Perbandingan Teknis Dan Ekonomis Penggunaan Penerangan Jalan Umum Solar Cell Dengan Penerangan Jalan Umum Konvensional

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

Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si NIP : 1954 0531 1986 011 002 NIP : 1954 0531 1986 011 002

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 kepada :

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 mendukung penulis.

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

Daniel Bimbingan Limbong NIM. 080402065

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 4.10 Harga Keseluruhan Material dalam satu Tiang dari PJU Konvensional ... 68

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

Tabel 4.18 Biaya Pengeluaran PJU Solar Cell Sampai pada Tahun ke-10 ... 76

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Peraturan Pemerintah Daerah Kota Medan Terhadap Pajak Penerangan Jalan (PPJ) ... 84

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 Negara) sudah habis dalam penggunaanya. Selain itu juga karena persediaan

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 instalasi penerangan jalan

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 konvensional.

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 tugas akhir.

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 PJU solar cell dan konvensional, perhitungan ekonomis PJU solar cell

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 Perusahaan Listrik Negara (PLN) milik pemerintah Indonesia.

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 mendominasi hingga 86% pasar sel surya di seluruh dunia.

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 valensi dari suatu material.

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. Masalah – masalah tersebut diantaranya adalah :

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 90o_{terhadap 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 umumnya berupa lansekap yang datar, serta tidak terhalang pohon atau gedung.

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 sebagai sebuah tembusan dari suatu tempat ke tempat lainnya.

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

6:1 3:1

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 panjang jarak tertentu sesuai dengan keperluannya.

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.

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)

21

Gambar 2.5 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berselang- seling di Jalan Dua Arah

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.

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 phosphors yang kemudian akan bercampur mineral lain yang telah dilaburkan

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 berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi

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);

- 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

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 .

(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,

- Jenis lampu ini sangat baik dan sangat dianjurkan untuk digunakan.

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 dan berhak menikmatinya. Barang publik sendiri memiliki sifat non-persaingan

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.

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 diklasifikasikan dalam 3 (tiga) golongan besar:

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 program pemerintah memerlukan tender, dan sistem yang komnpleks.

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 cell (seperti, panel surya, baterai, solar charge controller, dll)

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 membandingkannya.

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.

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 diperhatikan untuk mendapatkan penerangan yang baik yaitu memenuhi fungsi

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 iii. Iluminasi (Intensitas Penerangan)

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 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 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

0,5 0,28 0,23 0,19 0,27 0,23 0,19 0,27 0,22 0,19 0,6 0,33 0,28 0,24 0,32 0,28 0,24 0,32 0,27 0,24 0,8 0,42 0,36 0,33 0,41 0,36 0,32 0,40 0,36 0,32 1,0 0,48 0,43 0,40 0,47 0,43 0,39 0,46 0,42 0,39 1,2 0,52 0,48 0,44 0,51 0,47 0,44 0,50 0,46 0,43 1,5 0,56 0,52 0,49 0,55 0,52 0,49 0,54 0,51 0,48 0 2,0 0,61 0,58 0,55 0,60 0,57 0,54 0,59 0,56 0,54 2,5 0,64 0,61 0,59 0,63 0,60 0,58 0,62 0,59 0,57 72 3 0,66 0,64 0,61 0,65 0,63 0,61 0,64 0,62 0,60 4 0,69 0,67 0,65 0,68 0,66 0,64 0,66 0,65 0,63

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:

(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 sudah ada menuju panel PJU atau disebut juga kabel induk.

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 NA = kabel jenis standar dengan penghantar alumunium

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 yang disebut PHB (Perangkat Hubung Bagi). PHB adalah panel/box suatu perlengkapan untuk mengendalikan dan membagi tenaga listrik dan atau mengendalikan dan melindungi sirkit dan pemanfaat lsitrik. Berdasarkan ruangan (peletakkannya), PHB terbagi dua yaitu:

a) PHB Pasangan Dalam

PHB yang ditempatkan dalam ruangan bangunan tertutup sehingga terlindung dari pengaruh cuaca secara langsung.

b) PHB Pasangan Luar

PHB yang ditempatkan di luar ruangan bangunan sehingga terkena pengaruh dari cuaca secara langsung.

Alat pembatas yang digunakan adalah MCB (Mini Circuit Breaker) 3 fasa. Untuk mendapatkan spesifikasi MCB yang sesuai, digunakan rumus berikut :

43

Dan alat yang digunakan sebagai pengaman pada instalasi PJU adalah menggunakan fuse dengan jenis NH Fuse. Sedangkan besar pengaman yang digunakan dapat dihitung dengan rumus :

arus nominal pada masing fasa :

(3.19) maka arus rating pengaman :

(3.20) dimana : = besar daya yang digunakan (watt)

= arus nominal pada masing-masing fasa (amper)

= besar arus yang dibutuhkan atau arus rating pengaman (amper) = tegangan fasa-netral (volt)

= faktor beban lebih

3.5.1.5 Perencanaan PJU Solar Cell

Dalam merencanakan photovoltaik sesuai speifikasinya dan sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) untuk penerangan jalan, digunakan perhitungan – perhitungan yang tepat dan sesuai kebutuhan.

a. Lampu LED (Light Emitting Diode)

Secara sederhana, LED didefinisikan sebagai salah satu semikonduktor yang mengubah energi listrik menjadi cahaya. LED merupakan perangkat keras dan padat (solid-state component) sehingga unggul dalam hal ketahanan (durability).

Lampu pijar dan neon tidak berguna lagi setelah bohlamnya pecah, namun tidak demikian dengan lampu LED. Lampu ini merupakan jenis solid-state lighting (SSL), artinya lampu yang menggunakan kumpulan LED, benda padat,

sebagai sumber pencahayaannya sehingga ia tidak mudah rusak bila terjatuh atau bohlamnya pecah. Kumpulan LED diletakkan dengan jarak yang rapat untuk memperterang cahaya. Satu buah lampu ini dapat bertahan lebih dari 30 ribu jam, bahkan mencapai 100 ribu jam.

LED hanya memiliki 4 macam warna yang kasat mata, yaitu merah, kuning, hijau, dan biru. Untuk menghasilkan sinar putih yang sempurna, spektrum cahaya dari warna-warna tersebut digabungkan. Yang paling umum dilakukan adalah penggabungan warna merah, hijau, dan biru, yang disebut RGB. Sampai saat ini, pengembangan terus dilakukan untuk menghasilkan lampu LED dengan komposisi warna seimbang dan berdaya tahan lama.

b. Panel surya

Panel surya adalah alat yang yang terdiri dari sel surya (photovoltaik) yang fungsinya mengubah energi cahaya menjadi menjadi listrik arus searah (DC).

Efisiensi dari sel surya adalah perbandingan daya keluaran (Pout) dan daya masukannya (Pin), daya keluaran (Pout) adalah perkalian antara tegangan waktu open circuit (Voc) dengan arus short circuit (Isc) danfactor pengisian (fill factor, FF) dari sebuah modul surya. maka persamaan rumusnya adalah :

besar fill factor sel surya :

(3.21) maka, efisiensi sel surya :

(3.22) dimana : = faktor pengisian/fill factor

45

= arus nominal panel surya (volt)

= tegangan open cicuit panel surya (volt) = arus short circuit panel surya (volt)

= intensitas radiasi matahari yang diterima (watt/m2) = luas permukaan modul sel surya (m2)

Besarnya energi tersebut adalah besarnya daya nominal (spesifikasi yang tercantum pada panel surya) panel surya dikali dengan lama panel surya mendapatkan sinar matahari. Daya nominal pada panel surya tidaklah dapat diperbesar lagi kecuali panel surya diganti dengan panel surya yang spesifikasi daya nominalnya lebih besar, sehingga untuk mendapatkan energi yang besar yang dihasilkan oleh panel surya tersebut bergantung pada lamanya penyinaran matahari.

Lamanya panel surya mendapatkan sinar :

(3.23) Dimana untuk mencari jumlah sinar global yang datang yaitu dengan rumus Hukum Stefan-Boltzmann : yaitu besarnya fluks radiasi yang dipancarkan suatu benda setara dengan pangkat empat suhu mutlak benda tersebut, dituangkan dalam rumusan sebagai berikut

(3.24) Dan untuk mencari banyaknya sinar global yang datang, besarnya flux radiasi dikalikan lamanya penyinaran dalam satu hari.

(3.25)

= luas (m2)

= tetapan Stefan-Boltzmann (5,67 x 10-8 watt/m2K4) = koefisien emisivitas (0-1)

= suhu permukaan (oK)

= lamanya penyinaran (hours) energi yg dihasilkan panel surya :

(3.26) Sehingga jumlah minimum modul yang digunakan untuk dapat melayani energi pada beban (lampu) yang dibutuhkan, dengan menggunakan persamaan diatas adalah :

banyak panel surya:

(3.27) dimana : = lamanya panel surya mendapatkan sinar global (hour/jam) = energi yang dihasilkan modul (Wh/hari)

= daya nominal panel surya (watt)

= jumlah minimum modul yang diperlukan = efisiensi baterai (%)

c. Solar charge controller

Merupakan peralatan elektronik yang digunakan untuk mengatur arus searah yang diisi dan diambil dari baterai ke beban. Solar charge controller

47

mengatur overcharging (kelebihan pengisian – karena baterai sudah penuh) dan kelebihan voltase dari panel surya.

Ukuran atau rating untuk alat pengontrol aliran masuk dan keluar dari aki ditentukan dalam satuan Ampere, yaitu dengan rumus :

(3.28) dimana : = arus rating solar charge controller (ampere)

= banyak panel surya x Pnom (watt) d. Baterai

Baterai adalah alat penyimpanan tenaga lsitrik arus searah (DC) yang dibangkitkan oleh panel surya. Kapasitas baterai yang tertulis dalam satuan Ah (Ampere hour), yang menyatakan kekuatan baterai, seberapa lama baterai dapat bertahan mensuplai arus untuk beban (lampu).

Maka untuk menentukan total kapasitas baterai berdasarkan periode penyimpanan yang diinginkan sebagai berikut :

( )

(3.29) dimana : = kapasitas baterai (Ah/Ampere.hour)

= tegangan baterai (volt) = deep of discharge (%) = banyak panel surya x

Penerangan jalan umum solar cell adalah penerangan yang menggunakan energi matahari sebagai sumber energi dan energinya dapat dibangkitkan sendiri ataupun sebuah perusahaan. PJU sistem solar cell mempunyai biaya operasi dan perawatan yang rendah dan bahkan terkadang tidak ada pada suatu periode, ini dikarenakan PJU solar cell tidak memerlukan bahan bakar dalam pengoperasiannya. Namun sistem pembangkitannya memerlukan biaya investasi yang sangat besar. Sedangkan PJU konvensional sebaliknya, biaya investasi yang rendah, namun biaya operasionalnya besar dan selalu ada setiap periode.

Adapun parameter dasar biaya yang mempengaruhi perkiraan ekonomi PJU solar cell dan konvensional adalah :

3.5.2.1 Biaya Investasi

Yaitu biaya yang ditanamkan dalam rangka menyiapkan kebutuhan usaha untuk siap beroperasi dengan baik. Biaya ini biasanya dilakukan pada awal-awal kegiatan usaha dalam jumlah yang relatif besar ya berdampak jangka panjang untuk berkesinambungan usaha tersebut. Investasi sering dianggap juga sebagai modal dasar usaha yang dibelanjakan untuk penyiapan dan pembangunan sarana prasarana dan fasilitas usaha termasuk pembangunan dan peningkatan sumber daya manusianya.

3.5.2.2 Biaya operasional

Yaitu biaya yang dikeluarkan dalam rangka menjalankan aktifitas usaha tersebut sesuai dengan tujuan. Biaya ini biasanya dilakukan secara rutin atau periodik waktu tertentu dalam jumlah yang relatif sama atau sesuai dengan jadwal produksi.

49

Biaya operasional pada PJU konvensional sangat bergantung pada TDL (Tarif Dasar Listrik) yang telah ditetapkan pemerintah. Tarif dasar listrik sendiri ditentukan pemerintah melihat kondisi harga dan pasokan BBM (Bahan Bakar Minyak). Untuk menghitung biaya pemakaian listrik PJU konvensional selama satu bulan adalah Eload (Pers 3.21) dikali 30 (banyak hari dalam sebulan) dan dikali besar TDL yang ditetapkan pemerintah untuk penerangan jalan :

(3.30) dimana : TDL = Tarif dasar listrik yang ditetapkan pemerintah untuk

penerangan jalan (Rp –/Kwh)

waktu pemakaian lampu jalan dalam satu periode (hours) Sedangkan pada PJU solar cell, karena biaya bahan bakar tidak ada jadi hanya biaya operasi seperti persediaan air accu (baterai) dan biaya pengawas modul surya (membersihkan panel surya) yang ada.

Karena biaya kegiatan operasional dilakukan secara berkala (annuity) dan akan terus naik biayanya setiap beberapa periode, maka untuk menghitung total keseluruhan biaya operasional PJU konvensional dan solar cell sampai pada waktu periode yang diinginkan, digunakan metode nilai masa depan (future value annuity):

(3.31)

FVAn = A (FVAn/A, i%, N)

dimana : FVAn = Nilai mendatang (future worth),nilai ekuivalen satu atau lebih aliran kas (cash flow) pada satu titik yang didefenisikan sebagai waktu mendatang

dengan PJU Konvensional

Penjelasan Tambahan

Pendapatan (Income) dari hasil penjualan produk (penerangan jalan terhadap masyarakat pemakai jalan)sebenarnya tidaklah ada. Dinas Pertamanan sebagai pelaksana, pengawas dan pembangun PJU mendapatkan sebagian dari APBD (Anggaran Pendapatan dan Belanja Daerah) Pemko (Pemerintah kota) Medan. APBD itulah yang digunakan Dinas Pertamanan untuk membangun, merawat, dan mengoperasikan PJU. Sedangkan APBD Pemko Medan sendiri sebagiannya didapat Pemko Medan dari pajak salah satunya adalah PPJ (Pajak Penerangan Jalan) yang diambil dari masyarakat kota medan ketika pembayaran rekening listrik kepada PLN (Perusahaan Listrik Negara). PPJ diatur oleh Pemko Medan di dalam “Peraturan Daerah Kota Medan No.16 Tahun 2011 Tentang Pajak Penerangan Jalan” terlampir pada Lampiran 3. Dan diandaikan PPJ merupakan pendapatan dari penjualan produk (penerangan jalan terhadap masyarakat pemakai jalan), maka perhitungan pendapatannya tertera di Lampiran 2.

V.1 Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan analisa data, dapat dihasilkan beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem penerangan jalan umum solar Cell pada jalan Ir.H Juanda Medan tidak dapat dikatakan baik seutuhnya, karena = 6,2 lux atau dibawah 11 (seperti tertera pada Tabel 2.5) dan itu tidak sesuai SNI untuk penerangan jalan. Tetapi luminansi dan kemerataan iluminasi pencahayaannya sesuai SNI.

2. Sistem penerangan jalan umum konvensional pada jalan Ir. H Juanda Medan juga tidak dapat dikatakan baik, karena 23,6 lux atau diatas 20 (seperti tertera pada Tabel 2.5), = cd/m2 atau diatas 1,5 (seperti tertera pada Tabel 2.5) dan itu tida ksesuai SNI untuk penerangan jalan. Tetapi kemerataan luminansi dan iluminasi pencahayaannya sesuai SNI.

3. Pemakaian energi untuk beban lampu SON T (250 watt) sebanyak 56 lampu atau 14 kilo watt sebesar 168 Kwh/hari, sedangkan pemakaian energi untuk beban lampu LED (43 watt) sebanyak 56 lampu atau 2,408 kilowatt sebesar 28,896 Kwh/hari,

4. Biaya investasi mendirikan sebanyak 28 tiang PJU dan 56 titik lampu untuk PJU Konvensional adalah Rp 529.474.000,00. Sedangkan biaya investasi untuk PJU Solar Cell adalah Rp 1.122.800.000,00.

sebesar Rp67.703.748,00. Sedangkan biaya operasional PJU Solar Cell untuk satu tahun pertama pengoperasian sebesar Rp 2.000.000,00

6. Biaya perawatan PJU Konvensional selama 10 tahun adalah sebesar Rp 662.642.862,00. Sedangkan biaya perawatan PJU Solar Cell selama 10 tahun sebesar Rp 582.400.000,00

7. BEP (Break Even Point) untuk keseluruhan biaya PJU konvensional melewati keseluruhan biaya PJU solar cell terjadi pada tahun ke-6.

8. PJU solar cell memiliki dan membutuhkan panel surya, lampu LED (43 watt), inverter, solar charge controller, dan baterai sedangkan PJU konvensional tidak memiliki material tersebut. Tetapi PJU konvensional memiliki dan membutuhkan MCB, lampu SON T (250 watt), ignitor, ballast, kapasitor, dan PJU konvensional memerlukan penghantar/kabel NYFGbY yang cukup panjang untuk menghubungkan seluruh penerangan jalan dengan sumber daya dari PLN dan menghubungkan seluruh penerangan kepanel APP, sedangkan PJU solar cell hanya membutuh kan sedikit penghantar untuk menghubungkan dari panel surya ke box panel (baterai, SCC dan inverter) lalu menghubungkan ke lampu.

9. Pada Lampiran 2, pendapatan dari PPJ (Pajak Penerangan Jalan) padatahun 2012 sebesar RP 154.930.539.000 atau Rp 12.910.878.250 perbulan.

V.2 Saran

Adapun saran-saran yang penulis angga pperlu untuk diperhatikan adalah sebagai berikut:

1. Sebaiknya PJU Solar Cell juga dihubungkan dengan sumber energi dari PLN atau dengan energi hybrid (campuran), sehingga apabila panel surya tidak mendapatkan energi matahari beberapa hari atau terjadi kekosongan cadangan energi di baterai.

2. Melihat sedikitnya perawatan untuk PJU Solar Cell dan krisis energi di kota Medan, seharusnya Dinas Pertamanan dan pemko Medan mengubah/mengganti PJU Konvensional menjadi PJU Solar Cell.

3. Besarnya ketetapan PPJ (Pajak Penerangan Jalan) oleh pemko Medan, tidak dibarengi dengan kinerja Dinas Pertamanan yang buruk karena Dinas Pertamanan masih membiarkan sekitar 6.500 titik lampu jalan dalam keadaan padam (menurut berita tribun).

4. Pendapatan pemko Medan dari pengutipan PPJ pada masyarakat (padatahun 2012) sebesar RP 154.930.539.000, seharusnya digunakan kembali untuk perawatan PJU dan pendirian/pergantian akan PJU Solar Cell atau untuk anggaran belanja Dinas Pertamanan saja, agar tidak ada lagi alasan Dinas Pertamanan terhadap kinerja yang buruk.

5. Untuk penelitian selanjutnya disarankan untuk mencoba membandingkan teknis dan ekonomis PJU solar cell atau pemakaian solar cell yang lain secara terpisah (seperti pada jalan Ir. H Juanda Medan) dengan PJU solar cell atau pemakaian solar cell yang lain secara terpusat (seperti penerangan jalan di UGM).

DAFTAR PUSTAKA

1. Handini, Wulandari. Skripsi – Performa Sel Surya Terensitasi Zat Pewa rna (DSSC) Berba sis ZnO Dengan Va riasi Tingkat Pengisian Dan Besar Kristalit TiO.Universitas Indonesia. Jakarta. 2008

2. Suryatmo, F. Teknik Listrik Instalasi Penerangan Dan Daya, P.T Rineka Cipta. Jakarta. 2008.

3. Wibawa, Unggul & Darmawan, Andy. Jurnal EECIS – Penerapan Sistem Photovoltaik Sebagai Supply Daya Listrik Beban Pertamanan. Jakarta. 2008.

4. Faisal M, Al Fattah. Thesis – Analisa Daya dan Heat pada Metode Efisiensi Sel Surya Sebagai Energi Alternatif Ramah Lingkungan, Pascasarjana Manajemen Universitas Sumatera Utara. Medan. 2008. 5. Ginting, Noel Fransiskus. Skripsi – Studi Pengkajian Pembangkit Tenaga

Listrik Mikro da ri Sel Surya di Daerah yang Tidak Dijangkau PLN.

Universitas Sumatera Utara. Medan. 2009.

6. Giatman, M. Ekonomi Teknik. PT Raja Grafindo. Jakarta. 2005.

7. Buresch, Mathew. Photovoltaic Energy Systems. McGraw-Hill Inc. New York. 1983.

8. Mantell, C.L. Batteries and Energy System. Edisi kedua. McGraw-Hill Inc. New York. 1983.

9. Standar Na sional Indonesia – Spesifikasi Penera ngan Jalan Di Ka wasan Perkotaan. Badan Standardisasi Nasional (BSN). 2008.

10.Hasan, Hasnawiyah. Jurnal Riset dan Teknologi Kelautan –

Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya Di Pulau Saugi. Universitas Hasanuddin. Makassar. 2012.

11.Wasiyono, Joy Sopater. Skripsi – Studi Ekonomi Meterisasi Penerangan Jalan Umum Kota Medan. Universitas Sumatera Utara. Medan. 2010.

12.

http://tenagasuryaku.com/2012/02/02/cara-memasang-kontrukso-lampu-jalan-led-tenaga surya/

13.http://sumut.bps.go.id/?qw=stasek&ns=06&hal=3

14.

http://www.harianandalas.com/Berita-Utama/PLN-Tak-Kutip-Lagi-PPJ-10-Persen

15.http://www.pln.co.id

16.http://id.wikipedia.org/

17.http://www.bi.go.id/en/moneter/bi-rate/data/Default.aspx (7,646)