Studi Perencanaan Sistem Penerangan Jalan Dan Taman Dengan Menggunakan Teknologi Surya
SKRIPSI
STUDI PERENCANAAN SISTEM PENERANGAN JALAN DAN TAMAN
DENGAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI SURYA
(Aplikasi Taman Departemen Teknik Elektro dan Halaman Gedung
Administrasi Fakultas Teknik USU)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
FAJAR SIDDIK NASUTION
NIM : 120402009
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Meningkatnya kemajuan dibidang infrastruktur merupakan suatu hal yang
menunjukkan kemajuan suatu daerah. Termasuk dalam hal sistem penerangan
jalan dan taman yang
diharapkan memberikan keindahan, keamanan dan
kenyamanan bagi masyarakat. Dengan kondisi listrik dari PLN yang masih defisit
tentu kita tidak boleh terlalu bergantung suplai dari PLN. Kita diharapkan
memberi solusi dan menemukan alternatif sumber energi yang mudah dan dengan
biaya murah.
Indonesia
yang
berada
digaris
khatulistiwa
diuntungkan
karena
mendapatkan radiasi matahari sepanjang tahun. Radiasi matahari yang diperoleh
secara gratis ini bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi yang dikonversi oleh sel
surya. Untuk wilayah perkotaan seperti halnya wilayah kampus Universtas
Sumatera Utara sumber energi menggunakan sel surya ini merupakan yang paling
memungkinkan dikarenakan pembangkitan energinya bisa dibuat langsung pada
beban sehingga tidak membutuhkan sistem distribusi.
Namun dengan intensitas radiasi matahari rata-rata untuk wilayah Kota
Medan sebesar 3.454,17 Wh/m2/hari, harga energi listrik per kWh dengan
menggunakan sumber energi sel surya ini masih tergolong mahal yaitu sebesar Rp
3.455,19 per kWh.
Kata Kunci : Sel Surya, Penerangan Jalan dan Taman, Radiasi Matahari
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karunianya yang penulis terima setiap saat selama perkuliahan sampai penulisan
skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi syarat
kurikulum Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara dalam menyelesaikan program studi Strata Satu (S-1).
Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian skripsi ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu
dengan penuh ketulusan hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Kedua orang tua, Syahruddin Nasution dan Warsiah, serta abang dan
kakak, Amir Latif Nasution, Khoirul Amri Nasution, dan Nina Syahwarni
Nasution yang telah banyak memberikan dukungan moril dan spiritual.
2. Bapak Ir. Eddy Warman, MT, selaku dosen pembimbing yang telah
banyak membantu penulisan skripsi ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Ir. Surya Hardi, MS, PhD
selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan untuk perbaikan
skripsi ini.
4. Ibu Syiska Yana ST,MT, selaku pembimbing akademik penulis yang telah
memberikan bimbingan, arahan dan motivasi selama perkuliahan.
5. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST., M.Sc., IPM dan Bapak Ir. Arman Sani, MT
selaku ketua dan sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh staf pengajar dan staf administrasi Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Teman – teman satu kontrakan Mohd. Antan Wisuga, Hendra Prayetno,
M. Arif Suhendra, Sudarmin Pasaribu, Febri Ramadhan, Muhammad zein
yang selalu mendukung dan memberi semangat.
8. Teman-teman sepermainan Dody, Ibas, Rino, Fauzi, Junaidi, Ihsan,
Milando, Faisal, Fauzan Muadzah, Irwan yang telah banyak memberikan
pelajaran dan nasehat.
ii
Universitas Sumatera Utara
9. Seluruh teman-teman angkatan 2012 Teknik Elektro FT-USU atas
dukungan, doa, suka dan duka selama perkuliahan.
10. Sahabat-sahabat irfan, abdi, dewi, dedek yang selalu memberi motivasi
bagi penulis.
11. Seluruh mahasiswa Teknik Elektro FT-USU dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan baik dari
segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan juga kesempurnaan skripsi
ini.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga skripsi ini
bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.
Medan,
Desember 2016
Penulis
Fajar Siddik Nasution
NIM. 120402009
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................... i
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1
Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2
Rumusan Masalah ....................................................................... 2
1.3
Tujuan Penelitian ........................................................................ 2
1.4
Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.5
Manfaat Penulisan ....................................................................... 2
BAB 2 DASAR TEORI .................................................................................... 3
2.1
Lampu Penerangan Jalan ............................................................. 3
2.1.1 Fungsi Penerangan Jalan .......................................................... 3
2.1.2 Dasar Perencanaan Penerangan Jalan ....................................... 3
2.1.3 Jenis Lampu Penerangan Jalan ................................................. 4
2.2
Jenis atau Kelas Jalan ................................................................ 10
2.3
Ketentuan Penempatan Penerangan Jalan .................................. 11
2.3.1 Kualitas Pencahayaan ............................................................ 11
2.3.2 Rasio Kemerataan Pencahayaan (uniformity ratio) ................ 12
2.3.3 Penempatan Lampu Penerangan Jalan.................................... 13
2.3.4 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan ............................... 15
2.3.5 Penataan Lampu Penerangan Terhadap Tanaman Jalan .......... 16
2.3.6 Pemasangan Rumah Lampu Penerangan ................................ 17
2.4
Sel Surya ................................................................................... 18
iv
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Prinsip Kerja Panel Surya ...................................................... 19
BAB 3 METODE PENELITIAN .................................................................... 22
3.1
Pengambilan Data ..................................................................... 22
3.2
Analisis Teknis ......................................................................... 22
3.2.1 Teori Analisis Data ................................................................ 24
BAB 4 PERENCANAAN DAN PEMBAHASAN .......................................... 37
4.1
Perhitungan Jumlah dan Daya Lampu ....................................... 37
4.2
Menghitung Total Daya yang Diperlukan per Hari .................... 40
4.3
Menghitung Daya Panel Surya yang Dibutuhkan....................... 41
4.4
Menghitung Kapasitas Baterai ................................................... 43
4.5
Solar Charge Controller............................................................. 44
4.6
Perhitungan Luas Penampang Kabel ......................................... 45
4.7
Tiang dan Stang Ornamen ......................................................... 46
4.8
Analisis Biaya ........................................................................... 46
4.8.1 Biaya Investasi ...................................................................... 46
4.8.2 Biaya Perawatan .................................................................... 47
4.8.3 Biaya Operasional ................................................................. 47
4.8.4 Harga Listrik Sistem Penerangan dengan Sel Surya ............... 48
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 49
5.1
Kesimpulan ............................................................................... 49
5.2
Saran ......................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 51
LAMPIRAN ...................................................................................................... 52
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2-1 lampu tabung fluorescent......................................................... 5
Gambar 2-2 Lampu merkuri ........................................................................ 5
Gambar 2-3 lampu sodium tekanan rendah ................................................. 6
Gambar 2-4 lampu sodium tekanan tinggi ................................................... 6
Gambar 2-5 lampu LED .............................................................................. 7
Gambar 2-6 penempatan lampu penerangan jalan ..................................... 14
Gambar 2-7 Penempatan lampu penerangan terhadap tanaman jalan ......... 16
Gambar 2-8 tipikal tiang lampu lengan tunggal ......................................... 17
Gambar 2-9 tipikal tiang lampu lengan ganda ........................................... 18
Gambar 2-10 Panel surya .......................................................................... 19
Gambar 3-1 Flowchart penelitian .............................................................. 23
Gambar 3-2 Tiang Penerangan Jalan ......................................................... 34
Gambar A-1 Denah kampus USU ............................................................. 52
Gambar A-2 Tiang dan sudut kemiringan stang ornamen .......................... 53
Gambar A-3 Penempatan tiang lampu penerangan jalan ............................ 54
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2-1 Karakteristik dan penggunaan lampu penerangan jalan......................... 7
Tabel 2-2 Kualitas Pencahayaan Normal ............................................................ 11
Tabel 2-3 kuat pencahayaan pada daerah tempat parkir ...................................... 12
Tabel 2-4 Rasio Kemerataan Pencahayaan ......................................................... 13
Tabel 2-5 Sistem penempatan lampu penerangan jalan ....................................... 14
Tabel 2-6 Penataan letak lampu penerangan jalan .............................................. 15
Tabel 2-7 Tinggi pemangkasan pohon terhadap sudut di bawah cahaya lampu ... 16
Tabel 3-1 Efisiensi Penerangan untuk berbagai indeks ruang ............................. 26
Tabel 4-1 Data Lampu yang digunakan .............................................................. 37
Tabel 4-2 Intensitas radiasi matahari wilayah Medan Tahun 2016 ...................... 41
Tabel 4-3 Data panel surya 120 WP ................................................................... 42
Tabel 4-4 Spesifikasi baterai Flat Plate Gel 84 Ah ............................................. 44
Tabel 4-5 Spesifikasi Solar Charge Controller.................................................... 44
Tabel 4-6 Daftar harga material beserta instalasi ................................................ 46
vii
Universitas Sumatera Utara
STUDI PERENCANAAN SISTEM PENERANGAN JALAN DAN TAMAN
DENGAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI SURYA
(Aplikasi Taman Departemen Teknik Elektro dan Halaman Gedung
Administrasi Fakultas Teknik USU)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
FAJAR SIDDIK NASUTION
NIM : 120402009
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Meningkatnya kemajuan dibidang infrastruktur merupakan suatu hal yang
menunjukkan kemajuan suatu daerah. Termasuk dalam hal sistem penerangan
jalan dan taman yang
diharapkan memberikan keindahan, keamanan dan
kenyamanan bagi masyarakat. Dengan kondisi listrik dari PLN yang masih defisit
tentu kita tidak boleh terlalu bergantung suplai dari PLN. Kita diharapkan
memberi solusi dan menemukan alternatif sumber energi yang mudah dan dengan
biaya murah.
Indonesia
yang
berada
digaris
khatulistiwa
diuntungkan
karena
mendapatkan radiasi matahari sepanjang tahun. Radiasi matahari yang diperoleh
secara gratis ini bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi yang dikonversi oleh sel
surya. Untuk wilayah perkotaan seperti halnya wilayah kampus Universtas
Sumatera Utara sumber energi menggunakan sel surya ini merupakan yang paling
memungkinkan dikarenakan pembangkitan energinya bisa dibuat langsung pada
beban sehingga tidak membutuhkan sistem distribusi.
Namun dengan intensitas radiasi matahari rata-rata untuk wilayah Kota
Medan sebesar 3.454,17 Wh/m2/hari, harga energi listrik per kWh dengan
menggunakan sumber energi sel surya ini masih tergolong mahal yaitu sebesar Rp
3.455,19 per kWh.
Kata Kunci : Sel Surya, Penerangan Jalan dan Taman, Radiasi Matahari
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karunianya yang penulis terima setiap saat selama perkuliahan sampai penulisan
skripsi ini. Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi syarat
kurikulum Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara dalam menyelesaikan program studi Strata Satu (S-1).
Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian skripsi ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu
dengan penuh ketulusan hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1. Kedua orang tua, Syahruddin Nasution dan Warsiah, serta abang dan
kakak, Amir Latif Nasution, Khoirul Amri Nasution, dan Nina Syahwarni
Nasution yang telah banyak memberikan dukungan moril dan spiritual.
2. Bapak Ir. Eddy Warman, MT, selaku dosen pembimbing yang telah
banyak membantu penulisan skripsi ini.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Ir. Surya Hardi, MS, PhD
selaku penguji yang telah banyak memberikan masukan untuk perbaikan
skripsi ini.
4. Ibu Syiska Yana ST,MT, selaku pembimbing akademik penulis yang telah
memberikan bimbingan, arahan dan motivasi selama perkuliahan.
5. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST., M.Sc., IPM dan Bapak Ir. Arman Sani, MT
selaku ketua dan sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh staf pengajar dan staf administrasi Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
7. Teman – teman satu kontrakan Mohd. Antan Wisuga, Hendra Prayetno,
M. Arif Suhendra, Sudarmin Pasaribu, Febri Ramadhan, Muhammad zein
yang selalu mendukung dan memberi semangat.
8. Teman-teman sepermainan Dody, Ibas, Rino, Fauzi, Junaidi, Ihsan,
Milando, Faisal, Fauzan Muadzah, Irwan yang telah banyak memberikan
pelajaran dan nasehat.
ii
Universitas Sumatera Utara
9. Seluruh teman-teman angkatan 2012 Teknik Elektro FT-USU atas
dukungan, doa, suka dan duka selama perkuliahan.
10. Sahabat-sahabat irfan, abdi, dewi, dedek yang selalu memberi motivasi
bagi penulis.
11. Seluruh mahasiswa Teknik Elektro FT-USU dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan baik dari
segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang membangun demi perbaikan dan juga kesempurnaan skripsi
ini.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga skripsi ini
bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.
Medan,
Desember 2016
Penulis
Fajar Siddik Nasution
NIM. 120402009
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................... i
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. vii
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1
Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2
Rumusan Masalah ....................................................................... 2
1.3
Tujuan Penelitian ........................................................................ 2
1.4
Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.5
Manfaat Penulisan ....................................................................... 2
BAB 2 DASAR TEORI .................................................................................... 3
2.1
Lampu Penerangan Jalan ............................................................. 3
2.1.1 Fungsi Penerangan Jalan .......................................................... 3
2.1.2 Dasar Perencanaan Penerangan Jalan ....................................... 3
2.1.3 Jenis Lampu Penerangan Jalan ................................................. 4
2.2
Jenis atau Kelas Jalan ................................................................ 10
2.3
Ketentuan Penempatan Penerangan Jalan .................................. 11
2.3.1 Kualitas Pencahayaan ............................................................ 11
2.3.2 Rasio Kemerataan Pencahayaan (uniformity ratio) ................ 12
2.3.3 Penempatan Lampu Penerangan Jalan.................................... 13
2.3.4 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan ............................... 15
2.3.5 Penataan Lampu Penerangan Terhadap Tanaman Jalan .......... 16
2.3.6 Pemasangan Rumah Lampu Penerangan ................................ 17
2.4
Sel Surya ................................................................................... 18
iv
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Prinsip Kerja Panel Surya ...................................................... 19
BAB 3 METODE PENELITIAN .................................................................... 22
3.1
Pengambilan Data ..................................................................... 22
3.2
Analisis Teknis ......................................................................... 22
3.2.1 Teori Analisis Data ................................................................ 24
BAB 4 PERENCANAAN DAN PEMBAHASAN .......................................... 37
4.1
Perhitungan Jumlah dan Daya Lampu ....................................... 37
4.2
Menghitung Total Daya yang Diperlukan per Hari .................... 40
4.3
Menghitung Daya Panel Surya yang Dibutuhkan....................... 41
4.4
Menghitung Kapasitas Baterai ................................................... 43
4.5
Solar Charge Controller............................................................. 44
4.6
Perhitungan Luas Penampang Kabel ......................................... 45
4.7
Tiang dan Stang Ornamen ......................................................... 46
4.8
Analisis Biaya ........................................................................... 46
4.8.1 Biaya Investasi ...................................................................... 46
4.8.2 Biaya Perawatan .................................................................... 47
4.8.3 Biaya Operasional ................................................................. 47
4.8.4 Harga Listrik Sistem Penerangan dengan Sel Surya ............... 48
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 49
5.1
Kesimpulan ............................................................................... 49
5.2
Saran ......................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 51
LAMPIRAN ...................................................................................................... 52
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2-1 lampu tabung fluorescent......................................................... 5
Gambar 2-2 Lampu merkuri ........................................................................ 5
Gambar 2-3 lampu sodium tekanan rendah ................................................. 6
Gambar 2-4 lampu sodium tekanan tinggi ................................................... 6
Gambar 2-5 lampu LED .............................................................................. 7
Gambar 2-6 penempatan lampu penerangan jalan ..................................... 14
Gambar 2-7 Penempatan lampu penerangan terhadap tanaman jalan ......... 16
Gambar 2-8 tipikal tiang lampu lengan tunggal ......................................... 17
Gambar 2-9 tipikal tiang lampu lengan ganda ........................................... 18
Gambar 2-10 Panel surya .......................................................................... 19
Gambar 3-1 Flowchart penelitian .............................................................. 23
Gambar 3-2 Tiang Penerangan Jalan ......................................................... 34
Gambar A-1 Denah kampus USU ............................................................. 52
Gambar A-2 Tiang dan sudut kemiringan stang ornamen .......................... 53
Gambar A-3 Penempatan tiang lampu penerangan jalan ............................ 54
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2-1 Karakteristik dan penggunaan lampu penerangan jalan......................... 7
Tabel 2-2 Kualitas Pencahayaan Normal ............................................................ 11
Tabel 2-3 kuat pencahayaan pada daerah tempat parkir ...................................... 12
Tabel 2-4 Rasio Kemerataan Pencahayaan ......................................................... 13
Tabel 2-5 Sistem penempatan lampu penerangan jalan ....................................... 14
Tabel 2-6 Penataan letak lampu penerangan jalan .............................................. 15
Tabel 2-7 Tinggi pemangkasan pohon terhadap sudut di bawah cahaya lampu ... 16
Tabel 3-1 Efisiensi Penerangan untuk berbagai indeks ruang ............................. 26
Tabel 4-1 Data Lampu yang digunakan .............................................................. 37
Tabel 4-2 Intensitas radiasi matahari wilayah Medan Tahun 2016 ...................... 41
Tabel 4-3 Data panel surya 120 WP ................................................................... 42
Tabel 4-4 Spesifikasi baterai Flat Plate Gel 84 Ah ............................................. 44
Tabel 4-5 Spesifikasi Solar Charge Controller.................................................... 44
Tabel 4-6 Daftar harga material beserta instalasi ................................................ 46
vii
Universitas Sumatera Utara