6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 State of The Art Review

Pada tugas akhir ini dicantumkan hasil penelitian yang telah dilaksanakan

dilaksanakan terlebih dahulu tentang penerapan penerangan jalan umum

menggunakan solar cell sebagai berikut : Ega Kusumayogo, yakni pada penelitian

yang berjudul “Analisis Teknis dan Ekonomis Penerapan Penerangan Jalan

Umum Solar Cell Untuk Kebutuhan Penerangan Di Jalan Tol Darmo Surabaya”

yang diterbitkan pada jurnal Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya tahun 2013, Pada penelitian ini dilakukan analisa mengenai

perencanaan lampu penerangan jalan umum solar cell dari segi teknis meliputi

penentuan jenis tiang, jumlah titik lampu, jenis lampu, dasar penerangan, dan

pengaturan penerangan. Dari segi ekonomis meliputi perhitungan biaya

penggantian PJU dan biaya oprasional selama menyala satu bulan. Selain itu

penelitian telah pula dilakukan oleh Donny T B Sihombing, yakni pada penelitian

yang berjudul “Perencanaan Sistem Penerangan Jalan Umum dan Taman di Areal

Kampus Usu dengan Menggunakan Teknologi Tenaga Surya (Aplikasi di Areal

Pendopo dan Lapangan Parkir)” yang diterbitkan pada jurnal Departemen Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatra Utara tahun 2013, Pada penelitian

ini dilakukan perencanaan sistem penerangan jalan umum dan taman di areal

kampus Universitas Sumatra Utara menggunakan solar cell, dari perencanaan ini

didapatkan hasil Penerangan Jalan Umum dengan menggunakan tenaga surya

(solar cell) dapat mengurangi konsumsi akan tenaga listrik dari PLN. Setiap hari

dalam 12 jam, daya yang dikeluarkan PLN untuk penerangan umum adalah

sebesar 76,66% sedangkan dengan menggunakan baterai accu 12 Ah adalah

sebesar 23,3% . selain dari Ega Kusumayogo dan Donny T B Sihombing

penelitian ini telah dilakukan oleh Sardono Sarwito, tahun 2010 dengan judul

penelitian “Analisa Teknis dan Ekonomis Penerapan Sel Surya untuk Kebutuhan

Penerangan Jembatan Suramadu” yang diterbitkan pada jurnal Jurusan Teknik

Sistem Perkapalan Institut Teknologi Surabaya, Pada penelitian ini dilakukan

7

analisa dari segi teknis mengenai pencahayaan yang diperlukan pada Jembatan

Suramadu, serta dari segi ekonomis dianalisis tentang biaya investasi peralatan

lampu penerangan jalan solar cell.

2.2 Jalan

Jalan adalah prasarana transportasi darat yang meliputi segala bagian jalan,

termasuk bangunan pelengkap dan perlengkapannya yang diperuntukkan bagi lalu

lintas, yang berada pada permukaan tanah, di atas permukaan tanah, di bawah

permukaan tanah atau air, serta di atas permukaan air, kecuali jalan kereta api,

jalan lori, dan jalan kabel.

2.2.1 Klasifikasi jalan

Jalan di Indonesia menurut Bina Marga (1997) dapat diklasifikasikan

berdasarkan fungsi jalan, kelas beban dan tipe medan yang disusun pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Klasifikasi Jalan Berdasarkan Fungsi, Kelas Beban Dan Tipe Medan

Fungsi Jalan Arteri

Kolektor Lokal

Kelas Jalan I II IIIA IIIB IIIC

Muatan Sumbu

Terberat (ton)

> 10 10 8

Tidak ditentukan

Tipe Medan D B G D B G D B G

Kemiringan

Medan (%) < 3 3-25 >25 < 3 3-25 >25 < 3 3-25 >25

Sumber : Ditjen Bina Marga, 1997

Keterangan :

D :Datar B : Bukit G : Gunung

Fasilitas jalan yang selama ini kita gunakan dibedakan atas beberapa

klasifikas kelas jalan. Berikut ini adalah klasifikasi kelas jalan tersebut: (Hamzah,

2008)

1. Jalan arteri primer: jalur jalan penampung kegiatan lokal dan regional, lalu

lintas padat pada jalan ini adalah lampu dengan 50 lux, menurut SNI 2000.

2. Arteri sekunder: merupakan arteri penampung kegiatan lokal dan regional

sebagai pendukung jalan arteri primer. Dimana kondisi lalu lintas pada jalur

8

ini padat, sehingga memerlukan jenis lampu yang sama dengan arteri primer.

Lux penerangan jalan ini menurut SNI 2000 adalah 50 lux.

3. Kolektor primer: jalur pengumpul dari jalan-jalan lingkungan di sekitarnya

yang bermuara pada jalur kolektor primer, jalan arteri primer maupun

sekunder pada jalan ini diperlukan lampu setingkat dibawah lampu untuk

kolektor primer. Lux penerangan dari kelas jalan ini, menurut SNI 2000

adalah 30 lux.

4. Jalan lingkungan: jalur jalan di lingkungan perumahan, pedesaan atau

perkampungan jalan ini membutuhkan penerangan, yang menurut SNI 2000

adalah 15 lux.

2.2.2 Volume Lalu Lintas

Menurut Sukirman (1999), volume lalu lintas menunjukkan jumlah

kendaraan yang melintasi satu titik pengamatan dalam satu satuan waktu (hari,

jam, menit). Volume lalu lintas yang tinggi membutuhkan lebar perkerasan jalan

yang lebih lebar sehingga tercipta kenyamanan dan keamanan. Volume lalu lintas

harian rata-rata (VLHR) yang dinyatakan dalam satuan mobil penumpang

(smp/hari) merupakan salah satu volume lalu lintas yang umum dipergunakan

untuk menentukan jumlah dan lebar jalur. Berikut ini merupakan penentuan lebar

jalur dan bahu jalan berdasarkan VLHR (Ditjen Bina Marga, 1997).

Tabel 2.2 Penentuan Lebar Jalur dan Bahu Jalan

VLHR Arteri Kolektor Lokal

Smp

/hari Ideal Minimum Ideal

Minimum Ideal Minimum

Jalur Bahu Jalur Bahu Jalur Bahu Jalur Bahu Jalur Bahu Jalur Bahu

<3000 6,0 1,5 4,5 1,0 6,0 1,5 4,5 1,0 6,0 1,0 4,5 1,0

3000-

10000 7,0 2,0 6,0 1,5 7,0 2,0 6,0 1,5 7,0 1,5 6,0 1,0

10001-

25000 7,0 2,0 7,0 2,0 7,0 2,0 Mengacu Pada

Persyaratan Lokal

Tidak ditentukan

>25000 2n x

3,5

2,5 2n x 7,0 2,0 2n x

3,5

2,5

Sumber : Ditjen Bina Marga, 1997

9

2.2.3 Kecepatan rencana

Kecepatan rencana adalah kecepatan yang dipilih untuk keperluan

perencanaan setiap bagian jalan raya seperti : ruas jalan, tikungan, kemiringan

jalan, jarak pandang dan lainnya. Kecepatan yang dipilih tersebut adalah

kecepatan tertinggi menerus dimana kendaraan dapat berjalan dengan aman

(Sukirman, 1999). Berikut ini merupakan VR untuk masing-masing fungsi jalan

dan tipe medan (Ditjen Bina Marga, 1997).

Tabel 2.3 Kecepatan Rencana Sesuai Klasifikasi Fungsi Jalan dan Medan Jalan

Fungsi Jalan Kecepatan Rencana (VR) km/jam

Datar Bukit Gunung

Arteri 70-120 60-80 40-70

Kolektor 60-90 50-60 30-50

Lokal 40-70 30-50 20-30

Sumber : Ditjen Bina Marga, 1997

2.3 Kuat Penerangan

Berdasarkan fungsi dan kondisi jalan maka SNI (2008),

merekomendasikan tingkat intensitas penerangan (iluminansi) yang dibutuhkan

oleh masing-masing jalan sebagai berikut :

Tabel 2.4 Klasifikasi Jalan

Spesifikasi Jalan Kondisi Jalan Klasifikasi

Berkecepatan tinggi, 1 arah dan

mempunyai pemisah jalan :

Jalan Bebas Hambatan

Jalan Utama

Tingkat kepadatan dan kompleksitas

jalan :

Tinggi

Sedang

Rendah

M1

M2

M3

Berkecepatan tinggi, 2 arah : Jalan

Utama

Pengkontrolan, pemisahan, dan

pencampuran lalu lintas :

Kurang Baik

Baik

M1

M2

Jalur-jalur penting distribusi :

Jalan Penghubung

Pengkontrolan, pemisahan, dan

pencampuran lalu lintas :

Kurang Baik

Baik

M2

M3

Jalan-jalan lingkungan / lokal Pengkontrolan, pemisahan, dan

pencampuran lalu lintas :

Kurang Baik

Baik

M4

M5

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008

10

Tabel 2.5 Rekomendasi Intensitas Penerangan Jalan

Klasifikasi Semua Jalan

E ave (Lux)

M 1

M 2

M 3

M 4

M 5

30

20

15

10

7.5

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008

2.4 Lampu Penerangan Jalan Umum

Lampu penerangan jalan adalah bagian dari bangunan pelengkap jalan

yang dapat dipasang di kiri atau kanan jalan serta di tengah (di bagian median

jalan). Fungsi lampu penerangan jalan pada umumnya adalah menerangi jalan

maupun lingkungan di sekitar jalan yang diperlukan termasuk persimpangan

jalan (intersection), jalan layang (interchange, overpass, fly over), jembatan dan

jalan di bawah tanah (underpass, terowongan).

Lampu penerangan yang dimaksud adalah suatu unit lengkap yang terdiri

dari sumber cahaya (lampu /luminer), elemen – elemen optic (pemantul /reflector,

pembias / refractor, penyebar / diffuser). Elemen – elemen elektrik (konektor ke

sumber tenaga / power supply dan lain - lain), struktur penopang yang terdiri dari

lengan penopang, tiang penopang vertikal dan pondasi tiang lampu.

Muhaimin (2001) menguraikan bahwa konsep mendasar dari merancang

sebuah sistem penerangan adalah menentukan jarak tiang penerangan. Dalam

menentukan jarak tiang faktor pemakaian dan faktor kehilangan sangat

berpengaruh. Faktor kehilangan cahaya adalah faktor – faktor yang menyebabkan

menurunnya kualitas pencahayaan pada suatu bidang sehingga mempengaruhi

kualitas dari penerangan itu sendiri. Muhaimin dalam bukunya yang berjudul

teknologi pencahayaan menyatakan bahwa dalam mencari interval lampu

penerangan jalan harus mempertimbangkan faktor kehilangan cahaya dan

menyimpulkan bahwa :

11

Jarak = faktor pemakaian∙faktor kehilangan cahaya∙fluks cahaya

lebar jalan∙kuat penerangan (2.1)

Dari rumus 2.1 di atas faktor pemakaian hanya terdiri atas lama penggunaan

lampu penerangan yaitu selama 12 jam , faktor kehilangan atau lebih dikenal

dengan cahaya light-loss factor (LLF) dipengaruhi 2 faktor yaitu :

1. Penurunan kemampuan sumber penerangan (lampu dan armatur) karena umur

pemakaian.

2. Pengotoran terhadap armaturnya, disebabkan pengotoran atau perubahan sifat

penutup armatur.

Pada tabel 2.1 menunjukkan bagaimana hubungan antara waktu pemakaian lampu

penerangan serta lingkungan tempat dari lampu penerangan jalan tersebut akan

dipasang

Tabel 2.6 Faktor Kehilangan Cahaya Lampu Penerangan Jalan Raya

No.

Lingkungan

Waktu pemakaian (tahun)

1 2 3

1 Sangat bersih 0,98 0,94 0,93

2 Bersih 0,95 0,92 0,90

3 Sedang 0,92 0,87 0,84

4 Kotor 0,87 0,81 0,75

5 Sangat kotor 0,72 0,63 0,57 Sumber : Muhaimin, 2001

Selain 2 faktor yang telah disebutkan dari rumus di atas terdapat faktor formulasi

penerangan yang terdiri atas arus cahaya, intensitas cahaya, iluminasi, efikasi

cahaya, serta steradian.

2.5 Fungsi Lampu Penerangan Jalan

Penerangan jalan di kawasan perkotaan mempunyai fungsi antara lain

(SNI 7391 : 2008) :

1) Menghasilkan kekontrasan antara obyek dan permukaan jalan;

2) Sebagai alat bantu navigasi pengguna jalan;

3) Meningkatkan keselamatan dan kenyamanan pengguna jalan, khususnya pada

malam hari;

12

4) Mendukung keamanan lingkungan;

5) Memberikan keindahan lingkungan jalan.

Faktor pemeliharaan menyatakan bahwa pada semua lampu atau sumber

cahaya akan mengalami penurunan yang disebabkan oleh kumpulan debu atau

kotoran yang menghitam pada bagian lampu seperti reflector.

Faktor perawatan lampu sangat berkaitan dengan faktor luminair. Menurut

Philips Lighting, faktor perawatan suatu lampu berhubungan dengan periode

pembersihan, indeks proteksi luminair dan kondisi lingkungan dimana lampu

tersebut ditempatkan. Berikut ini merupakan data faktor perawatan suatu armature

lampu sesuai dengan indeks proteksi pada kategori pengotoran tinggi, sedang dan

rendah.

Tabel 2.7 Faktor Perawatan Lampu

Periode

Pembersihan

(Bulan)

Indeks Proteksi Luminair

Min. IP2…

Polusi Kategori

Min. IP5…

Polusi Kategori

Min. IP6…

Polusi Kategori

H M L H M L H M L

12 0.53 0.62 0.82 0.89 0.90 0.92 0.91 0.92 0.93

18 0.48 0.58 0.80 0.87 0.88 0.91 0.90 0.91 0.92

24 0.45 0.56 0.79 0.84 0.86 0.90 0.88 0.89 0.91

36 0.42 0.53 0.78 0.76 0.82 0.88 0.83 0.87 0.90

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008

2.6 Instalasi Penerangan Jalan Umum

2.6.1 Pemasangan PJU dengan cara under ground kabel (kabel bawah

tanah)

Syarat penghantar yang bisa digunakan pada pemasanngan PJU dengan

cara under ground cabel (kabel bawah tanah) antara lain :

1. Pemasangan penghantar sistem under ground harus mengikuti ketentuan

pemasangan kabel tanah sesuai PUIL 2000.

2. NYY bisa ditanam dengan cara diberi pelindung (pipa, pasir + bata,dan lain-

lain ). tetapi sangat dihindari apa bila dipasang di daerah yang rawan tekanan

mekanis (Contoh penyebrangan jalan atau perempatan jalan ).

3. NYFGBY bisa ditanam langsung ditanah karena kabel jenis ini sudah

dilengkapi prisai baja yang bisa melindungi terhadap gangguan mekanis.

13

4. Kabel instalasi jenis NYM bukanlah jenis kabel tanah, karena itu dalam

keadaan bagaimanapun tidak boleh ditanam di dalam tanah.

2.6.2 Penyambungan kabel atau penghantar pada PJU

1. Sambungan Penghantar dengan sistem Under ground cabel (kabel bawah

tanah ) bisa dengan cara disolder,diterminal , dipres atau cara lain yang

sederajat dan dimasukan dalam kotak sambung ( mof )

2. Sambungan penghantar dengan sistem kabel udara bisa dengan cara kotak box

terminal dan konektor.

3. Dua penghantar logam yang tidak sejenis (seperti tembaga dan aluminium

atau tembaga berlapis aluminium) tidak boleh disatukan dalam terminal atau

penyambung punter kecuali jika alat penyambung itu cocok untuk maksud dan

keadaan penggunaannya.

4. Penghantar aluminium tidak boleh dihubungkan dengan terminal dari

kuningan atau logam lain berkadar tembaga tinggi, kecuali bila terminal itu

telah diberi lapisan yang tepat atau telah diambil tindakan lain untuk

mencegah korosi.

5. Sambungan kabel almunium dan tembaga bisa dilakukan dengan konektor,

sekun, terminal dari bahan bimetal

2.6.3 PHB pada instalasi penerangan jalan umum

Perangkat Hubung Bagi (PHB) dalam penerangan jalan umum memiliki

beberapa kriteria yaitu :

1. Pemasangan PHB untuk PJU harus mengikuti ketentuan Pemasangan PHB

tutup pasang diluar pada PUIL 2000.

2. Ketinggian PHB tidak boleh kurang 1.2 meter.

3. Inti pokok komponen PHB, Pada sisi penghantar masuk dari PHB yang berdiri

sendiri harus dipasang setidak-tidaknya satu saklar, sedangkan pada setiap

penghantar keluar setidak-tidak dipasang satu proteksi arus .

4. Pada komponen PHB seperti saklar utama dan MCB (Pengaman ),dan lain-

lain harus bertanda SNI.

14

2.6.4 Arde dan Penghantar Proteksi

Arde (jalur langsung dari arus listrik menuju bumi atau koneksi fisik

langsung ke bumi) dan penghantar proteksi dalam instalasi penerangan jalan raya

memiliki fungsi yaitu :

1. Arde dan penghantar proteksi mempunyai peranan yang sangat penting pada

suatu instalasi, karena semua BKT seperti PHB, armatur, tiang, dll harus di

groundingkan untuk menghindari teganan sentuh terlalu tinggi.

2. Pada sistem TN-C-S semua BKT dihubungkan dengan Pembumian di PHB

dengan mengunakan penghantar proteksi ( PE ).

3. Pada sistem TT semua BKT dibumikan terpisah dengan Pembumian pada

PHB ( Dengan kata lain semua BKT dibumikan / digrounding sendiri ).

2.7 Satuan Penerangan Sistem Internasional

Satuan penerangan sistem internasional yang digunakan adalah sebagai

berikut :

1. Tingkat/kuat penerangan (Iluminasi - Lux), didefinisikan sebagai sejumlah

arus cahaya yang jatuh pada suatu permukaan seluas 1 (satu) meter persegi

sejauh 1 (satu) meter dari sumber cahaya 1 (satu) lumen.

2. Intensitas Cahaya adalah arus cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya

dalam satu kerucut ("cone") cahaya, dinyatakan dengan satuan unit Candela.

3. Luminasi adalah permukaan benda yang mengeluarkan/memantulkan

intensitas cahaya yang tampak pada satuan luas permukaan benda tersebut,

dinyatakan dalam Candela per meter persegi (Cd/m2)

4. Lumen adalah unit pengukuran dari besarnya cahaya (arus cahaya).

2.8 Spesifikasi Lampu Penerangan Jalan

Ada beberapa jenis lampu penerangan jalan. Jenis lampu penerangan jalan

ditinjau dari karakteristik dan penggunaannya sesuai dengan BSN (2008) dapat

dilihat pada tabel di bawah ini :

15

Tabel 2.8 Jenis Lampu Penerangan Jalan Ditinjau dari Karakteristik dan Penggunaannya.

Jenis

Lampu

Efikasi

rata-rata

(lumen /

watt)

Umur

rencana

rata-rata

(jam)

Daya

(watt)

Pengaruh

terhad

warna

obyek

Keterangan

Lampu

tabung

fluoresen

tekanan

rendah

60 – 70 8.000 –

10.000

18 - 20 Sedang - untuk jalan kolektor dan

lokal

- efisiensi cukup tinggi tetapi

berumur pendek

- jenis lampu ini masih

dapat digunakan untuk

hal-hal yang terbatas

Lampu gas

merkuri

tekanan

tinggi

(MBF/U)

50 – 55 16.000–

24.000

125;

250;

400;

700

Sedang - Untuk jalan kolektor, lokal,

dan persimpangan

- Efisiensi rendah, umur

panjang, dan ukuran lampu

kecil

- Jenis lampu ini masih dapat

digunakan secara terbatas

Lampu gas

sodium

tekanan

rendah

(SOX)

100-200 8.000 -

10.000

90 -180 Sangat

buruk

- untuk jalan kolektor,

lokal,persimpangan,

penyeberangan, terowongan,

tempat peristirahatan (rest

area), efisiensi sangat tinggi,

umur cukup panjang, ukuran

lampu besar. sehingga sulit

untuk mengontrol cahayanya

dan cahaya lampu sangat

buruk karena warna kuning.

- Jenis lampu ini dianjurkan

digunakan karena faktor

efisiensinya yang sangat

tinggi.

Lampu gas

sodium

tekanan

tinggi

(SON)

110 12.000-

20.000

150,

250,

400

Buruk - Untuk jalan tol, arteri,

kolektor, persimpangan

besar/luas dan interchange;

efisiensi tinggi, umur sangat

panjang, ukuran lampu kecil,

sehingga mudah pengontrolan

cahayanya;

- Jenis lampu ini sangat baik dan

sangat dianjurkan untuk

digunakan.

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008 hlm. 5

Rumah lampu penerangan ( lantern ) dapat diklasifikasikan menurut tingkat

perlindungan terhadap debu / benda dan air. Hal ini dapat diindikasikan dengan

istilah IP ( Index of Protection ) atau indek perlindungan, yang memiliki 2 ( dua )

16

angka, angka pertama menyatakan indek perlindungan terhadap debu / benda, dan

angka kedua menyatakan indek perlindungan terhadap air. Sistem IP merupakan

penggolongan yang lebih awal terhadap penggunaan peralatan yang tahan hujan

dan sebagainya, dan ditandai dengan lambang. Semakin tinggi indek perlindungan

( IP ), semakin baik standar perlindungannya. Ringkasan pengkodean IP

mengikuti Tabel 2.9 ( A Manual of Road Lighting in Developing Countries ).

Pada umumnya, indek perlindungan ( IP ) yang sering dipakai untuk

klasifikasi lampu penerangan adalah : IP 23, IP 24, IP 25, IP 54, IP 55, IP 64, IP

65, dan IP 66.

Tabel 2.9 Kode Indek Perlindungan IP ( Index of Protection )

Angka pertama Angka kedua

(a) Perlindungan terhadap manusia/benda jika

bersentuhan dengan komponen dalam rumah

lampu

(b) Perlindungan terhadap rumah lampu jika

bersentuhan dengan benda

(a) Perlindungan rumah lampu jika

kontak atau bersentuhan dengan

benda cair

No.

/Simbol

Tingkat perlindungan No.

/Simbol

Tingkat perlindungan

0 (a) Tanpa perlindungan. 0 Tanpa perlindungan

(b) Tanpa perlindungan.

1 (a) Perlindungan terhadap sentuhan yang

tidak disengaja oleh bagian tubuh,

seperti tangan.

1

Perlindungan terhadap

tetesan air, tetapi tidak

menimbulkan efek yang

bahaya dan merusak. (b) Perlindungan terhadap masuknya

benda padat, berdiameter < 50 mm

2 (a) Perlindungan terhadap sentuhan

seukuran jari tangan.

2

- Tahan tetesan air ;

- Perlindungan terhadap

tetesan air : Tetesan air

yang jatuh ke rumah

lampu tidak

menimbulkan efek

bahaya ketika rumah

lampu dimiringkan

(b) Perlindungan terhadap masuknya

benda, yang berdiameter < 12 mm dan

panjang < 80 mm.

17

dengan membentuk

sudut sampai 150.

3 (a) Perlindungan tersentuh peralatan,

kawat atau sejenisnya yang tebalnya

lebih dari 2,5 mm

3

- Tahan hujan ;

- Perlindungan pada air

hujan dalam berbagai

sudut s/d 600. (b) Perlindungan terhadap masuknya

benda yang sangat kecil tapi padat

Sumber : Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008 hlm. 6 – 7

4 (a) Seperti pada No. 3 tetapi tebalnya

lebih dari 1,00 mm

4

- Tahan percikan air’

- Percikan air yang

terkena dari arah

manapun tidak akan

menimbulkan efek

bahaya.

(b) Perlindungan terhadap masuknya

benda asing

5

(a) Perlindungan sempurna terhadap

sentuhan.

5

- Tahan semburan air;

- Tahan terhadap

semburan air yang

keluar dari keran.

Misalnya keran taman.

(b) Tahan debu:

Perlindungan terhadap debu, tetapi

debu masih dapat masuk walau tidak

dalam jumlah banyak yang dapat

mengganggu operasionalisasi.

6

(a) Perlindungan sempurna terhadap

sentuhan.

6 - Tahan derasan air;

- Tahan terhadap air

deras misalnya

gelombang air laut.

(b) Tahan debu:

Perlindungan yang sempurna dan

debu tidak dapat masuk ke rumah

lampu

Keterangan :

- Tingkat perlindungan dinyatakan dengan IP XX;

- Perlindungan terhadap sentuhan atau empat masuk

air yang mana terlebih dahulu merubah X angka

pertama atau kedua yang ada pada tabel diatas.

Contohnya : IP 2X diartikan bahwa pagar member

perlindungan terhadap sentuhan jari, tetapi tanpa

perlindungan spesifik terhadap tempat masuk air

atau cairan lainnya.

7 - Tahan dan kedap air;

- Air tidak mungkin

masuk pada kondisi

waktu dan tekanan

yang tetap.

8 - Tahan dan kedap air;

- Air tidak mungkin

masuk pada kondisi

waktu dan tekanan

yang tinggi/khusus.

18

2.9 Penempatan Lampu Penerangan

1. Penempatan lampu penerangan jalan harus direncanakan sedemikian rupa

sehingga dapat memberikan :

a) Kemerataan pencahayaan;

b) Keselamatan dan keamanan bagi pengguna jalan;

c) Pencahayaan yang lebih tinggi di area tikungan atau persimpangan,

dibanding pada bagian jalan yang lurus;

d) Arah dan petunjuk (guide) yang jelas bagi pengguna jalan dan pejalan

kaki.

2. Sistem penempatan lampu penerangan jalan yang disarankan seperti pada

Tabel 2.10.

Tabel 2.10 Sistem Penempatan Lampu Penerangan Jalan

Jenis jalan / jembatan Sistem penempatan lampu

yang digunakan

- Jalan arteri

- Jalan kolektor

- Jalan lokal

- Persimpangan, simpang susun, ramp

- Jembatan

- Terowongan

sistem menerus dan parsial.

sistem menerus dan parsial.

sistem menerus dan parsial.

sistem menerus.

sistem menerus.

sistem menerus bergradasi pada

ujung-ujung terowongan

3. Pada sistem penempatan parsial, lampu penerangan jalan harus memberikan

adaptasi yang baik bagi penglihatan pengendara, sehingga efek kesilauan dan

ketidaknyamanan penglihatan dapat dikurangi.

4. Perencanaan dan penempatan lampu penerangan jalan dapat dilihat pada

Gambar 2.1

19

Gambar 2.1 Penempatan Lampu Penerangan

Sumber : SNI 7391: 2008

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 inklinasi pencahayaan/penerangan

5. Batasan penempatan lampu penerangan jalan tergantung dari tipe lampu,

tinggi lampu, lebar jalan dan tingkat kemerataan pencahayaan dari lampu yang

akan digunakan. Jarak antar lampu penerangan secara umum dapat mengikuti

batasan seperti pada Tabel 2.11 (A Manual of Road Lighting in Developing

Countries). Dalam tabel tersebut dipisahkan antara dua tipe rumah lampu.

Rumah lampu (lantern) tipe A mempunyai penyebaran sorotan cahaya/sinar

lebih luas, tipe ini adalah jenis lampu gas sodium bertekanan rendah,

sedangkan tipe B mempunyai sorotan cahaya lebih ringan/kecil, terutama yang

H

S2

S1

i

20

langsung ke jalan, yaitu jenis lampu gas merkuri atau sodium bertekanan

tinggi.

Tabel 2.12 Jarak Antar Tiang Lampu Penerangan Berdasarkan Tipikal Distribusi Pencahayaan

Dan Klasifikasi Lampu Pada Lampu Tipe A

Jenis

lampu

Tinggi

lampu

(m)

Lebar jalan (m) Tingkat

pencahayaa

n

4 5 6 7 8 9 10 11

35W SOX 4 32 32 32 - - - - -

3,5 LUX 5 35 35 35 35 35 34 32 -

6 42 40 38 36 33 31 30 29

55W SOX 6 42 40 38 36 33 32 30 28

6,0 LUX 90W SOX 8 60 60 59 55 52 50 48 46

90W SOX 8 36 35 35 33 31 30 29 28

10,0 LUX 135W SOX 10 46 45 45 44 43 41 40 39

135W SOX 10 - - 25 24 23 22 21 20

20,0 LUX 180W SOX 10 - - 37 36 35 33 32 31

180W SOX 10 - - - - 22 21 20 20 30,0 LUX

Tabel 2.13 Jarak Antar Tiang Lampu Penerangan Berdasarkan Tipikal Distribusi Pencahayaan

Dan Klasifikasi Lampu Pada Lampu Tipe B

Jenis

lampu

Tinggi

Lampu

(m)

Lebar jalan (m) Tingkat

pencahayaan 4 5 6 7 8 9 10 11

60W SON

atau 80W

MBF/U

4 31 30 29 28 26 - - -

3,5 LUX 5 33 32 32 31 30 29 28 27

70W SON

atau 125W

MBF/U

6 48 47 47 44 43 41 39 37

70W SON

atau 125W

MBF/U

6 34 33 32 31 30 28 26 24

6,0 LUX

100W SON 6 48 47 45 42 40 38 36 34

150W SON

atau 250W

MBF/U

8 - - 48 47 45 43 41 39

10 LUX

100W SON 6 - - 28 26 23 - - -

21

(Sumber : SNI 7391:2008)

Keterangan : - Jarak antar tiang lampu dalam meter.

- Rumah lampu (lantern) tipe A mempunyai penyebaran sorotan

cahaya/sinar lebih luas.

- Rumah lampu (lantern) tipe B mempunyai penyebaran sorotan

cahaya lebih ringan/kecil, terutama yang langsung ke jalan.

2.10 Tiang Lampu Penerangan jalan

Pemasangan lampu dengan tiangnya terdiri dari tiang lampu lengan

tunggal, tiang lampu lengan ganda serta tiang lampu tegak tanpa lengan.

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 2.2.

Gambar 2.2 Tipikal Tiang Lampu Dengan Lengan Tunggal

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008

Jenis

lampu

Tinggi

Lampu

(m)

Lebar jalan (m) Tingkat

pencahayaan

4 5 6 7 8 9 10 11

250W SON

atau 400W

MBF/U

10 - - - - 55 53 50 47 10 LUX

250W SON

atau 400W

MBF/U

10 36 35 33 32 30 28 20 LUX

400W SON 12 - - - - 39 38 37 36 30 LUX

22

b. Tiang lampu dengan lengan ganda

Tiang lampu ini khusus diletakkan di bagian tengah / median jalan, dengan

syarat 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 2.3.

Gambar 2.3 Tipikal Tiang Lampu Dengan Lengan Ganda

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008

c. Tiang lampu tegak tanpa lengan

Tiang lampu ini terutama diperlukan untuk menopang lampu menara, yang

pada umumnya ditempatkan di persimpangan – 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 di bawah dengan menurunkan dan menaikkan kembali lampu tersebut

menggunakan suspension cable. Detail konstruksi tiang lampu tegak tanpa lengan

ini diilustrasikan pada Gambar 2.4.

23

Gambar 2.4 Tipikal Tiang Lampu Tegak Tanpa Lengan

Sumber : Badan Standarisasi Nasional, 2008

Untuk menentukan sudut kemiringan stang ornamen, agar titik penerangan

mengarah ke tengah tengah jalan, maka :

T = √𝒉𝟐 + 𝑪𝟐 (2.2)

Sehingga :

𝐶𝑜𝑠 𝜑 = ℎ

𝑡 (2.3)

24

Gambar 2.5 Penentuan sudut kemiringan stang ornamen terhadap lebar jalan

Sumber : SNI 7391, 2008

Keterangan :

h :tinggi tiang

t :jarak lampu ke tengah-tengah jalan

c :jarak horizontal lampu-tengah jalan

W1 :tiang ke ujung lampu

W2 :jarak horizontal lampu ke ujung jalan

2.11 Jenis Lampu Penerangan Jalan Umum

Berdasarkan jenis sumber cahaya, lampu penerangan jalan umum dapat

dibedakan 5 jenis yaitu :

1. Lampu LVD (Low Voltage Discharge)

Lampu LVD memiliki tiga bagian utama, yaitu sebuah ballast dengan

frekuensi tinggi, sebuah kumparan induksi, sebuah lampu. Cahaya dihasilkan dari

benturan elektron dari pelepasan dua elektroda yang mengenai lapisan / dinding

25

fluor pada tabung lampu. Pada lampu induksi Elektroda yaitu anoda dan katoda

dihilangkan. Pengganti untuk menggerakkan elektron digunakan medan magnet

yang dihasilkan dari lilitan yang diinduksi listrik. Kalau listrik tidak mengaliri

lilitan maka tidak ada induksi dan tidak ada medan magnet maka lampu tidak

menyala.Tetapi apabila listrik mengalirinya lampu secara serta merta dengan

instan menyala. Itulah prinsipnya yang dipakai pada lampu induksi. Itulah

makanya jenis lampu ini disebut lampu electrode – less, atau lampu induksi. LVD

Induction sangat cocok digunakan untuk penghematan energy dan tempat yang

tinggi yang susah dijangkau, seperti: lampu tinggi untuk pabrik, lampu sorot,

lampu penerangan jalan / PJU, terowongan, maupun lemari pendingin. (Pringatun,

dkk. 2011)

2. Lampu HPM (High Pressure Mercury)

Pada jenis lampu merkuri tekanan tinggi, pembatas arus pelepasan

menggunakan ballast, karena itu factor dayanya relatif rendah yaitu 0,5. Tabung

dalam terbuat dari gelas keras sehingga mampu digunakan pada temperature

relatif tinggi(Muhaimin,2001). Cara kerja lampu merkuri terdiri dari 3 tahapan

yaitu pengapian, proses pencapaian stabil dan stabil. Pada saat suplai tegangan

diberikan terjadi medan listrik antara elektroda kerja awal dengan salah satu

elektroda utama. Hal ini menyebabkan pelepasan muatan kedua elektroda dan

memanaskan merkuri yang ada disekelilingnya. Untuk menguapkan merkuri

tersebut diperlukan waktu 4 hingga 8 menit. Setelah semua merkuri menjadi gas,

resistansi elektroda kerja awal naik karena panas dan arus mengalir antar

elektroda utama melalui gas. Warna kerja awal kemerahan dan setelah kerja

normal sinar yang dihasilkan berwarna putih. (Pringatun, dkk. 2011)

Kelemahan lampu HPM adalah semakin sering pensaklaran (switching)

akan memperpendek umur lampu karena pada awal penyalaan terjadi panas yang

melebihi normal. Contoh lampu HPL – N. (Pringatun, dkk. 2011)

3. Lampu HPS (High Pressure Sodium)

26

Lampu HPS lebih kecil dan mengandung unsur tambahan seperti raksa,

dan menghasilkan cahaya oranye kemerahjambuan. Beberapa bola lampu juga

menghasilkan cahaya putih kebiruan. Ini mungkin dari cahaya raksa sebelum

natrium menguap sempurna. Jalur-D natrium adalah sumber cahaya utama dari

lampu HPS, dan spectrum sempit ini dilebarkan oleh natrium tekanan tinggi

dalam lampu, karena pelebaran ini dan pancaran dari raksa, warna benda yang

diterangi dapat dibedakan. Ini membuatnya digunakan di tempat yang diinginkan

pembedaan warna yang baik.Lampu HPS disukai untuk penyinaran tumbuhan

dalam ruang karena lebarnya spektrum suhu warna yang dihasilkan dan

efisiensinya yang relatif tinggi. (Pringatun, dkk. 2011)

4. Lampu Metal Halide

Lampu discharge dimana sebagian besar dari cahaya dihasilkan oleh

radiasi dari campuran uap logam (misalnya: air raksa) dan penguraian (dissosiasi)

halide (halide thallium, indium atau natrium). (Pringatun dkk. 2011)

5. Lampu LED (Light Emiting Diode)

LED didefinisikan sebagai salah satu semikonduktor yang mengubah

energi listrik menjadi cahaya. Sebagaimana dioda lainnya LED terdiri dari bahan

semikonduktor P dan N. Bila sumber diberikan pada LED kutub negatif

dihubungkan dengan N dan kutub positif dengan P maka lubang ( hole ) akan

mengalir kearah N dan elektron mengalir kearah P. (Pringatun, dkk. 2011)

LED merupakan perangkat keras dan padat ( solid-state component )

sehingga unggul dalam hal ketahanan ( durability ). Umur Lampu LED dapat

mencapai 50.000 jam, hal ini dikarenakan tegangan kerja arus searah ( VDC )

konstan, meskipun di suplai dari arus AC, namun di dalam LED terdapat

stabiliser yang menstabilkan suplai arus AC tersebut. (Pringatun, dkk. 2011)

27

2.12 Penataan penempatan lampu jalan

Penyusunan armature dengan ornament cabang dua pada median

digunakan untuk jalan-jalan yang lebar dan dipisahkan oleh median. Biasanya

adalah untuk jalan dua arah yang mana masing-masing arah terdiri lebih dari satu

jalur. Penataan tipe ini dapat disamakan dengan pemasangan single side bagi

masing-masing jalur jalan. Berikut ini merupakan rumus yang digunakan untuk

penyusunan armature dengan ornament cabang dua pada median (Muhaimin,

2001).

Erata-rata = 𝜑.𝜂.𝑀𝐹

𝑊.𝑠 (2.4)

Dimana :

Erata-rata : Tingkat pencahayaan rata-rata (Lux).

Ф : Fluk cahaya (Lumen).

η : Faktor Utilitas.

MF : Faktor perawatan

W : Lebar jalan (m)

S : Jarak antar tiang (m).

2.13 Dasar Pencahayaan

2.13.1 Arus Cahaya / Fluks Cahaya

Arus cahaya adalah jumlah cahaya yang dipancarkan setiap detik oleh

sebuah sumber cahaya satuannya lumen (lm), simbolnya (phi). Menurut Abdul

Kadir (1995) fluks cahaya adalah sebagai jumlah total cahaya yang dipancarkan

oleh sumber cahaya setiap detik. Dari pengertian di atas kemudian dirumuskan

pada rumus :

𝜙 = 𝑄

𝑡 (2.5)

Dimana : 𝜙 = fluks cahaya dalam lumen (lm)

Q = Energi cahaya dalam lumen detik (lm.dt)

t = waktu dalam detik (dt)

28

2.13.2 Intensitas Cahaya

Intensitas berasal dari bahasa latin yaitu intentio yang berarti ukuran

kekuatan, keadaan tingkatan atau ukuran intensnya.Sedangkan cahaya adalah

sebuah gelombang elektromagnetik yang dapat kita lihat apabila mengenai suatu

bidang tertentu.

Sedangkan menurut Hermawan,2008 intensitas cahaya adalah Arus cahaya

dalam lumen yang diemisikan setiap sudut ruang (pada arah tertentu) oleh sebuah

sumber cahaya mempunyai rumus seperti di bawah ini :

I = ϕ

𝜔 (2.6)

Dimana:

𝜙 = fluks cahaya dalam lumen (lm)

I = intensitas cahaya dalam candela (cd) = lm sr⁄

𝜔 = sudut ruang dalam steradian (sr)

2.13.3 Iluminasi

Kuat penerangan ialah kuantitas/jumlah cahaya pada level pencahayaan /

permukaan tertentu dengan satuan = lux (lumen/m2). Iluminasi menurut

Stevenson (1983) adalah kepadatan arus gaya bercahaya yang jatuh pada

permukaan seluas satu satuan luas, kalau permukaan diterangi secara seragam.

Iluminasi dirumuskan dengan :

E = Φ

𝐴 (2.7)

Dimana:

E = iluminasi dalam lux (lx) = lm m2⁄

Φ = fluks cahaya dalam lumen (lm)

A = luas bidang (m²)

Karena arus cahaya Φ = 𝜔 ∙ 𝐼 dan 𝐴 = 𝜔 ∙ 𝑅2 (2.8)

maka

E = 𝐼

𝑅² (2.9)

29

Luminasi (L) Adalah pernyataan kuantitatif jumlah cahaya yang dipantulkan oleh

permukaan pada suatu arah (Muhaimin, 2001).

L = Φ

ω∙R (2.10)

Maka

L = 𝐼

R (2.11)

Dimana:

L = luminasi dalam nit (nt) = 𝑐𝑑𝑚2⁄

I = intensitas cahaya dalam candela (cd) = lm sr⁄

R = titik jarak / luas (𝑚2)

2.13.4 Efikasi Cahaya

Efikasi cahaya adalah perbandingan fluks cahaya dengan daya. Suryatmo

(1996) pada buku pencahayaan arsitektur menjelaskan bahwa efikasi cahaya

adalah perbandingan antara kekuatan arus cahaya (fluks) dengan daya yang

dipergunakan untuk menerangi suatu luas bidang tertentu.Efikasi cahaya

dirumuskan dengan :

η = Φ

𝑝 (2.11)

Dimana:

η = efikasi cahaya dalam (𝑙𝑚 𝑤⁄ ) = 𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛𝑤𝑎𝑡𝑡⁄

P = daya listrik dalam watt (w)

Φ = fluks cahaya dalam lumen (lm)

2.14 Konsumsi energi

2.14.1 Daya Lampu Total

Menurut Kusumayogo, dkk (2013), daya lampu total dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Ptotal = P x n x cos 𝜑 (2.12)

30

Dimana :

Ptotal = Daya lampu total (W)

P = Daya lampu (W)

n = Jumlah lampu per APP

2.14.2 Daya Lampu Tiap Bulan

Menurut Kusumayogo, dkk (2013), daya lampu total dapat dirumuskan

sebagai berikut :

Pbulan = Ptotal x t (2.13)

Dimana :

P bulan = Daya lampu total tiap bulan (kWh/bulan)

P total = Daya lampu total

t = waktu nyala (jam/bulan)

2.14.3 Biaya Pemakaian Energi

Mengenai biaya pemakaian energi menurut Kusumayogo, dkk (2013) ,

dapat dirumuskan sebagai berikut :

M = U x P bulan (2.14)

Dimana :

M = biaya pemakaian tiap bulan (Rp/bulan)

U = Tarif biaya pemakaian tiap bulan (Rp/kWh)

Pbulan = Daya total lampu tiap bulan (W)

2.15 Potensi Matahari

Indonesia merupakan daerah sekitar khatulistiwa dan daerah tropis dengan

luas daratan 2 juta Km2; dikaruniai penyinaran matahari lebih dari 6 jam sehari

31

atau sekitar 2.400 jam dalam setahun. Pada keadaan cuaca cerah, permukaan bumi

menerima energi matahari sekitar 1000Wh/m2

Berdasarkan letak astronomis, Indonesia termasuk ke dalam daerah tropis.

Dimana daerah tropis adalah suatu daerah yang terletak di antara 0° lintang utara

(LU) – 23,5° LU dan 0° lintang selatan (LS) – 23,5° LS. Daerah tropis ini

merupakan daerah peredaran matahari semu tahunan . Karena Indonesia terletak

pada garis lintang 6° LU dan 11° LS, maka Indonesia termasuk daerah tropis.

Dilihat dari letak astronomisnya pulau Bali berada di antara 7⁰ – 9⁰ LS

Daerah tropis adalah daerah yang memiliki dua musim, yakni musim

kemarau dan musim hujan yang bergantian setiap enam bulan sekali. Musim

kemarau berlangsung antara bulan April sampai Oktober dan musim hujan

berlangsung antara bulan Oktober sampai April. Terjadinya perubahan musim ini

disebabkan oleh terjadinya peredaran matahari semu setiap tahun. Gambar 2.6

merupakan garis peredaran matahari semu tahunan. (Setiawan, 2013)

Gambar 2.6 Garis peredaran matahari semu tahunan

Sumber : Agus Setiawan, 2013

Tabel 2.14 Waktu kedudukan matahari

NO Tanggal dan Bulan Kedudukan Matahari

1 21 Maret – 21 Juni Antara 0° - 23,5° LU

2 21 juni – 23 September Antara 23,5° - 0° LU

3 23 September – 22 Desember Antara 0° - 23,5° LS

4 22 Desember – 21 Maret Antara 23,5° - 0° LS

Sumber : Agus Setiawan, 2013

32

Berdasarkan waktu kedudukan matahari (tabel 2.14), dapat dilihat bahwa

peredaran matahari dalam satu tahun dapat dibedakan menjadi empat kedudukan.

Yang mana untuk kuartal I berada antara 21 Maret – 21 Juni, kuartal II berada

antara 21 juni – 23 September, kuartal III berada antara 23 September – 22

Desember, dan kuartal IV berada antara 22 Desember – 21 Maret. Dari keempat

kuartal waktu kedudukan matahari itu, untuk daerah Bali memiliki peak hour per

day (insonasi matahari) seperti tabel dibawah ini :

Tabel 2.15 Peak hour per day rata-rata daerah Bali

Kuartal Energi Matahari (

MJ/m2)

Peak Hour per day (h)

Kuartal I 20 5,55

Kuartal II 15 4,16

Kuartal III 20 5,55

Kuartal IV 15 4,16

Rata-rata peak hour per day 4,85h

Sumber : BAPPEDA, 2004

2.16 Solar Cell

Energi listrik dapat dibangkitkan dengan mengubah sinar matahari melalui

sebuah proses yang dinamakan photovoltaic (PV). Photo merujuk kepada cahaya

dan voltaic merujuk kepada tegangan. Terminologi ini digunakan untuk

menjelaskan sel elektronik yang memproduksi energi listrik arus searah dari

energi radian matahari . Photovoltaic cell dibuat dari material semikonduktor

terutama silikon yang dilapisi oleh bahan tambahan khusus. Jika cahaya matahari

mencapai cell maka elektron akan terlepas dari atom silikon dan mengalir

membentuk sirkuit listrik sehinnga energi listrik dapat dibangkitkan. Sel surya

selalu didesain untuk mengubah cahaya menjadi energi listrik sebanyak-

banyaknya dan dapat digabung secara seri atau paralel untuk menghasilkan

tegangan dan arus yang diinginkan seperti yang dinyatakan oleh (Chenni dkk,

2007).

33

Unjuk kerja dari photovoltaic cell sangat tergantung kepada sinar matahari

yang diterimanya. Kondisi iklim (misal awan dan kabut) mempunyai efek yang

signifikan terhadap jumlah energi matahari yang diterima sel sehingga akan

mempengaruhi pula unjuk kerjanya seperti dibuktikan dalam penelitian (Youness

dkk, 2005)

2.17 Jenis-Jenis Panel Surya

Panel sel surya mengubah intensitas sinar matahari menjadi energi listrik.

Panel sel surya menghasilkan arus yang digunakan untuk mengisi batere. Panel sel

surya terdiri dari photovoltaic, yang menghasilkan listrik dari intensitas cahaya,

saat intensitas cahaya berkurang (berawan, hujan, mendung) arus listrik yang

dihasilkan juga akan berkurang. Dengan menambah panel sel surya (memperluas)

berarti menambah konversi tenaga surya. Umumnya panel sel surya dengan

ukuran tertentu memberikan hasil tertentu pula. Contohnya ukuran a cm x b cm

menghasilkan listrik DC (Direct Current) sebesar x Watt per hour/ jam.

Sel surya terbuat dari teknologi irisan silikon (silicon wafers),

pembuatannya dengan cara memotong/mengiris tipis silikon dan balok batang

silikon. Sel surya juga bisa terbuat dan teknologi film tipis biasa disebut thin filrn

technologies, dimana lapisan tipis dan bahan semikonduktor diendapkan pada

low-cost substrates. Sel surya digolongkan sesuai dengan batasan struktur dari

bahan semikonduktornya seperti, mono-crystalline, multi crystalline (poly-

crystalline) atau amorphous material. (Setiawan, 2013)

Gambar 2.7 Kelas Teknologi Sel Surya

Sumber: Setiawan,2013

34

a. Polikristal (Poly-crystalline)

Merupakan panel surya yang memiliki susunan kristal acak. Type

Polikristal memerlukan luas permukaan yang lebih besar dibandingkan dengan

jenis monokristal untuk menghasilkan daya listrik yang sama, akan tetapi dapat

menghasilkan listrik pada saat mendung. Memiliki efisiensi sampai dengan 12 –

14 %.

Gambar 2.8 Modul Surya Polycrystalline

Sumber : Setiawan, 2013

b. Monokristal (Mono-crystalline)

Merupakan panel yang paling efisien, menghasilkan daya listrik persatuan

luas yang paling tinggi. Memiliki efisiensi sampai dengan 14 – 17 % serta tahan

lebih lama dibandingkan dengan polycrystalline yaitu efektif hingga 20 tahun

penggunaan. Kelemahan dari panel jenis ini adalah tidak akan berfungsi baik

ditempat yang cahaya mataharinya kurang (teduh), efisiensinya akan turun drastis

dalam cuaca berawan.

Gambar 2.9 Modul Surya Monocrystalline

Sumber : Setiawan, 2013

35

c. Thin film

Crystalline wafers menghasilkan sel surya dengan efisiensi tinggi tetapi

relatif mahal dalam pabrikasinya, dibanding dengan sel thin film yang lebih murah

baik dan segi pemakaian bahan yang terbuat dan substrat yang murah, dan proses

pabrikasi yang lebih sederhana, akan tetapi sel thin film kurang efisien. Sel surya

jenis thin film disusun oleh bahan semikonduktor dan bebarapa bahan campuran

lainnya seperti, campuran gas, bahan pendukung dan kaca, polirner, aluminium,

yang bertujuan untuk menghasilkan konsistensi atau kemantapan campuran. Jenis

sel surya ini memiliki ketebalan yang sangat tipis, dan lebih fleksibel sehingga

meningkatkan pengaplikasian dilapangan.

Kelas thin film semikonduktornya terbuat dan campuran bahan seperti:

a) Amorphous silicon (a-Si)

b) Cadmium telluride (CdTe), cadmium sulfide (CdS)

c) Gallum arsenide (GaAs)

d) Copper indium selenide (CIS)

e) Copper indium di-seleiiide (CIGS)

Gambar 2.10 Modul Surya Thin Film

Sumber : Setiawan, 2013

2.18 Solar change controller

Solar change controller adalah peralatan elektronik yang digunakan untuk

mengatur arus searah yang diisi ke baterai dan diambil dari baterai ke beban.

Solar charge controller mengatur overcharging (kelebihan pengisian – karena

baterai sudah ‘penuh’) dan kelebihan voltase dari panel surya/solar cell.

Kelebihan voltase dan pengisian akan mengurangi umur baterai. Solar charge

controller menerapkan teknologi Pulse width modulotion (PWM) untuk mengatur

fungsi pengisian baterai dan pembebasan arus dari baterai ke beban. Panel

36

surya/solar cell 12 Volt umumnya memiliki tegangan output 16 – 21 Volt. Jadi

tanpa solar charge controller, baterai akan rusak oleh overcharging dan

ketidakstabilan tegangan. Baterai umumnya charging pada tegangan 14 – 14.7

Volt. Beberapa fungsi detail dari solar charge controller adalah sebagai berikut

(Agus Setiawan, 2014):

a) Mengatur arus untuk pengisian ke baterai, menghindari overcharging, dan

overvoltage.

b) Mengatur arus yang dibebaskan/ diambil dari baterai agar baterai tidak ‘full

discharge’, dan overloading.

c) Monitoring temperatur baterai

Gambar 2.11 Solar change controller

Sumber : DISHUBKOMINFO, 2013

2.19 Baterai

Baterai merupakan salah satu komponen yang digunakan pada sistem

solar cell yang dilengkapi dengan penyimpanan cadangan energi listrik. Baterai

memiliki fungsi untuk menyimpan energi listrik yang dihasilkan oleh panel surya

dalam bentuk energi arus searah. Energi yang disimpan pada baterai berfungsi

sebagai cadangan (back up), yang biasanya dipergunakan pada saat panel surya

tidak menghasillcan energi listrik, contohnya pada saat malarn hari atau pada saat

cuaca mendung, selain itu tegangan keluaran ke sistem cenderung lebih stabil.

Satuan kapasitas energi yang disimpan pada baterai adalah ampere hour (Ah),

yang diartikan arus maksimum yang dapat dikeluarkan oleh baterai selarna satu

37

jam. Namun dalam proses pengosongan (discharger), baterai tidak boleh

dikosongkan hingga titik maksimumnya, hal ini dikarenakan agar baterai dapat

bertahan lebih lama usia pakainya (life time), atau minimal tidak mengurangi usia

pakai yang ditentukan dan pabrikan. Batas pengosongan dan baterai sering disebut

dengan istilah depth of discharge (DOD), yang dinyatakan dalam satuan persen,

biasanya ditentukan sebesar 80%. Banyak tipe dan kiasifikasi baterai yang

diproduksi saat ini, yang masing-masing memiliki desain yang spesifik dan

karakteristik performa berbeda sesuai dengan aplikasi khusus yang dikehendaki.

Pada sistem solar cell jenis baterai lead-acid lebih banyak digunakan, hal ini

dikarenakan ketersediaan ukuran (Ah) yang ada lebih banyak, lebih murah, dan

karateristik performanya yang cocok. Pada beberapa kondisi kritis, seperti kondisi

temperatur rendah digunakan baterai jenis nickel-cadmium, namun lebih mahal

dan segi pernbiayaannya ( Setiawan, 2013 ) .

2.20 Sistem Solar Cell LPJU

Gambar 2.12 Lampu Penerangan Jalan Umum Mengguankan Solar Cell

Sumber : Kusumayogo, 2013

Prinsip dasar Lampu Jalan Tenaga Surya hampir sama dengan lampu jalan

konvensional. Bedanya hanya sumber listriknya yang diperoleh dari energi

Lampu LED

Box Controler dan Baterai

Solar Cell

Tiang Lampu

38

matahari yang telah disimpan di Battery. Komponen dari LPJU solar cell terdiri

dari , Lampu LED, Tiang Lampu, solar cell / photovoltaic module , serta box

controller yang di dalamnya terdapat solar change controller dan baterai

Gambar 2.13 Konfigurasi Dasar System Lampu Penerangan Jalan Solar Cell

Sumber : Kusumayogo, 2013

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 di

Battery. Tetapi penyimpanan energi ini harus diatur, tidak boleh diisi berlebihan

(over-charged) juga tidak boleh dipakai dibebani secara berlebihan (over-load).

Karena itu harus dipasang alat yang disebut solar charge control yang bertugas

sebagai pengatur lalu-lintas arus pada battery dan sebagai pengamankan sistem

dari kerusakan akibat hubungan pendek, over charged dan over load.

Listrik yang disimpan dalam battery 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 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 dipakai Timer, Sensor Tegangan

ataupun Sensor Cahaya Matahari (Photo Switch)

39

2.21 Inklinasi dan Orientasi Panel Surya

Efisiensi maksimum dari panel surya akan meningkat jika sudutnya saat

terjadi sinar matahari selalu berada pada 90°. Namun kenyataannya peristiwa dan

radiasi matahari bervariasi berdasarkan pada keduanya yaitu garis lintang

(lattitude), dan seperti halnya dekilnasi matahari selama setahun. Faktanya poros

rotasi bumi adalah dengan kemiringan sekitar 23,45° terhadap bidang dan orbit

bumi oleh matahari, pada garis lintang tertentu tinggi dari matahari pada langit

bervariasi setiap harinya. Untuk mengetahui ketinggian maksimum (dalarn

derajat) ketika matahari mencapai langit (𝛼), secara mudah dengan menggunakan

rumus berikut:

𝛼 = 90° − lat + δ(N ℎ𝑒𝑚𝑖𝑠𝑝ℎ𝑒𝑟𝑒); 90° + lat − δ(S ℎ𝑒𝑚𝑖𝑠𝑝ℎ𝑒𝑟𝑒) (2.15)

Dimana :

Lat = garis lintang (latitude) lokasi instalasi panel surya terpasang

(dalam satuan derajat)

𝛿 = sudut dari deklinasi matahari (23,45°)

Apabila sudut dan ketinggian maksimum matahari (𝛼) diketahui, maka

sudut kemiringan dan panel surya (𝛽) juga dapat diketahui. Namun tidak cukup

hanya rnengetahui 𝛼 saja untuk menentukan orientasi yang optimal dan panel

surya. Orientasi dari panel surya dapat diindikasikan dengan sudut asimut

(azimuth angle) dalam notasi 𝛾, pada deviasi terhadap arah optimum dan selatan

(untuk lokasi di belahan bumi utara), atau dari utara (untuk lokasi di belahan bumi

selatan). Nilai positif dari sudut asimut menunjukan orientasi ke barat, sebaliknya

nilai negatif menunjukan orientasi ke timur.

Gambar 2.14 Kombinasi inklinasi dan orientasi menentukan eksposisi panel surya

Sumber : Setiawan, 2013