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).