . l . Cos <p=
220[V].0.158[A]. 0.35 = 12.166 [watt} P=
V. l. Cos o === 220[V]. 0.36[A] . 0.35 = 27.72 [watt]b. Dengan variasi kapasitas kapasitor
);;>- Kapasitor 3.5 [µF]
P
=
V . I . Cos cp= 220[Y].O. l45[A] .0.35
=
11.165 [watt]Analisa perhitungan untuk daya aktif:
a. Pada saat tanpa kapasitor
Gambar 5.2. Diagram Daya Aktif dengan Ballast Elektromagnetik
5 [µF] 4.5 (~tF] T.rnp.1 3.S l~tF] K.>p,1silOI" 0 l 11 Brighl G • M Filh 15 l • Osram 10 30 is
-·-l-
Daya Aktif • Phillips 20 3 Bright G 20.79 8.855 11.55 13.09 16.17 4 M Fith 21.95 11.165 11.55 13.09 15.7851. Daya Reaktif [V Ar]
Dengan melihat data perhitungan daya reaktif terhadap kapasitas kapasitor dapat dilihat jika terlalu kapasitif akan membuat ni!ai daya reaktif semakin besar. Tetapi jika dipasang kapasitor yang sesuai besarnya, maka daya reaktifnya kecil.
Berikut adalah grafik daya reaktif terhadap kapasitas kapasitor pada saat
l> Dengan kapasitor 4.5 [µF] . Ii'~'. nH'
=
{_1 - ll'~} x 100 °-i: ' 347.6 nJ.['= (
l - --) X 100 c~ ., . ._ 792 1:H' = 56.1 c;;~ )> Dengan kapasitor 5 [µF].
w)
nl V= {
1 - --2 r 100 C;r . , ._ l l' . , ' 374 71W= (
1 - --::; ) x 100 °le . 79,_ nW::: 52.7%»
Kapasitor 5 [µFJ W4= V. I. t=
210 [Y]. 0.17 [A].1 O[jam]== 374 [Wh/hari] l> Kapasitor 4.5 [µF] W3= V. I. t = 220[V]. 0.158[A].1 O[jam]
=
347.6 [Wh/hari] }> Dengan kapasitor 4 [µF] . JI',\ :1W= ._
1 -Jt)
x 10:1 c;,: . 3411 1' I I'=
11 1 - - ) x 100 c .• ~ ' 792. . 1'lt' = 36 .9 c.;.Jadi efisiensi energi yang didapat adalah: ;,;. Dengan kapasitor 3.5 [µF] 1 .• '1 lli_\l 1~-~ '' l
=
- -
,.
ll•I ~.;. 'I ' l l' I .v • • 319 \ 11 ll'=
I
l - - I r l 00 c.:- . . . 792) . . 1'W=
39.7 c.;- )> Kapasitor 4 [µF] W2= V. I. t=
220[V]. O. I 55[A]. ! O[jam]=
341 [Wh/hari]Analisa perhitungan untuk konsumsi energi :
a. Pada saat tanpa kapasitor W=V. I .t
=
220 [V] . 0.36 [A]. I 0 [jam]=
792 [Wh/hari]Dengan asumsi t
=
I 0 [jam/hari] b. Dengan variasi kapasitas kapasitor)> Kapasitor 3.5 [µF] W1=V. I. t
=220[Y]. 0.145[A].!O[jam]
);:>- Kapasitor 5 [µF) Q
=
V. I. Sin <p =220[V].O. I 55[A].0.572 = 19.505 [VAr] );:>- Kapasitor 4.5 [µF] Q=
V . I . Sin cp =220[V].O. I 58[A].0.75 I =26.1 [VAr]Analisa data daya reaktif:
I . Pada saat tanpa kapasitor
Q
=
V. I. Sin <p=
220[V] . 0.36[A] . 0.938=
74.29 [V Ar]2. Dengan Variasi Kapasitas Kapasitor ~ Kapasitor 3.5 [µF]
Q = V. I. Sin <p
=
220[V].0.145[A]. 0.28=
8.932 [Y Ar]~ Kapasitor 4 [µF]
Garn bar 5.3. Diagram Daya Reaktif dengan Ballast Elektromagnetik
5 [1-1F) 4.5 [1-1F] 4 [pF] T,rnp,1 3 5 [11F) Kc1µ.i~itor 10 0 .
ri11~ra1
20 tt Bright G ., M F1th • o sram 30 -·llHI
lilll]l
l
t.
11 PhillipsDaya Rea
ktif
Merk Ballast Daya Reaktif [VAr]
No Tanpa Kapasitor 3.5 [µF] 4 [µF] 4.5 [µF] 5 [µF] I Phillips 74.29 8.93 19.51 26.11 31.49 2 Os ram 72.23 9.24 19.51 25.61 30.56 3 Bright G 55.72 7.08 18.88 28.09 38.9 4 M Fith 58.81 8.93 18.88 28.09 37.97
Gambar 5.4. Diagram Daya Nyata dengan Ballast Elektromagnetik S[µF] 4.5 [~1F] 4 [~IF I T.:i11p,1 3.5 [µF] K.:ip•1~itor •Bright G • M F1th • Osrarn 11 Phillips 80 70 60 50 -~
~L
Pl.--
_m_JllllJIH
Jllt-1111_~
Daya NyataDaya Nyata [VA] No Merk Bal last
Tanpa Kapasitor 3.5 [µF] 4 [µF] 4.5 [µF] 5 [µF] I Phillips 79.2 31.9 34.1 34.76 37.4 2 Os ram 77 33 34.l 34.1 36.4 3 Bright G 59.4 25.3 33 37.4 46.2 4 M Fith 62.7 31.9 33 37.4 45.I
Daya yang ditimbulkan oleh sumber listrik. Terlihat bahwa daya nyata sebagai penjumlahan vektor dari daya aktif dan daya reaktif. Berikut adalah Gambar 5.3. grafik daya nyata terhadap kapasitas kapasitor pada saat lampu menyala:
Tabel 5.3 Daya Nyata Terhadap Ballast Elektromagnetik + Variasi Kapasitor 3. Daya Nyata [VA)
Dari data hasil perhitungan terlihat bahwa pemberian kapasitas kapasitor yang sesuai (menjadi mendekati resistif) dapat mengurangi daya reaktif yang diserap. Tetapi pemasangan kapasitor yang berlebihan menyebabkan beban menjadi leading dengan daya reaktif menjadi semakin besar.
= 3 l.49 fVArl =220[V].O. I 7[A] . 0.842
4. Efek Pemasangan Kapasitor
Dengan menggunakan persamaan 2.6 besarnya nilai kapsitor yang bisa menaikkan faktor daya lampu sesuai dengan yang diinginkan dapat diketahui. Misalnya, selama ini PF dari sebuah ballast elektrornagnetik
=
0.35, sedangkan standart yang ditetapkan adalah PF min 0.85-1. Maka dengan menggunakanpersamaan dapat dicari nilai kapasitor yang sesuai untuk lampu TL 18 [watt].
Berikut ini adalah proses perhitungannya :
Diketahui : P
=
18 [watt] Pfi , 0,35 ---t cp1 ""'69,512° ---t tg 69,512°=
2,676 Pf2 = I ---t <p1 = 0 ---t tg 0=
0 V=
220 [volt] F=
50 [Hz] Ditanya: C""' ?Berdasarkan analisa yang dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa pada saat kondisi resist if (faktor daya mendekati 1) nilai daya nyata paling rendah, karena pada kondisi ini pula nilai daya reaktif yang diserap paling kecil sehingga besarnya hampir sama dengan daya aktif Ketika pemasangan kapasitor berlebihan daya nyata menjadi semakin besar, daya reaktif yang dapat ditirnbulkan juga semakin besar. S= V. I = 220[V] . 0.17[A) = 37.4 [VA] S= V. I = 220[VJ . 0.155[A] .:c: 34.1 [VA] S=V. I = 220[V] _ O. l 58[A] = 34.76 [VAJ ~ Kapasitor 5 [µF] S= V. I = 220[V] . 0.145[A] =31.9 (VA] ~ Kapasitor 4 [µF] ~ Kapasitor 4.5 [µF] S=V. I
=
220[V] . 0.36[A] = 79.2 [VA]2. Dengan variasi kapasitor ~ Kapasitor 3.5 [µF] Analisa data daya nyata :
Diketahui : P = 18 [watt] Pf1=0,35 -<p1=69,512° -tg69,512°=2,676 C
=
4 [µF] V = 220 [volt]=
• Hasil Perhitunganb) Berikut analisa hasil perhitungan untuk penggunaan kapasitor 4 [µF] r 3135 X 18 ::~.O 76 - r:g i.p:) 3.5 ~({
=
.
220· 169.~00 = 57.330 :~.676-~a~-·, ...-
"' 2.::155=
~.6 76 - ~g <P: t£ rf}:=
2.955 __:_ 2.676 t£ r.p:=
0.279 'P: = l~.~tl~ Cos o-. =0.96 3185 .\' p (tP.<.?1 - t.Q<.i':) 1·: C= Diketahui : P = 18 [watt] Pf1 =0,35 --. <pi= 69,512° - tg 69,512° = 2,676 C = 3.5 [µF] V=
220 [volt] F = 50 (Hz] Ditanya : PF2 ?? Jawab: • Hasil Perhitungan:Analisa Perbandingan Faktor Daya Terhadap Kapasitas Kapasitor dengan Hasil Perhitungan Sesuai persamaan 2.6 dapat dihitung nilai PF yang didapat dari
pemasangan kapasitor.
a) Berikut anal isa hasi I perhitungan untuk penggunaan kapasitor 3.5 [µF]
C
=
3185 :: P (tg.p1 - t9(():) • T •:c =
3185 x 13 (2,676 - 0) 220=c
=
3185 x 18 x 2.676.+a-too
c =
3.169 [~iF)Maka pemilihan penggunaan kapasitor untuk keadaan mendekati
kapasitasnya adalah 3.5 [µF] dan untuk keadaan mendekati kapasitif adalah 5 [µF].
Diketahui : P
=
18 [watt] Pf1=
0,3 5 -+ cp1 = 69,512° -+ tg 69,512°=
2,676 C"" 5 [µF] V = 220 [volt] F=
50 [Hz] Ditanya: PF2?? Jawab: • Hasi! Perhitungan 318 5 ::: 18 : 2.6 76 - ! 9v-)
+.5 !iF=
1 '.'l, -_.:l-
217.:300 = 5!.330 :2.676 - ':g w.:: 3.199=
2.676 - ':9 l.P: tg.p,: - J.799 - ~.(;7tj :g 'P.: = 1.123 cp~ = 48.316' Cos ifi.: = 0.66d) Berikut analisa hasil perhitungan untuk penggunaan kapasitor 5 [µF]
3185 x P (tgt.:>1 - t[J<P:.) t -; C= Diketahui : P
=
18 [watt] Pf1 = 0,35 -+ cp1=69,5l2° -+ tg 69,512° = 2,676 C=
4.5 [µF] V=
220 [volt] F=
50 [Hz] Ditanya : Ph?? Jawab: • Hasil Perhitunganc) Berikut analisa hasil perhitungan untuk penggunaan kapasitor 4.5 [µF]
. C
=
3185 x P (t91.,?1 - tBl.P:) l'.: 3185 x 18 l).676 - tg ({.:) 4~1F=
.., -
_20- 193.6i)O = 57.330 (:2.676 - tg 'P-.:.) 3.377 = 2.676 -to ({}.:
ts;'{).:=
3.3 77 - ~.6 76 t9<P.:=
O.iOl <P.:=
35.03' Co!'().:.=0.818 Ditanya : Pf 2 ?? Jawab:Gambar 5.5. Diagram Power Factor (PF) Terhadap Ballast Elektromagnetik . -- - .... .,_ 1 0.9 0.8 0.7 • Phillip~ 0.G -
1111·
0.5 • Osrarn 0.4 • BrighL G 0.3 0.2 ,. M F1th 0.1 0 3.'> [µF) 4 (11F] 4.5 [~LF] S (~1F) Power Aktif ~Merk Power Factor (Cos cp)
No Ballast 3.5 [µF] 4 [µF] 4.5 [µF] 5 [µF] I Phillips 0.96 0.82 0.66 0.54 2 Os ram 0.95 0.81 0.67 0.57 3 Brighi G 0.97 0.78 0.64 0.5 4 M Fith 0.93 0.8 0.65 0.51
Dari hasil ana!isa faktor daya diatas, maka dapat disimpulkan bahwa nilai Power Factor (PF) a tau faktor daya berubah-ubah sesuai dengan kapasitas kapasitor. Hal ini dapat dilihat pada Garnbar 5.4. tentang perbaikan power faktor.
Tabel 5.4 Power Factor Terhadap Bal last Elektromagnetik dan Kapasitor
3185X18 ~-2.676 - t a tj.) 5 · F - . <:I' - µ - ; '0: _242.000 == 57.330 (2.676 - rg 'IJ:) 4.221
=
.::.676 - ~9 '{):. t;; !1"==
.l_.,.,, -
"l.fi7<i rg 'P:=
1.454 'P: = 57.087' Cos sp-.=
0.5-tNo Merk Ballast [ [ampere] PF p [watt] Lux
I. Phillips 0.08 0.95 16.72 380
2. Gold Star 0.075 0.85 14.025 190 Tabet 5.6 Lampu TL daya [ 18 W] menggunakan ballast elektronik Data Ballast Elektronik
Pada Tabel 5.7 dan Gambar 5.9, dapat diamati bahwa ballast elektronik merk Phillips mempunyai daya yang lebih besar, namun tingkat pencahayaannya masih lebih besar merk Phillips.
Garn bar 5.6. Diagram Tingkat Pencahayaan
5 [~tFJ mB1ightG a M Fil11 111 Osr<1n1
Lux
400r
350 300 250 200 150 100 50 0 T.-1np,1 3.r, [pF) 4 (11 r) 4,S[~tF] K.1p.-i 51 LOI "' Phdli p~.No Merk ballast Tanpa Kapasitor 3.5 [µF] 4 [µF] 4.5 [µF] 5 [µF]
1. Phillips 360 360 360 360 360
2. Os ram 382 382 382 382 382
3. Bright G 305 305 305 305 305
4. M Fith 310 310 310 310 310
Analisa Tingkat Pencahayaan
Penggunaan kapasitor pada lampu TL tidak merubah tingkat pencahayaan. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 5.5 tentang intensitas cahaya.
Hasil Pengujian pada Lampu Hemat Energi (LHE), gambar 5.7 adalah foto saat melakukan pengukuran pada larnpu LHE. Tabel 5.7 dan Gambar 5.8 dapat diamati bahwa masing masing merk lampu mempunyai power faktor diatas 0.85
Garn bar 5.8: Mengukur tingkat pencahayaan dengan Lux-meter
5.2. Pengujian pada Lampu Hemat Energi
b. Merk Gold Star
W=Y.l.t =220[V].0.075 [A]. I Ojjarn] = 165 [Wh/haril a. Merk Phillips W=V.1.t =220[V]. 0.08[A]. I O[jam] = 176 [Wh/hari]
Dengan asurnsi t
=
l 0 [jam/hari]Gambar 5.7. Diagram Lampu TL [ 18 W] menggunakan ballast elektronik ../ Beruku adalah analisa perhitunan konsumsi energi untuk ballast elektronik:
t.ux PF P (W.1\t) I (arupore) 0 •' O.BS - 1~ - O,~S ~ lS.84 -~ .- -?' 100 <' •• so , · ,. , o.a's->~ 250 200 ' 150 • Pliilliµs Gold Star •Gold St ar 400
r
350 ,. 300 I 3805.3. Hasil Pengujian pada Lampu Pijar
Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan yang dapat dilihat pada Tabel 5.9, dapat diamati bahwa pada lampu merk Osram mempunyai besar daya,
Dengan asumsi t
=
10 [jarn/hari] W=V. l .t=
220[V]. O. I 45[A]. I 0 Dam]=
319 [Wh/hari] W=V.l.t =220 [V). 0.3(A]. I 0 [jam]=
660 [Wh/hari] b. Merk Osram a. Merk Phillips W=V .1.t =220[VJ.0.24 [A].1 O[jam]=
528 [Wh/hari] c. Merk China./ Berikut adalah analisa perhitungan konsurnsi energi untuk lampu hemat energi (LHE) : Gambar 5.9. Diagram Konsumsi energi listrik pada LHE [ 18 watt] Lu 111: P (vv.ar r) ?I 5 (.A.Ul l)l'I') • M. Ch11l.J x 3 • F'hllhp~x.3 800. 700 600 500 -100 ~00 200 100 0
No Merk Lampu I
PF
p Lux[ampere] (watt]
I. Phillips x 3 0.24 0.96 50.688 725
2
:
Osrarn x 3 0.3 0.95 62.7 7153. M. China x 3 0.145 0.92 29.348 188
Tabet 5.7 Konsumsi energi listrik pada Lampu Hemat Energi [ 18 watt]
baikjika dibandingkan dengan yang lainnya. Daya yang diukur merk China lebih
W=V.1.t
=220[V]. OJ(A]. l Ojjarn]
== 660 [Wh/hari]
../ Berikut adalah analisa perhitungan konsumsi energi untuk larnpu pijar:
a. Merk Phillips
W::o:V.J.t
=220[V].0.285(A]. I Ouam]
=
627 [Wh/hari] b. Merk OsrarnGarn bar 5.10. Diagram Konsumsi energi listrik pada lampu pijar [25watt]
Lux P (Vll.:tll) 0 100 150 200 ! so Merk China x 3 Osramx 3 Phillips x 3 l'F I [Anvpor}
No Merk Lampu I [ampere] PF P [watt] Lux
l. Phillips x 3 0.285 0.87 54.549 147
2. Osrarn x 3 0.3 0.87 57.42 189
3. M.China x 3 0.27 0.9 53.46 180
Tabel 5.8 Konsumsi energi listrik pada lampu pijar [25watt]
arus yang lebih tinggi, namun pencahayaannya paling tinggi dibandingkan dengan yang lainnya. Bentuk Diagram dapat dilihat pada Gambar 5.1 l.
S.S. Perbandingan Basil Analisa Data pada Berbagai Jenis Lampo Penerangan
Analisa Perbandingan daya pada berbagai jenis lampu terhadap intensitas penerangan (cahaya) dan besar intensitas terhadap daya yang diperlukan.
Ballast Elektromagnetik dengan Ballast Elektronik, larnpu LHE dengan lampu pijar. Gambar S.11. Diagram Analisa Lampu LHE dengan Lampu Pijar
Lux P (VV<.Hl) PF g Phillip~ (Lil[) m Phillips (P1j.'.l() 50.688 S<l.549
mimJ
lOO : 0.24 0.28$ 0.96 0.87 ~ -~ -.._..._.... ..---....--.- 0 ., . - - . ---· ---··----· - --· - - ·1 I \ 725l
! I i r· II
800 i 700 600 500 400 300.
200No ·Merk Lampu I [ampere} PF p [watt] Lux
I. Phillips (LHE) 0.24 0.96 50.688 725
2. Phillips (Pijar) 0.285 0.87 54.549 147
Tabel 5.9. Lampu LHE dan Lampu Pijar
Analisa Perbandingan !ampu LHE 18 [watt] dengan Lampu Pijar 25 [watt]. Tabel 5.10. merupakan data tentang lampu LHE dan lampu Pijar, meskipun berbeda dengan daya yang tercantum pada larnpu, !ampu LHE mempunyai pencahayaan yang jauh !ebik baik.
5.4. Pengukuran pada Lampu Hemat Energi (LHE)
Dengan asumsi t
=
I 0 [jam/hari] W=V.1.t=220[V].0.27[AJ. l OOam]