Upload
others
View
5
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
6
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Sejarah Lampu Penerangan Jalan Umum
[1]
Lampu penerangan jalan umum pertama kali diterapkan pada tahun 1884
di Rumania. Ada sebanyak 731 lampu jalan yang terpasang di jalan-jalan seluruh
pelosok Rumania. Hal ini membuktikan bahwa kebutuhan akan lampu penerangan
jalan umum telah ada sejak dulu kala. Lampu penerangan jalan umum ini
bermanfaat untuk meningkatkan keamanan, terutama terhadap kriminalitas dan
meningkatkan jarak pandang ketika berkendara pada malam hari.
Seiring dengan meningkatnya peradaban manusia, maka kebutuhan akan
lampu penerangan jalan umum pun semakin meningkat. Wilayah perkotaan yang
meluas dan pertumbuhan jumlah jalan raya mengharuskan penerangan jalan untuk
ikut bertambah. Hal ini berdampak besar pada pertambahan kebutuhan listrik.
Saat isu mengenai krisis energi listrik mencuat, lampu penerangan jalan umum
muncul sebagai salah satu objek yang dapat dihemat penggunaan energi listriknya.
Salah satu alternatif yang dapat dilakukan untuk mengurangi penggunaan
energi listriknya adalah dengan mengganti lampu merkuri dengan lampu LED
yang hemat energi. Hal ini diterapkan oleh negara Jepang yang merupakan negara
pertama yang mengaplikasikan LED sebagai lampu jalan di wilayah Osaka pada
awal 2000-an. Penggunaan lampu LED terbukti dapat menekan jumlah konsumsi
listrik sebesar 80% di wilayah tersebut.
Alternatif kedua muncul ketika teknologi solar cell mulai berkembang.
Selain diterapkan di rumah-rumah, solar cell juga diterapkan sebagai sumber
energi alternatif untuk lampu penerangan jalan umum. Penggunaan solar cell
7
sebagai sumber energi untuk lampu penerangan jalan umum tidak lagi
memerlukan suplai listrik dari PLN, karena solar cell memerlukan listrik dari
energi (cahaya) matahari. Jika kedua alternatif ini digabungkan maka akan
menjadi sebuah solusi efektif untuk penghematan listrik lampu penerangan jalan.
2.2 Lampu Penerangan Jalan Umum[2]
Lampu penerangan jalan umum atau yang biasa disingkat LPJU
merupakan lampu penerangan yang dipasang bagi kepentingan umum dan bersifat
publik yang penyalaannya dapat dilakukan secara otomatis dengan menggunakan
photocell ataupun timer. Dimana pada saat matahari terbenam atau saat kondisi
lingkungan sekitar LPJU gelap, maka LPJU akan secara otomatis akan menyala.
Adapun beberapa fungsi penerangan jalan adalah sebagai berikut :
1. Menghasilkan kekontrasan antara jalan dan obyek.
2. Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan pengguna jalan khususnya
pada malam hari.
3. Sebagai alat bantu naviagasi pengguna jalan.
4. Mendukung keamanan lingkungan.
5. Menambah nilai keindahan lingkungan.
LPJU dipasang diberbagai jenis atau kelas jalan dimana
kebutuhannya disesuaikan. Adapun kelas-kelas jalan tersebut adalah sebagai
berikut :
Jalan Trotoar
Jalan trotoar adalah jalur pejalan kaki yang umumnya sejajar dengan
jalan dan lebih tinggi dari permukaan perkerasan jalan untuk menjamin
8
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 dibawah permukaan tanah atau
gunung. Terowongan biasa digunakan untuk lalu lintas kendaraan
(umumnya mobil / kereta api) maupun para pejalan kaki atau pengendara
sepeda sebagai sebuah tembusan dari suatu tempat ke tempat lainnya.
Jalan Simpang Susun
Simpang susun adalah persimpangan tidak sebidang dimana dapat
9
dilakukan perpindahan dari satu kaki persimpangan ke kaki lainnya
melalui akses yang terhubung tidak sebidang.
2.3 Dasar Perencanaan Penerangan Jalan[2]
1. Perencanaan penerangan jalan terkait dengan hal-hal berikut ini :
a. Volume lalu lintas, baik kendaraan maupun lingkungan yang
bersinggungan seperti pejalan kaki, pengayuh sepeda, dll.
b. Tipikal potongan melintang jalan, situasi (lay-out) jalan dan
persimpangan jalan.
c. Geometrik jalan seperti alinemen horizontal dan vertikal, dll.
d. Tekstur perkerasan dan jenis perkerasan yang mempengaruhi pantulan
cahaya lampu penerangan.
e. Pemilihan jenis dan kualitas sumber cahaya / lampu, data fotometrik
lampu dan lokasi sumber listrik.
f. Tingkat kebutuhan, biaya operasi, biaya pemeliharaan, dan lain-lain,
agar perencanaan sisstem lampu penerangan efektif dan ekonomis.
g. Rencana jangka panjang pengembangan jalan dan pengembangan
daerah sekitarnya.
h. Data kecelakaan dan kerawanan di lokasi.
i. Kelas jalan dan standar penerangan.
2. Beberapa tempat yang memerlukan perhatian khusus dalam perencanaan
penerangan jalan, antara lain :
a. Lebar ruang milik jalan yang bervariasi dalam satu ruas jalan.
b. Tempat-tempat dimana kondisi lengkung horizontal (tikungan) tajam.
10
c. Tempat yang luas seperti persimpangan, interchange, tempat parkir, dll.
d. Jalan-jalan berpohon.
e. Jalan jalan yang mempunyai nilai sejarah untuk keperluan nilai estetis.
f. Jalan-jalan dengan lebar median yang sempit, terutama untuk
pemasangan lampu di bagian median.
g. Jembatan sempit / panjang, jalan layang dan jalan bawah tanah
(terowongan).
h. Tempat-tempat lain dimana lingkungan jalan banyak berinteferensi
dengan jalannya.
2.4 Jenis Lampu Penerangan Jalan Umum[2]
Jenis lampu penerangan jalan umum ditinjau dari karakteristik dan
penggunaannya yaitu :
a. Lampu Tabung Fluorescent atau lebih dikenal dengan istilah lampu
TL, bekerja menggunakan merkuri dan gas argon, dimana merkuri akan
berfungsi untuk menghasilkan radiasi ultraviolet. Sinar ultraviolet itu
akan membangkitkan phosphors yang kemudian akan bercampur mineral
lain yang telah dilaburkan pada sisi bagian dalam tabung lampu
sehingga akan menimbul kan 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, sehingga harus menggunakan kapasitor
untuk memperbaiki faktor daya lampu.
11
c. Lampu Sodium Tekanan Rendah (SOX) termasuk dalam kelompok
lampu tabung, sehingga prinsip kerjanya hampir sama dengan yang
lainnya. Perbedaannya hanya menggunakan campuran gas argon, 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 saja lampu ini tidak mampu distart dengan
tegangan nominal 220 volt. Oleh karena itu, 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).
12
Tabel 2.1 Jenis Lampu Penerangan Jalan Umum Ditinjau
Dari Karakteristik Dan Penggunaannya[2]
2.5 Ketentuan Pencahayaan Dan Penempatan
2.5.1 Kualitas Pencahayaan[2]
Cahaya adalah suatu bentuk radiasi energi elektromagnetik yang
dipancarkan dalam bagian spektrum yang dapat dilihat. Cahaya ditentukan
oleh beberapa hal berikut :
13
1. Luminous flux diartikan sebagai fluks cahaya, merupakan jumlah
kekuatan cahaya yang dikeluarka oleh sumber cahaya dalam waktu
satu detik. Fluks cahaya disimbolkan dengan Ф dan memiliki satuan
lumen.
2. Intensity luminous diartikan sebagai intensitas cahaya, merupakan
intensitas pancaran atau kekuatan cahaya yang dikeluarkan oleh
sumber cahaya. Intensitas cahaya menunjukkan distribusi fluks
cahaya yang disimbolkan I dengan satuan candela (cd).
3. Luminance yang diartikan sebagai luminasi, merupakan tingkat
keterangan permukaan suatu benda atau sumber cahaya yang sampai
ke arah pengamat.
Untuk menghitung besar luminasi dapat dicari dengan membagi
intensitas cahaya (I) dengan luas permukaan (A). Persamaannya
sebagai berikut:
(2.1)
Kualitas pencahayaan normal menurut jenis atau klasifikasi fungsi
jalan ditentukan seperti pada Tabel 2.2.
14
Tabel 2.2 Kualitas Pencahayaan Normal[2]
Keterangan :
gl = Emin/Emaks
VD = Lmin/Lmaks
VI = Lmin/Lrata-rata
G = silau (glare)
TJ = batas ambang kesilauan
Kualitas pencahayaan penerangan jalan umum dengan
menggunakan teknologi lampu LED (Light Emitting Diode) ditentukan
seperti pada Tabel 2.3.
15
Tabel 2.3 Kualitas Pencahayaan PJU Dengan Teknologi LED[6]
2.5.2 Pemilihan Jenis Dan Kualitas Lampu Penerangan[2]
Pemiliihan jenis dan kualitas lampu penerangan didasarkan pada :
1. nilai efesiensi
2. umur rencana
3. kekontrasan permukaan jalan dan obyek
2.5.3 Penempatan Lampu Penerangan[2]
Penempatan lampu penerangan jalan adalah susunan penempatan
ataupun penataan lampu antara yang satu dengan yang lain. Penempatan
lampu penerangan sesuai dengan standar yang berlaku dapat dilihat pada
Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Penempatan Lampu Penerangan[2]
16
dimana :
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 perkerasan
s2 = jarak dari tepi perkerasan ke titik penyinaran terjauh
I = sudut pencahayaan / penerangan
Sistem penempatan lampu penerangan ada 2 jenis yaitu :
1. Sistem menerus, yaitu : sistem penempatan lampu penerangan jalan
umum yang kontinyu/menerus disepanjang jalan maupun jembatan.
2. Sistem parsial (setempat),yaitu : sistem penempatan lampu penerangan
jalan umum pada suatu daerah-daerah tertentu sesuai dengan keperluan.
Tabel 2.4 Sistem Penempatan Lampu Penerangan Jalan[2]
Penempatan lampu penerangan jalan harus direncanakan sedemikian rupa
sehingga dapat memberikan :
a. Kemerataan pencahayaan sesuai dengan ketentuan Tabel 2.5
17
Tabel 2.5 Rasio Kemerataan Pencahayaan[2]
Rasio kemerataan pencahayaan (uniformity ratio) adalah perbandingan
harga antara nilai minimum dengan nilai rata-rata atau nilai
maksimumnya dari suatu besaran kuat penerangan atau luminasi pada
suatu permukaan jalan. Uniformity ratio 3 : 1 berarti rata-rata nilai kuat
penerangan / luminansi adalah tiga kali nilai kuat penerangan pada
suatu titik dari penerangan minimum pada permukaan / perkerasan
jalan.
b. Keselamatan dan keamanaan bagi pengguna jalan.
c. Pencahayaan yang lebih tinggi di area tikungan atau persimpangan
dibanding bagian yang lurus.
d. Arah dan petunjuk yang jelas bagi pengguna jalan dan pejalan kaki.
Kriteria besaran-besaran penempatan lampu penerangan jalan umum dapat
dilihat pada Tabel 2.6.
18
Tabel 2.6 Uraian Besaran-Besaran Kriteria
Penempatan Lampu Penerangan[2]
Keterangan :
H = Tinggi tiang lampu (meter)
L = Lebar badan jalan (meter)
2.5.4 Penataan Letak Lampu Penerangan[2]
Di daerah-daerah dengan 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. Pada kondisi seperti ini, pemilihan penempatan lampu
penerangan jalan direncanakan sendiri-sendiri untuk setiap arah lalu lintas.
19
Tabel 2.7 Jarak Antar Tiang Lampu Penerangan Berdasarkan
Tipikal Distribusi Pencahayaan dan Klasifikasi Lampu[2]
1. Rumah Lampu Tipe A
2. Rumah Lampu Tipe B
20
Keterangan :
Rumah lampu (lantern) tipe A mempunyai penyebaran sorotan
cahaya/sinar lebih luas. Tipe ini adalah jenis lampu gas sodium
bertekanan rendah.
Rumah lampu (lantern) tipe B mempunyai sorotan cahaya lebih
ringan terutama yang langsung ke jalan. Tipe ini adalah jenis lampu
gas merkuri atau sodium bertekanan tinggi.
Tabel 2.8 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan[2]
Gambar 2.2 Penempatan LPJU di Kiri / Kanan Jalan
di Jalan Dua Arah[2]
21
Gambar 2.3 Penempatan LPJU di Kiri dan Kanan Jalan
Berselang-seling di Jalan Dua Arah[2]
Gambar 2.4 Penempatan LPJU di Kiri dan Kanan Jalan
Berhadapan di Jalan Dua Arah[2]
Gambar 2.5 Penempatan LPJU di Median Jalan
di Jalan Dua Arah[2]
22
2.6 Pemasangan Rumah Lampu Penerangan
2.6.1 Pemasangan Tanpa Tiang[2]
Pemasangan rumah lampu tanpa tiang adalah lampu yang diletakkan
pada dinding ataupun langit-langit suatu konstruksi, seperti dibawah
konstruksi jembatan, dibawah konstruksi jalan layang atau di dinding
maupun langit-langit terowongan, dll.
Gambar 2.6 Bentuk dan Kontruksi Lampu Tanpa Tiang[2]
2.6.2 Pemasangan Dengan Tiang[2]
a. Tiang Lampu Dengan Lengan Tunggal
Tiang lampu ini pada umumnya diletakkan pada sisi kiri atau
kanan jalan. Tipikal bentuk dan struktur tiang lampu dengan lengan
tunggal seperti diilustrasikan pada Gambar 2.7.
23
Gambar 2.7 Tipikal Tiang Lampu Lengan Tunggal[2]
b. Tiang Lampu Dengan Lengan Ganda
Tiang lampu ini khusus diletakkan dibagian tengah/median jalan,
dengan catatan jika kondisi jalan yang akan diterangi masih mampu
dilayani oleh satu tiang. Tipikal bentuk dan struktur tiang lampu
dengan lengan ganda seperti diilustrasikan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Tipikal Tiang Lampu Lengan Ganda[2]
24
c. Tiang Lampu Tegak Tanpa Lengan
Tiang lampu ini terutama diperlukan untuk menopang lampu
menara, yang pada umumnya ditempatkan dipersimpangan-
persimpangan jalan ataupun tempat-tempat yang luas seperti
interchange, tempat parkir, dan lain-lain. Jenis tiang lampu ini
sangat tinggi, sehingga sistem penggantian/perbaikan lampu
dilakukan dibawah dengan menurunkan dan menaikkan kembali
lampu tersebut menggunakan suspension cable. Tipikal bentuk dan
struktur tiang lampu dengan lengan ganda seperti diilustrasikan pada
Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Tipikal Tiang Lampu Tegak Tanpa Lengan[2]
25
2.6.3 Armatur[2]
Armatur-armatur lampu dapat dibagi menurut beberapa cara, yaitu :
1. Berdasarkan sifat penerangannya.
2. Berdasarkan konstruksinya.
3. Berdasarkan penggunaannya.
4. Berdasarkan bentuknya.
5. Berdasarkan cara pemasangannya.
Bentuk sumber cahaya dan armatur harus sedemikian rupa sehingga tidak
menyilaukan mata. Bayang-bayang harus ada, bayang-bayang diperlukan
untuk melihat benda sewajarnya, dan bayang-bayang itu tidak boleh
terlalu tajam. Konstruksi armatur harus sedemikian rupa sehingga ada
cukup sirkulasi udara untuk menyingkirkan panas yang ditimbulkan oleh
cahaya.
2.7 Analisis Perhitungan Biaya Lampu[7]
Sistem penerangan jalan umum ini karena mengandalkan jaringan milik
PLN, setiap bulannya pemerintah harus membayar tagihan rekening listrik.
Pelanggan publik disingkat dengan P-3/TR.
26
Tabel 2.9 Tarif Tenaga Listrik Untuk Keperluan Kantor Pemerintah
Penerangan Jalan Umum[7]
Berdasarkan pada Keputusan Presiden Nomor 104 tahun 2003, tentang
harga jual tenaga listrik yang disediakan oleh perusahaan perseroan PT.
Perusahaan Listrik Negara yaitu biaya penggunaan lampu merupakan energi
yang diserap lampu dikalikan dengan tarif energi per kWHnya, maka:
Biaya = W x tarif (2.2)
Biaya = (kWh/ ρf) x tarif (2.3)
Biaya = kVAH x tarif (2.4)
Sedangkan untuk penerangan jalan yang tidak memiliki kWh maka dasar
perhitungan tarif menggunakan metode abonemen berdasarkan Keputusan
27
Direksi PLN nomor 022.E/012/DIR/2003 tentang penggunaan tarif P-3. Biaya
pemakaian lampu dihitung berdasarkan Daya per titik lampu dikali dengan
lamanya jam nyala, yaitu 375 jam (12,5 jam x 30 hari) dalam satu bulan. Untuk
perhitungan dayanya lampu pijar digunakan daya terbesar dikelasnya. Berikut
perhitungan daya lampu untuk tarif P-3 untuk LPJU yang tidak termeter dapat
dilihat pada Tabel 2.10 berikut.
Tabel 2.10 Klasifikasi Daya LPJU Untuk Tarif P-3 Tidak Termeter[7]
NO BESARNYA DAYA PER TITIK LAMPU
WATT (W) DAYA TERHITUNG
JENIS LAMPU PIJAR
1 > 25 – 50 W 50 W
2 > 50 – 100 W 100 W
3 > 100 – 200 W 200 W
4 > 200 – 300 W 300 W
5 > 300 – 400 W 400 W
6 > 400 – 500 W 500 W
7 > 500 – 600 W 600 W
8 > 600 – 700 W 700 W
9 > 700 – 800 W 800 W
10 > 800 – 900 W 900 W
11 > 900 – 1000 W 1000 W
JENIS LAMPU PELEPAS GAS
1 10 W – 50 W 100 W
2 50 W – 100 W 200 W
3 100 W – 250 W 500 W
4 250– 500 W 1000
28
2.8 Sel Surya
2.8.1 Pengertian Sel Surya[1]
Jumlah energi yang begitu besar dihasilkan dari sinar matahari,
membuat sel surya atau yang biasa disebut juga solar cell menjadi alternatif
sumber energi masa depan yang sangat menjanjikan. Sel surya juga
memiliki kelebihan menjadi sumber energi yang praktis mengingat tidak
membutuhkan transmisi karena dapat dipasang secara modular disetiap
lokasi yang membutuhkan. Sel surya bekerja berdasarkan efek foto elektrik
pada material semikonduktor untuk mengubah atau mengkonversi energi
cahaya menjadi energi listrik. Sel surya mulai populer akhir-akhir ini, selain
karena mulai menipisnya cadangan energi fosil dan isu global warming,
energi yang dihasilkan juga sangat murah karena sumber energinya berasal
dari radiasi sinar matahari yang bisa didapatkan secara gratis.
Gambar 2.10 Ilustrasi Cara Kerja Sel Surya dengan Prinsip p-n Junction[1]
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 foto elektrik mengindikasikan cahaya merupakan partikel diskrit
29
atau quanta energi. Kualitas cahaya sebagai partikel dan gelombang
dirumuskan dengan persamaan :
(2.5)
dimana :
f = frekuensi pada cahaya (Hz)
λ = panjang gelombang (m)
h = konstanta Planck (6,625 X 10-34 Js)
c = kecepatan cahaya (3 x 108 m/s)
E = energi yang datang berupa bentuk paket-paket foton (joule)
2.8.2 Klasifikasi Sel Surya[1]
Secara sederhana klasifikasi sel surya yang ada hingga saat ini
diilustrasikan pada Gambar 2.11 berikut :
Gambar 2.11 Skema Klasifikasi Sel Surya[1]
30
a. Sel Surya Konvensional (silicon based)
Sel surya berbahan dasar silikon adalah sel surya komersil pertama
yang berhasil dikembangkan. Efisiensi komersilnya saat ini sudah
mencapai 15% sedangkan efisiensi 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 diseluruh dunia. Untuk mengurangi biaya produksi, maka
pengembangan dilakukan dengan meminimalisir material yang
digunakan.
b. 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 serta dye sensitized solar cell.
Adapun beberapa alasan dan konsep dasar dikembangkannya sel
surya dengan konsep baru yang berbeda dari sel surya konvensional
adalah:
1. Meningkatkan efisiensi, antara lain dengan cara :
Thermodinamik, besarnya energi yang diterima dan energi yang
diserap.
Detailed balanced, menyeimbangkan perbedaan fluks partikel.
2. Mengurangi biaya (reduce cost), antara lain dengan cara :
Menggunakan bahan dasar yang lebih murah, sedikit dan efisiensi.
Sistem manufaktur yang lebih murah.
31
2.8.3 Permasalahan Umum Sel Surya[1]
Selain banyaknya keuntungan yang dapat didapatkan dari sel surya,
ada pula kekurangan serta masalah yang ditimbulkan akibat penggunaan sel
surya. Permasalahan 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. Semakin berkurang efisiensinya dicuaca yang berawan,
maka sinar matahari tidak bisa secara optimal terserap oleh sel surya.
b. Jalur Matahari
Jalur pergerakan matahari tidak selalu berada tepat tegak lurus, dan
selalu berubah-ubah seiring dengan waktu. Setiap bagian dunia
mempunyai waktu dan 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 letak sel surya menjadi masalah tambahan untuk
diperhatikan dengan seksama. Sel surya hanya akan menjadi efektif
apabila mendapat sinar langsung dengan arah normal tegak lurus
terhadap permukaan atau dengan kata lain cahaya matahari jatuh
tepat dengan sudut 90° terhadap permukaannya jika dimungkinkan.
Letak pengumpulan sinar matahari hanya efektif hingga 20°, jika
32
semakin jauh dari sudut tegaknya maka akan semakin rendah juga
tingkat penerimaannya. Jika perbedaan sudutnya lebih dari 35°
terhadap sudut tegak maka akan sebagian besar sinar matahari
memantul dari permukaan sel surya. Ruang yang baik untuk
penempatannya pada umumnya berupa landscape yang datar, serta
tidak terhalang pohon atau gedung.
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 (Alternating
Current) atau arus bolak-balik. Hal ini tidak hanya menambah
kerumitan perangkat, tetapi 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.
33
2.9 PJU Menggunakan Solar Cell
2.9.1 Komponen Untuk Instalasi Listrik Sel Surya[5]
Komponen-komponen yang diperlukan untuk instalasi tenaga sel
surya terdiri dari :
1. Panel surya
Panel surya mengkonversikan tenaga matahari menjadi listrik. Sel
silikon (disebut juga solar cells) yang disinari matahari / surya,
membuat photon yang menghasilkan arus listrik. Sebuah solar cell
menghasilkan kurang lebih tegangan 0.5 Volt. Jadi sebuah panel
surya 12 Volt terdiri dari kurang lebih 36 sel (untuk menghasilkan 17
Volt tegangan maksimum). Umumnya menghitung maksimum sinar
matahari yang diubah menjadi tenaga listrik sepanjang hari adalah 5
jam. Tenaga listrik pada pagi-sore disimpan dalam baterai, sehingga
listrik bisa digunakan pada malam hari, dimana tanpa sinar matahari.
Gambar 2.12 Modul / Panel Surya[5]
2. Solar Charge Controller
Solar charge controller berfungsi mengatur lalu lintas dari solar cell
ke baterai dan beban. Alat elektronik ini juga mempunyai banyak
fungsi yang pada dasarnya ditujukan untuk melindungi baterai.
34
Gambar 2.13 Solar Charge Controller[5]
3. Baterai
Baterai berfungsi menyimpan arus listrik yang dihasilkan oleh panel
surya sebelum dimanfaatkan untuk menggerakkan beban. Beban
dapat berupa lampu penerangan atau peralatan elektronik lainnya
yang membutuhkan listrik.
Gambar 2.14 Baterai[5]
2.9.2 Lampu LED ( Light Emitting Diode)[5]
LED (Light Emitting Diode) adalah dioda semi konduktor yang dapat
menyala jika mendapat arus. Biasanya LED ditambahkan dengan reflektor
yang berguna sebagai pantulan dari LED tersebut. Warna cahaya yang
dipancarkan tergantung pada material semikondukting yang digunakan.
35
Lampu LED pada saat ini tidak hanya ditemui sebagai lampu indikator-
indikator peralatan elektronika. Karena lampu LED bisa seterang lampu pijar
bahkan lampu Ostar Lighting LED buatan Osram yang siap dipasarkan dapat
memancarkan cahaya 1000 lumen sehingga cukup untuk menerangi ruangan
dari ketinggian sekitar 2 meter. Lumen merupakan satuan yang menunjukkan
kekuatan cahaya yang dipancarkan. Sebagai gambaran, sebuah lampu pijar 60
watt dapat memancarkan cahaya 730 lumen dan lampu halogen 50 watt
memancarkan 900 lumen. Gambar 2.15 menunjukkan contoh lampu LED
yang dipakai dalam system penerangan tenaga surya.
Gambar 2.15 Lampu LED[5]
Sebagai pengganti lampu, LED sangat potensial selain ukurannya
kecil, LED juga hemat daya sebab efisiensinya tinggi. Ostar Lighting LED
saja menghasilkan 75 lumen per watt dengan arus kerja 350 miliampere.
Rasio perubahan energi listrik menjadi cahaya jauh lebih besar daripada
lampu pijar. Selain itu, untuk membuat LED tidak dibutuhkan logam beracun
timbal atau merkuri sehingga lebih ramah lingkungan. Daya tahannya juga
mencapai 10 kali lipat daripada lampu halogen dan 50 kali lipat dibandingkan
lampu pijar sehingga secara kesleuruhan lebih murah. Namun, selama
bertahun-tahun LED belum digunakan sebagai sumber penerangan ruangan
36
karena tidak dapat menghasilkan cahaya yang terang. Berbagai jenis LED
telah dibuat dan dipakai sebagai lampu latar pada layar ponsel, lampu
indikator berbagai alat elektronik, atau lampu papan reklame.
2.9.3 Sistem Solar Cell Lampu Penerangan Jalan[5]
Prinsip dasar lampu jalan tenaga surya hampir sama dengan lampu
jalan konvensional. Perbedaannya hanya sumber listriknya yang diperoleh
dari energi matahari yang telah disimpan dibaterai. Komponen dari
penerangan jalan solar cell terdiri dari lampu LED, tiang lampu, solar cell
atau photovoltaic module, serta box controller yang didalamnya terdapat
solar charge controller dan baterai.
Gambar 2.16 Lampu Penerangan Jalan Menggunakan Solar Cell[5]
37
Gambar 2.17 Konfigurasi Dasar Sistem Lampu
Penerangan Jalan Solar Cell[5]
Diagram diatas merupakan konfigurasi dasar dari sistem lampu jalan
tenaga surya. Modul surya berfungsi untuk mengubah sinar matahari
menjadi energi listrik DC (arus searah). Energi listrik DC ini kemudian
disimpan dibaterai. Selanjutnya penyimpanan energi ini harus diatur, tidak
boleh diisi berlebihan (over-charged) juga tidak boleh dipakai dengan beban
berlebihan (over-load). Oleh karena itu, harus dipasang alat yang disebut
solar charge control yang bertugas sebagai pengatur lalu-lintas arus pada
baterai dan sebagai pengaman sistem dari kerusakan akibat hubungan
pendek, over charged dan over load.
Listrik yang disimpan dalam baterai adalah arus searah (DC) yang
kemudian akan langsung disalurkan ke lampu LED, namun ada juga sistem
yang mengubah arus searah (DC) menjadi arus bolak-balik (AC) dengan
38
menggunakan inverter untuk menyalurkan energi listrik ke lampu,
dikarenakan lampu yang digunakan memerlukan sumber arus bolak-balik
(AC). Sementara untuk mengontrol hidup dan matinya lampu dapat
menggunakan timer, sensor tegangan ataupun sensor cahaya matahari
(photocell).
2.10 Perbandingan PJU Konvensional Dengan PJU Tenaga Surya[3]
Tabel 2.11 Data Lampu PJU[3]
Keterangan LPJU Konvensional LPJU Solar Cell
Jenis Lampu SON-T LED
Daya 250 watt 30 watt
Tegangan 220 volt 12 volt
Arus 1,42 ampere 2,5 ampere
Warna Cahaya Kuning Putih
Umur 13.000 jam 50.000 jam
Lumen 27.000 lumen 2.500 lumen
Temperatur 2000 K 6000 K
Jenis lampu yang digunakan pada PJU konvensional adalah jenis adalah
jenis lampu SON T sebesar 250 watt untuk jenis lampu yang diletakkan di medan
jalan dua arah (daerah kota). Lama pemakaian lampu pada umumnya dari pukul
18.00 sampai dengan 06.00 atau sekitar 12 jam. Maka untuk besar energi yang
dipakai pada lampu adalah :
Double Ornament PJU Konvensional :
SON T 250 Watt :
Eload = Pload x t = 250 x 12
39
= 3000
= 3 kWh x 2 lampu
= 6 kWh
Biaya dengan asumsi TDL Rp. 1410 /kWh, adalah sebagai berikut:
Biaya 2 lampu jenis SON T 250 Watt :
Biaya = Eload x Rp.1410 = 6 kWh x Rp.1410/kWh = Rp. 8460 /hari
Biaya per bulan = 30 x Rp.8460 = Rp. 253.800
Biaya per tahun = Rp. 253.800 x 12 = Rp. 3.045.600
Biaya per 25 tahun = Rp. 3.045.000 x 25 = Rp. 76.140.000
Tabel 2.12 Data Panel Surya[3]
Keterangan
Jenis Tiang
Double Ornament
Daya Modul (Pnom) 150 Wp
Daya Lampu LED 30 watt
Tegangan Maks (Vm) 18,06 Volt
Arus Maks (Im) 8,15 Ampere
Tegangan tanpa beban (Voc) 21,92 volt
Arus hubung singkat (Isc) 8,5 Ampere
40
Besar Energi pada lampu LED 30 watt adalah :
Double Ornament PJU Tenaga Surya :
LED 30 Watt :
Eload = Pload x t
= 30 x 12
= 360 (Watt.Hour) x 2 lampu
= 720 (Watt.Hour)
= 0,72 kWh (2 lampu)
Mencari efisiensi sel surya dari persamaan , maka harus mencari factor
pengisian (Fill Factor) dengan menggunakan persamaan , yaitu :
Double Ornament
FF = (Vm x Im)
(Voc x Isc)
= (18,06 x 8,15)
(21,92 x 8,5)
= 0,78
Luas permukaan panel surya 150 Wp = 1470 x 670 = 984.900 mm2
= 0,9849 m2
41
Besar intensitas sinar global matahari yang diterima ketika radiasi dalam
keadaaan maksimum (S) sebesar 1000 watt/m2 maka efisiensi sel surya
adalah :
Double Ornament
ȵ = Pout
Pin
= ((Voc x Isc x FF)
(S x F ) )x 100 %
= ((21,92 x 8,5 x 0,78 )
(0,9849 x 1000)) x 100 %
= 14,75 %
Menurut data Badan Meteorologi, Klimatologi dan Geofisika (BMKG),
suhu kota Medan berkisar antara 24oC – 34
oC ketika penyinaran berlangsung.
Dengan ini diperoleh besarnya jumlah sinar global, dimana e = 1, T = 303oK,
dengan lama penyinaran dari 07.00 -17.00 ts = 10 jam adalah :
Jumlah sinar global (wh/m2) / hari = σ.e.T
4.ts = 5,67 x 10
-8 x 1 x (303)
4 x 10
Jumlah sinar global (wh/m2) / hari = 4301,26 (wh/m
2/hari)
Untuk mendapatkan lamanya panel surya mendapatkan sinar matahari
tmodul, dimana maksimum sinar global sebesar 1000 watt/m2/hari adalah :
tmodul = jumlah sinar global (wh/m2/hari) / maksimum sinar global (watt/m
2/hari)
42
tmodul = 4301,26 / 1000
tmodul = 4,30126
Energi yang dihasilkan panel surya adalah :
Double Ornament
Emodul = Pnom x tmodul = 150 x 4,30126 = 645,189 (watt.hour)
Jumlah minimum modul yang digunakan untuk dapat melayani beban (lampu
LED) yang dibutuhkan adalah :
Double Ornament
Jumlah Modul Panel Surya = Eload / Pnom x tmodul
= 720 Wh / 150 Wp x 4 jam
=720 / 600
= 1,2 = 2 modul
Biaya Total pembuatan 1 tiang + Biaya perawatan PJU Solar cell per 25
tahun = Rp.8.900.000 + Rp. 20.000.000 = Rp.28.900.000
Biaya PJU Konvensional per 25 tahun = Rp. 76.140.000
Dari data perhitungan PJU konvensional dan PJU tenaga surya, biaya yang
dikeluarkan untuk LPJU konvensional sudah melebihi biaya PJU tenaga surya.
Perbandingan biaya yang dikeluarkan 25 tahun antara LPJU konvensional
dengan LPJU tenaga surya adalah Rp.76.140.000 : Rp. 28.900.000
43
2.11 Teori Perhitungan Teknis Dan Ekonomis
2.11.1 Perhitungan Teknis[3]
Perhitungan teknis dilakukan terhadap komponen-komponen PJU
yang meliputi lampu dan penerangan, tiang, stang ornamen, penghantar, dan
lain-lain.
2.11.1.1 Lampu Dan Penerangan[3]
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:
(2.6)
dimana :
Eload = energi yang dibutuhkan atau beban (wh/watt.hour)
Pload = daya beban atau lampu (watt)
t = lama pemakaian beban/lampu dalam satu hari (hour)
Dalam merencanakan instalasi penerangan, ada kriteria yang
perlu diperhatikan untuk mendapatkan penerangan yang baik yaitu
memenuhi fungsi supaya mata dapat melihat dengan jelas dan
nyaman. Oleh karena itu, diperlukan beberapa perhitungan
penerangan, diantaranya adalah :
44
a. Intensitas Cahaya
Intensitas cahaya adalah fluks cahaya per satuan sudut
ruang dalarn arah pancaran cahaya yang dapat ditulis dengan
persamaan :
(2.7)
dimana :
= intensitas cahaya (candela)
= fluks cahaya dalam lumen (lm)
= sudut ruang dalam steridian (sr)
b. Luminasi
Luminasi adalah fluks cahaya per satuan sudut ruang
persatuan luas terproyeksi dari arah yang diberikan, atau
intensitas cahaya dari suatu permukaan per satuan luas hasil
proyeksi dari arah yang diberikan seperti tampak pada Gambar
2.18. Luminasi merupakan suatu ukuran terang suatu benda,
luminasi yang terlalu besar akan menyilaukan mata. Besaran ini
mempunyai persarnaan sebagai berikut :
(2.8)
subtitusikan persamaan (2.7), maka :
(2.9)
dimana :
L = luminasi (cd/m²)
45
A = luas bidang (m²)
w = sudut ruang dalam steridian (sr)
Ɵ = sudut antara sinar datang dengan garis normal objek
c. Iluminasi (Intensitas Penerangan)
lluminasi atau intensitas penerangan adalah kerapatan fiuks
cahaya yang mengenai suatu permukaaan, secara matematis
dapat ditulis :
(2.10)
dimana :
E = intensitas penerangan/iluminasi (lux atau lm/m²)
A = luas bidang (m²)
Ø = 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 law). Untuk memastikan
iluminasi diseluruh bagian bidang mencapai syarat minimal yang
harus dipenuhi (seperti yang tertera pada Tabel 2.1 dan Tabel
2.8), digunakan perhitungan metode titik.
46
Gambar 2.18 Perhitungan Iluminasi Metode Titik[3]
Dengan menggunakan diagram intensitas cahaya, maka
perhitungan iluminasi dengan mensubtitusikan persamaan (2.7)
ke persamaan (2.10) menjadi sebagai berikut:
(2.11)
dimana :
subtitusikan persamaan (2.11), maka :
(2.12)
dimana :
β = sudut yang dibentuk oleh sisi depan luminer dengan
garis lurus antara luminer dengan titik yang dituju.
α = sudut yang dibentuk dari garis normal luminer
47
dengan garis lurus antara luminer dengan titik yang
dituju.
h = tinggi sumber cahaya /tiang PJU (meter)
Iα β = intensitas cahaya pada sudut α, β
d. Efikasi Cahaya
Efikasi cahaya adalah perbandingan antar fluks cahaya
yang dihasilkan larnpu dengan daya listrik yang dipakainya,
secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :
(2.13)
dimana :
K = efikasi cahaya (lm/watt)
P = daya lampu (watt)
= fluks cahaya (lumen)
e. Efisiensi Penerangan
Efisiensi penerangan adalah perbandingan antara fluks
cahaya yang dipancarkan oleh armatur atau fluks cahaya yang
sampai ke objek dengan fluks cahaya yang dipancarkan oleh
sumber cahaya atau fluks cahaya awal, dapat ditulis secara
matematis :
(2.14)
dimana :
= efisiensi cahaya penerangan
48
= fluks cahaya yang dipancarkan sumber cahaya (lumen)
= fluks cahaya yang dipancarkan armatur (lumen)
Efisiensi penerangan dapat dihitung melalui perhitungan
indeks ruang atau indeks bentuk (k).
(2.15)
dimana :
k = indeks ruang atau bentuk
p = panjang permukaan jalan (m)
l = lebar permukaan jalan (m)
h = tinggi tiang PJU (m)
Selanjutnya melalui Tabel 2.13 dapat dilihat indeks bentuk (k)
dan efisiensi penerangan maksimum dan minimumnya.
(2.16)
Sistem penerangan yang dipakai untuk penerangan jalan
adalah sistem penerangan langsung.
Tabel 2.13 Efisiensi Penerangan Dari Armatur Penerangan
Langsung PJU Melalui Perhitungan Indeks Ruang (k) [3]
49
Keterangan :
rp = faktor refleksi dinding
rm = factor refleksi bidang pengukurannya
rw = factor refleksi langit-langit
dimana :
warna gelap = 0,1
warna sedang = 0,3
warna muda = 0,5
warna putih dan warna sangat muda = 0,7
2.11.1.2 Tiang Dan Stang Ornament[3]
Tiang merupakan salah satu dari komponen PJU yang
berfungsi sebagai tempat meletakkan lampu (beserta armaturnya),
stang ornamen, panel surya, baterai, dan lain sebagainya seperti pada
PJU tenaga surya.
Untuk menentukan sudut kemiringan stang ornamen, agar titik
penerangan mengarah ke tengah-tengah jalan :
Gambar 2.19 Perencanaan Penerangan Jalan Umum[3]
(a) Tampak atas; (b) Tampak depan
50
(2.17)
(2.18)
dimana :
h = tinggi tiang
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
φ = sudut kemiringan stang ornament
2.11.1.3 Penghantar Listrik[3]
Kabel adalah rakitan satu penghantar atau lebih, baik
penghantar itu pejal atau pintalan yang masing-masing dilindungi
isolasi dan keseluruhannya dilengkapi dengan selubung pelindung
bersama. Dimana pada umumnya bagian-bagian kabel untuk kabel
tegangan rendah adalah:
penghantar
isolasi
lapisan pembungkus inti
pelindung mekanis
selubung luar
51
Pada proses pemasangan instalasi untuk penghantar listrik
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.
b. Kabel yang dipasang dari PHB (Perangkat Hubung Bagi) PJU
ke titik-titik sambung lampu PJU. Biasanya PHB diletakkan
didalam bawah tanah dengan penghantar listrik berupa kabel
tanam.
c. Kabel yang dipasang dari titik sambung lampu PJU menuju
lampu.
Bahan penghantar yang baik adalah tembaga dan alumunium.
Kabel tanah umumnya menggunakan penghantar tembaga, sedangkan
alumunium digunakan untuk penghantar udara. Untuk mengetahui
ukuran luas penampang kabel berpenghantar yang dibutuhkan, maka
digunakan persamaan dibawah ini :
tegangan 3 fasa :
(2.19)
tegangan 1 fasa :
(2.20)
52
persentase jatuh tegangan :
(2.21)
dimana :
A = luas penampang penghantar (m²)
L = panjang penghantar (m)
cos φ = factor daya
p = tahanan jenis logam penghantar
ΔV = drop tegangan (volt)
V = tegangan jala-jala/sumber
% ΔV = persentase drop tegangan
IL = arus beban
Nomenklatur cable 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 aluminium
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
53
2.11.1.4 Pembatas Dan Pengaman Listrik[2]
Pembatas dan pengaman listrik biasanya diletakkan di dalam
suatu box yang disebut PHB (Perangkat Hubung Bagi). PHB
merupakan suatu perlengkapan panel/box untuk mengendalikan dan
membagi tenaga listrik atau mengendalikan dan melindungi sirkuit dan
pengaman listrik. 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 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, maka
digunakan rumus berikut :
(2.22)
Selanjutnya alat yang digunakan sebagai pengaman pada instalasi
PJU adalah menggunakan fuse dengan jenis NH Fuse. Besar
pengaman yang digunakan dapat dihitung dengan rumus :
arus nominal masing-masing fasa :
(2.23)
54
arus rating pengaman :
(2.24)
dimana :
P = besar daya yang digunakan (watt)
In = arus nominal masing-masing fasa (ampere)
Irating = besar arus yang dibutuhkan/arus rating pengaman
(ampere)
VL-N = tegangan fasa-netral (volt)
k = faktor beban lebih
2.11.1.5 Perencanaan Penerangan Jalan Umum Tenaga Surya[3]
Dalam merencanakan photovoltaik sesuai spesifikasinya dan
sesuai SNI (Standar Nasional Indonesia) untuk penerangan jalan, maka
perlu 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 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 SSL (Solid State Lighting), artinya
lampu yang menggunakan kumpulan LED, benda padat, sebagai
sumber pencahayaannya sehingga ia tidak mudah rusak bila
55
terjatuh atau bohlamnya pecah. Kumpulan LED diletakkan
dengan jarak yang rapat untuk memperterang / memperjelas
cahaya. Satu buah lampu ini dapat bertahan lebih dari 30.000
jam, bahkan mencapai 100.000 jam.
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 masukan (Pin).
Daya keluaran (Pout) adalah perkalian antara tegangan waktu
open circuit (Voc) dengan arus short circuit (Isc) dan factor
pengisian / fill factor (FF) dari sebuah modul surya.
besar fill factor sel surya :
(2.25)
efisiensi sel surya :
(2.26)
dimana :
FF = factor pengisian (fill factor)
Vm = tegangan nominal panel surya (volt)
Im = arus nominal panel surya (ampere)
56
Voc = tegangan open circuit panel surya (volt)
Isc = arus short circuit panel surya (ampere)
F = intensitas radiasi matahari yang diterima (watt/m²)
S = 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 besar yang dihasilkan oleh panel surya tersebut
bergantung pada lamanya penyinaran matahari.
Lamanya panel surya mendapatkan sinar :
(2.27)
Dimana untuk mencari jumlah sinar global yang datang yaitu
dengan menggunakan rumus Hukum Stefan-Boltzman, yaitu
besarnya fluks radiasi yang dipancarkan suatu benda setara
dengan pangkat empat suhu mutlak benda tersebut, dituangkan
dalam rumusan sebagai berikut :
(2.28)
Untuk mencari banyaknya sinar global yang datang, yaitu
besarnya fluks radiasi dikalikan lamanya penyinaran dalam satu
hari.
57
(2.29)
dimana :
P = daya (watt)
A = luas (m²)
σ = tetapan Stefan-Boltzman (5,67 x 10ˉ8watt/m²K
4)
e = koefisien emisivitas (0-1)
T = suhu permukaan (°K)
ts = lamanya penyinaran (hours)
energi yang dihasilkan panel surya :
(2.30)
banyak panel surya :
(2.31)
dimana :
tmodul = lamanya panel surya mendapatkan sinar global
(hour/jam)
Emodul = energi yang dihasilkan modul (wh/hari)
Pnom = daya nominal panel surya (watt)
nmin = jumlah minimum modul yang diperlukan
58
Ƞbaterai = 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 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.
(2.32)
dimana :
icc = arus rating solar charge controller (ampere)
Pmaks = banyak panel surya x Pnom (watt)
d. Baterai
Baterai adalah alat penyimpanan tenaga listrik 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).
Berdasarkan periode penyimpanan untuk menentukan total
kapasitas baterai yang diinginkan yaitu sebagai berikut :
59
(2.33)
dimana :
ib = kapasitas baterai (Ah/Ampere.hour)
Vb = tegangan baterai (volt)
DOD = deep of discharge (%)
Emaks = banyak panel surya x Emodul
2.11.2 Perhitungan Ekonomis[3]
Parameter dasar biaya yang mempengaruhi perkiraan ekonomi
PJU tenaga surya dan PJU konvensional adalah :
2.11.2.1 Biaya Investasi[3]
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 dan berdampak jangka panjang untuk
berkesinambungan usaha tersebut. Investasi sering dianggap juga
sebagai modal dasar usaha yang dibelanjakan untuk persiapan dan
pembangunan sarana prasarana, fasilitas usaha termasuk
pembangunan, dan peningkatan sumber daya manusianya.
2.11.2.2 Biaya Operasional[2]
Biaya operasional yaitu biaya yang dikeluarkan dalam rangka
menjalankan aktifitas usaha sesuai dengan tujuan. Biaya ini biasanya
dilakukan secara rutin atau periodik waktu tertentu dalam jumlah yang
60
relatif sama atau sesuai dengan jadwal produksi.
(2.34)
dimana :
TDL = tarif dasar listrik yang diterapkan pemerintah untuk
penerangan jalan (Rp.-/Kwh)
t = waktu pemakaian lampu jalan dalam satu periode
(hours)
Biaya kegiatan operasional dilakukan secara berkala (annuity)
dan akan terus naik biayanya setiap beberapa periode. Jadi untuk
menghitung total keseluruhan biaya operasional PJU konvensional dan
PJU tenaga surya sampai pada waktu periode yang diinginkan, maka
digunakan metode nilai masa depan (future value annuity).
(2.35)
dimana :
FVAn = nilai mendatang (future worth), nilai ekuivalen satu
atau lebih aliran kas (cash flow) pada satu titik yang
didefinisikan sebagai waktu mendatang
A = aliran kas akhir pada periode yang besarnya sama
untuk beberapa periode yang berurutan (annual
worth)
N = jumlah periode pemajemukan
i = tingkat bunga efektif per periode
61
2.11.2.3 BEP (Break Even Point) PJU[3]
Break Even Point merupakan suatu kondisi dimana
perusahaan pada saat itu penghasilan yang diterima sama dengan
biaya yang dikeluarkan dengan mempelajari hubungan antara biaya
tetap, biaya variabel, keuntungan serta volume kegiatan dari komposisi
produk yang diperlukan selama periode tertentu.
Dari pengertian diatas break even point terjadi apabila TR (Total
Revenue / Pendapatan Total) = TC (Total Cost/Biaya Total).