PROPOSAL INSTALASI PENERANGAN JALAN UMUM

TENAGA SURYA (PJUTS)

JALAN TOL PROBOLINGGO-BANYUWANGI

Anggota :

Putri Sundari 23116306

Niar Suwiarti S 23117024

Amma Muliya R 23116016

Toto Wardoyo 23116024

FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

i

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI .................................................................................................................................... i

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................................... ii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................................... iii

I. PENDAHULUAN ....................................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .......................................................................................................................... 1

1.2 Tujuan/ Target ....................................................................................................................... 2

II. DESKRIPSI INSTALASI .......................................................................................................... 3

2.1 Konfigurasi Sistem Lampu Penerangan Jalan ....................................................................... 3

2.2 Prinsip Kerja PJU dengan Solar Sel ...................................................................................... 6

2.3 Komponen PJUTS ................................................................................................................. 8

2.4 Deskripsi Lingkungan Jalan ................................................................................................ 10

2.4.1 Badan Jalan ................................................................................................................... 11

2.4.2 Standar Penerangan Jalan ............................................................................................. 11

2.5 Kelebihan dan Kekurangan Implementasi PJU Tenaga Surya ............................................ 12

2.5.1 Kelebihan Implementasi PJU Tenaga Surya ................................................................ 12

2.5.2 Kekurangan Implementasi PJU Tenaga Surya ............................................................. 13

III. ANALISIS TEKNIK DAN EKONOMI ................................................................................. 15

3.1 Analisis Teknik ................................................................................................................... 15

3.1.1 Perhitungan dan Analisis berdasarkan Kapasitas Modul ............................................. 18

3.1.2 Perhitungan dan Analisis dengan Metode Integrasi ..................................................... 22

3.2 Analisis Ekonomi ................................................................................................................ 29

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................................... 31

LAMPIRAN .................................................................................................................................. 32

ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Prinsip Kerja PJUTS ..................................................................................................... 4

Gambar 2. Contoh Lampu merkuri, sodium , dan LED.................................................................. 5

Gambar 3. Beberapa bentuk lengan tiang lampu jalan (SNI 7391, 2008) ...................................... 5

Gambar 4. Penentuan sudut kemiringan stang ornamen terhadap lebar jalan (SNI 7391, 2008) .. 6

Gambar 5. Komponen PJUTS......................................................................................................... 8

Gambar 6. Tiang PJU .................................................................................................................... 16

Gambar 7. Konstruksi panel surya ................................................................................................ 19

Gambar 8. Baterai dengan kapasitas 150 AH 12 V ...................................................................... 21

Gambar 9. Solar Charge Controller .............................................................................................. 21

Gambar 10. Baterai dengan kapasitas 150 AH 12 V .................................................................... 24

Gambar 11. Solar Charge Controller ............................................................................................ 25

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Rincian Komponen PJU Tenaga Surya ......................................................................................... 9

Tabel 2. Standar Lebar Badan dan Daerah Jalan ....................................................................................... 11

Tabel 3. Standar Pelayanan Minimal Jalan Tol ......................................................................................... 11

Tabel 4. Kriteria PJU yang dipilih berdasarkan standar SNI ..................................................................... 15

Tabel 5. Spesifikasi panjang dan diameter tiang yang digunakan ............................................................. 16

Tabel 6. Spesifikasi jenis lampu yang digunakan...................................................................................... 16

Tabel 7. Spesifikasi panel surya yang digunakan ..................................................................................... 18

Tabel 8. Spesifikasi baterai yang digunakan ............................................................................................. 20

Tabel 9. Spesifikasi colar charge controller yang digunakan ................................................................... 21

Tabel 10. Spesifikasi baterai yang digunakan ........................................................................................... 24

Tabel 11. Spesifikasi solar charge controller yang digunakan .................................................................. 25

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PJU (Penerangan Jalan Umum) Tenaga Surya adalah penerangan jalan umum dimana daya

listrik untuk lampu disuplai oleh sistem mandiri yang diperoleh dari energi matahari. Banyak

istilah PJU tenaga surya yang dipakai. Ada yang menyingkatnya dengan istilah PJUTS, ada juga

yang menyebut dengan istilah PJU solar cell. Namun pada intinya semua istilah itu akan mengacu

pada komponen utama penghasil daya yang ada dalam sistem suplai daya dari PJU tersebut:

Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS). Meskipun namanya penerangan jalan umum, namun

prinsip utama PJU adalah menerangi suatu kawasan tertentu pada luas bidang tertentu pula.

Sehingga bisa diaplikasikan pada penerangan lain selain penerangan jalan. Berikut aplikasinya

lainnya:

• Lampu jalan, baik jalan umum, jalan tol maupun jalan lingkungan

• Lampu taman yang juga dapat berfungsi sebagai lampu hias / dekoratif

• Lampu fasilitas transportasi seperti, terminal bis, pelabuhan laut, bandar udara

• Lapangan, sepeti lapangan parkir, lapangan olahraga, lapangan peti kemas dll

• Penerangan kawasan seperti kawasan wisata, kawasan perkebunan, kawasan pertambangan

dll.

Pertumbuhan Lampu Penerangan Jalan Umum (LPJU) mengalami peningkatan yang

sangat pesat dalam 5-6 tahun terakhir ini. Menurut data Statistik yang diterbitkan oleh PT. PLN

(Persero), pada tahun 2015 secara Nasional terdapat 186.118 sistem LPJU atau tumbuh

sebesar 47% dibandingkan tahun 2010. Dari aspek konsumsi energi, pada tahun 2015 LPJU,

mengkonsumsi energi listrik sebesar 3.448 GWh atau mengkontribusi sekitar 1.7% dari total

konsumsi energi listrik semua kelompok pelanggan PLN. Jika menggunakan faktor kapasitas

tahunan (8.760 jam setahun) dan efisiensi pembangkit 60%, maka diperlukan satu pembangkit

sekelas 700 MW untuk memenuhi kebutuhan LPJU di Indonesia.

Jika menggunakan TDL (tarif dasar listrik) Bulan Januari 2015 untuk penerangan

jalan umum yakni Rp. 1.496,05/ kWh maka Pemda di seluruh Indonesia sekurang-kurangnya

harus menyetorkan uang Negara (APBD) sebesar 5,16 Trilyun Rupiah kepada PLN “hanya”

untuk membayar tagihan listrik dari Lampu Penerangan Jalan Umum.

Sedangkan jika menggunakan Average grid emission factor untuk Indonesia pada

tahun 2015 adalah 0,867kg CO2/kWh, maka konsumsi energi listrik LPJU secara Nasional

2

telah “menyumbang” emisi Gas Rumah Kaja sebesar 2,99 Juta Ton CO2 ke udara yang

berkontribusi besar terhadap pemanasan global. Angka-angka di atas menunjukkan bahwa LPJU

merupakan pemakai energi dan penyerap anggaran serta penyumbang emisi GRK yang cukup

besar yang mana diperkirakan jumlahnya akan terus mengalami peningkatan di masa

mendatang. Besarnya konsumsi energi dan emisi LPJU antara lain disebabkan karena sebagian

besar masih menggunakan teknologi yang cenderung boros serta memiliki umur pakai yang relatif

singkat serta sebagian besar pembangkit listrik milik PLN (89.53%) yang mencatu LPJU masih

menggunakan sumber energi dari fosil.

Oleh karena itu guna melakukan upaya penghematan energi dan biaya serta dalam

rangka mendukung komitmen pemerintah untuk menurunkan emisi GRK (Gas Rumah Kaca)

pada tahun 2020 sebesar 26% (dengan upaya sendiri) dan 41% (apabila mendapatkan dukungan

atau bantuan internasional), maka perlu dilakukan penerapan teknologi yang lebih efisien pada

sektor LPJU dapat berupa penggunaan lampu hemat energi dan atau penggunaan sumber

energi alternatif terbarukan.

Penggunaan lampu hemat energi saat ini telah didukung oleh tersedianya berbagai

lampu hemat energi di pasaran dengan harga yang semakin kompetitif. Sedangkan penggunaan

sumber energi terbarukan tergantung kepada potensi sumber energi terbarukan yang tersedia

di lokasi jalan di mana lampu penerangan jalan diimplementasikan. Salah satu implementasi

PJU adalah lampu penerangan untuk jalan tol, tepatnya di jalan tol Probolinggo-Banyuwangi.

1.2 Tujuan/ Target

Tol Probolinggo-Banyuwangi merupakan lokasi yang dipilih untuk diimplementasikan

pemasangan lampu penerangan jalan tol tenaga surya. Rencananya tol tersebut akan dibangun di

tahun 2018 dan selesai di tahun 2019. Menurut Kepala Badan Pengatur Jalan Tol Kementrian

Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat, Herry Trisaputra Zuna, mengatakan bahwa tol tersebut

akan dibangun dengan dana investasi senilai Rp21,07 triliun dengan panjang tol 172,90 kilometer.

Dan untuk implementasi pemasangan lampu tenaga surya, maka direncanakan dipasang

sepanjang 60 km.

3

II. DESKRIPSI INSTALASI

2.1 Konfigurasi Sistem Lampu Penerangan Jalan

Lampu penerangan jalan adalah bagian dari bangunan pelengkap jalan yang dapat dipasang

di kiri atau kanan jalan dan atau di tengah (di bagian median jalan) yang digunakan untuk

menerangi jalan maupun lingkungan disekitar jalan. Penerangan Jalan Tenaga Surya merupakan

sebuah alternatif yang murah dan hemat untuk digunakan sebagai sumber listrik penerangan

karena menggunakan sumber energi gratis dan tak terbatas dari alam yaitu energi matahari.

Menggunakan Modul/Panel Surya dengan lifetime hingga 25 tahun yang berfungsi menerima

cahaya (sinar) matahari yang kemudian diubah menjadi listrik melalui proses photovoltaic.

Kemudian disimpan di baterai sehingga tidak memerlukan suplai dari PLN , secara otomatis dapat

mulai menyala pada sore hari dan padam pada pagi hari dengan perawatan yang mudah dan efisien

selama bertahun tahun. Secara keseluruhan sistem ini dirancang untuk penyediaan cahaya

penerangan umum dengan sumber energi terbarukan, bebas biaya perawatan dan berumur

ekonomis lama.

Tenaga Surya ( PJU-TS ) sangat cocok digunakan untuk jalan-jalan di daerah-daerah yang

belum terjangkau oleh listrik PLN dan juga daerah-daerah yang mengalami krisis energi listrik

terutama di daerah terpencil seperti perkebunan, daerah pertambangan, pedesaan atau

perkampungan yang belum terjangkau oleh PLN. Namun belakangan ini PJU Tenaga Surya juga

marak diaplikasikan di daerah perkotaan seperti di kawasan jalan-jalan utama, jalan kawasan

perumahan, halte bis, tempat parkir, pompa bensin (SPBU) dan sebagainya.

Lampu jalan PJU tenaga surya berbasis LED menggunakan daya yang lebih sedikit dan

efisien. Menggunakan Lampu LED jenis hi-power yang sangat terang, hemat energi dan tahan

lama . Masa pemakaian Lampu LED bisa mencapai 50.000 jam dengan sumber daya DC. Dengan

lamanya interval penggantian lampu berarti juga mengurangi frekuensi dan menghemat biaya

operasional pemeliharaan untuk ongkos jasa penggantian bola lampunya saja. Baterai yang

digunakan adalah baterai bebas perawatan (maintenance free) jenis VRLA dan tipe Deep

Cycle.Dengan menggunakan perangkat ini, kita sudah memiliki sumber energi sendiri tanpa

ketergantungan dengan pihak lain, hemat BBM, dan ramah lingkungan. PJU Tenaga Surya

beroperasi secara mandiri dan tidak memerlukan kabel jaringan antar tiang sehingga installasinya

menjadi sangat mudah, praktis, sangat ekonomis dan tentunya dapat terhindar dari black out total

jika terjadi gangguan. Dengan sistem pemasangan yang cepat dan mudah, PJU LED Tenaga Surya

dapat menjadi solusi yang cepat dalam mengatasi kebutuhan penerangan jalan umum.

4

Pertimbangan-pertimbangan menggunakan lampu jalan PJU berbasis tenaga surya dan LED:

1. Daya tahan modul solar panel dan LED

2. Bersifat mandiri, tanpa jaringan tenaga listrik

3. Menggunakan energi matahari

4. Ramah lingkungan

5. Instalasi sangat mudah

6. Hemat biaya perawatan

7. Mudah dipindahkan

8. Life time yang lama (lampu LED hingga 11 tahun & solar panel hingga 25 tahun)

Aplikasi lampu jalan PJU tenaga surya terdiri dari: Lampu jalan, lampu taman, lampu dermaga,

lampu lapangan parkir, lampu jalan raya terpencil, lampu jalan pedesaan, lampu penerangan

wisata, lampu jalan perkebunan, lampu jalan pertambangan, dan lain-lain.

Secara umum Prinsip Kerja PJU Tenaga Surya dapat diuraikan sebagai berikut:

Gambar 1. Prinsip Kerja PJUTS

Sumber : TMLEnergy

Pada siang hari, sinar matahari dikonversi menjadi arus listrik oleh panel surya. Arus listrik

tersebut dialirkan ke baterai melalui SCC (Solar Charge Controller) sebagai regulator arus dan

5

menjaga agar tidak terjadi over discharge pada baterai. Pada malam hari, lampu akan menyala

dengan mengambil energi listrik yang disimpan pada baterai ketika siang hari. Arus listrik dari

baterai ke lampu mengalir melalui SCC agar arus listrik tetap stabil.

Lampu penerangan yang dimaksud 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.),

struktur penopang yang terdiri dari lengan penopang, tiang penopang vertikal dan pondasi tiang

lampu.

Dalam perencanaan instalasi penerangan jalan haruslah semestinya dengan standar dan

ketentuan yang telah berlaku dan ditetapkan oleh suatu lembaga di daerah tersebut. Di

Indonesia ketentuan dan standar ini dinamakan SNI (Standar Nasional Indonesia). Berdasarkan

jenis sumber cahaya, lampu penerangan jalan umum dapat pula dibedakan atas 3 (tiga)

macam yaitu lampu merkuri , lampu sodium, dan lampu led.

a. Lampu Merkuri b. Lampu sodium c. Lampu LED

Gambar 2. Contoh Lampu merkuri, sodium , dan LED

Sedangkan tiang merupakan komponen yang digunakan untuk menopang lampu.

Beberapa jenis tiang yang digunakan untuk lampu jalan adalah tiang besi dan tiang octagonal.

Berdasarkan bentuk lengannya (stang ornamen), tiang lampu jalan dapat dibagi menjadi 3,

yaitu lengan tunggal, lengan ganda , dan tanpa lengan.

a. Lengan tunggal b. Lengan ganda c. Tanpa lengan

Gambar 3. Beberapa bentuk lengan tiang lampu jalan (SNI 7391, 2008)

6

Untuk menentukan sudut kemiringan stang ornamen, agar titik penerangan mengarah

ke tengah-tengah jalan, maka :

Sehingga :

Gambar 4. Penentuan sudut kemiringan stang ornamen terhadap lebar jalan (SNI 7391, 2008)

Dimana :

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

2.2 Prinsip Kerja PJU dengan Solar Sel

Sistem photovoltaic menghasilkan daya keluaran hanya pada saat modul photovoltaic

disinari matahari, oleh karena itu sistem photovoltaic menggunakan mekanisme penyimpanan

energi agar energi listrik selalu tersedia pada waktu matahari sudah tidak menyinari (malam

hari). Baterai merupakan komponen yang digunakan untuk penyimpanan energi listrik yang

dihasilkan array photovoltaic. Selain untuk media penyimpanan energi listrik, baterai juga

7

digunakan untuk pengaturan sistem tegangan dan sumber arus yang dapat melebihi

kemampuan array photovoltaic.

Sebelum mendesain PJU yang memanfaatkan solar cell, ada beberapa hal yang perlu

dipertimbangkan yaitu :

• Pemakaian daya rata-rata selama 24 jam.

• Pemakaian daya rata-rata pada malam hari (terhitung dari nilainya sinar

matahari yang mengenai solar cell).

• Pemakaian daya puncak.

Pertimbangan-pertimbangan diatas digunakan untuk mengetahui spesifikasi komponen

yang akan dipasang pada sistem tersebut, karena salah memilih komponen bisa menyebabkan

sistem ini tidak bekerja dengan baik (mudah rusak/tidak maksimal). PV module adalah peralatan

yang mengubah energi cahaya matahari menjadi energy listrik. Merupakan peralatan energi

terbarukan (renewable energy) yang ramah akan lingkungan (clean energy). PV module ini pada

siang hari akan menghasilkan energy listrik yang kemudian disimpan dalam baterai sehingga dapat

dipergunakan untuk menyuplai beban lampu pada malam hari.

• Solar Charge Controller merupakan peralatan yang mengatur proses pengisian energy dari

PV ke baterai serta pengeluaran energi dari baterai ke beban (lampu) agar baterai tidak

mengalami kerusakan akibat overcharge maupun overdischarge.

• Box Batere dan Panel Kontrol adalah sebuah panel untuk wadah/casing baterai dan SCC

dengan instalasi wiring-nya.

• Battery Bank digunakan untuk menyimpan energi pada siang hari dari Solar Array yang

selanjutnya dipergunakan untuk menyuplai beban (lampu) pada malam hari.

Lampu penerangan jalan (PJU) tenaga matahari mempunyai ketinggian tiang yang

berbeda-beda, mulai dari 7 m s/d 9 m. Jarak antar tiang juga bervariasi mulai dari 15m s/d 40m.

Jarak antar tiang tergantung ketinggian tiang, jenis lampu, dan cahaya yang dibutuhkan

(brightness).

8

Gambar 5. Komponen PJUTS

Sumber : TMLEnergy

2.3 Komponen PJUTS

Komponen PJU tenaga surya meliputi komponen pembangkit, komponen beban dan

komponen pendukung. Komponen pembangkit berupa panel surya (solar panel/pv panel/solar

module/pv module), solar charge controller (battery control regulator/battery control unit) dan

baterai. Komponen beban berupa lampu LED. Sementara komponen pendukung terdiri dari tiang,

kabel box baterai dan aksesoris. Komponen pembangkit PJU akan membentuk sistem pembangkit

listrik tenaga surya (PLTS) untuk mensuplai listrik ke komponen beban.

Sebagaimana penghitungan PLTS, untuk menentukan besar sistem pembangkitan beserta

sub komponen yang dibutuhkan, maka diperlukan penghitungan besar energi yang akan

dikonsumsi oleh komponen beban. Hal ini dilakukan untuk mengoptimalkan penggunaan sistem

dengan spesifikasi teknis yang efisien namun dapat diandalkan (reliable). Komponen PJU tenaga

Surya secara umum adalah : Modul Solar Cell Mono/Polycrystalline, Lampu LED/CFL + Cobra

Head Lamp, Charge Controller Automatic Timer, Battery SLA/VLRA Deep Cycle Free

Maintenance, Battery Box, Solar Panel Support, Poles and Various Brackets, and Wiring

Harnesses.

9

Tabel 1. Rincian Komponen PJU Tenaga Surya

Gambar Peralatan Utama Spesifikasi

Modul Surya

Modul Surya dengan jenis

Mono/Polycrystalline Silicon, menkonversi

radiasi sinar matahari menjadi tenaga listrik

yang nantinya digunakan sebagia sumber

energy

Tipe Cell :

Mono/Polycrystalline

- Jumlah cell : 36 - 72

- Daya : 80 Wp-250 Wp

Battery

Baterai berfungsi untuk menyimpan energi

yang

dihasilkan oleh modul surya, didesain untuk

dapat

mengalirkan arus konstan dalam waktu yang

lama

- Tipe Baterai :

VRLA Gel / MF-

Nominal Tegangan : 12

– 24 V

- Kapasitas : 65

– 150 Ah

Solar Charge Controller

Solar Charge Controller mengatur arus listrik

yang

dihasilkan modul surya untuk disimpan ke

baterai,

SCC menjaga agar arus listrik yang dihasilkan

tetap stabil sehingga memperpanjang usia

baterai

- Algoritma Kontrol :

MPPT/PWM

- Nominal Tegangan : 10

– 20 A / 12 –

24 V

Tiang & Armature

Teknologi pembuatan tiang menggunakan

pelindung galvanize, sehingga lebih tahan

terhadap korosi. Tinggi dan sudut armarture

disesuaikan dengan kebutuhan luminasi dan

illuminasi

- Oktagonal

- Hot Dip Galvanized

- Anti Panjat

Lampu LED

Lampu LED merupakan teknologi penerangan

- Luminasi > 110 lm/W

- Daya : 20 – 120 W

10

dengan efisiensi yang tinggi. LED memiliki

usia

pakai yang cukup panjang, serta warna cahaya

yang bisa disesuakan dengan kebutuhan dan

kondisi lingkungan

Box Panel Listrik

Box Batere dan Panel kontrol adalah sebuah

panel untuk wadah/casing baterai dan SCC

dengan instalasi wiring-nya.

- Powder Coating

- IP 54

- Air Ventilated

Source: TMLEnergy

2.4 Deskripsi Lingkungan Jalan

Menurut Volume Jalan, terbagi atas :

A. Arteri Primer

Menghubungkan kota jenjang ke satu yang terletak berdampingan atau menghubungkan

kota jenjang ke satu.

B. Arteri Sekunder

Menghubungkan kawasan primer dengan kawasan sekunder I atau menghubungkan

kawasan sekunder I dengan kawasan sekunder II

C. Kolektor Primer

Menghubungkan kota jenjang kedua dengan kota jenjang kedua atau menghubungkan kota

jenjang kedua dengan kota jenjang ketiga

D. Kolektor Sekunder

Menghubungkan kawasan sekunder II dengan kawasan sekunder II atau menghubungkan

kawasan sekunder II dengan kawasan sekunder III

E. Lokal Primer

Menghubungkan kota jenjang ke satu dengan persil atau menghubungkan kota jenjang

kedua dengan persil atau menghubungkan kota jenjang ketiga.

11

2.4.1 Badan Jalan

Badan jalan meliputi jalur lalu lintas dengan atau tanpa jalur pemisah dan bahu jalan, badan

jalan hanya diperuntukkan bagi arus lalu lintas dan pengamanan terhadap konstruksi jalan. Secara

geometris lebar badan jalan dan daerah jalan yang meliputi daerah milik jalan (Damija), daerah

manfaat jalan (Damaja) dan daerah Pengawasan Jalan (Dawasja) pada masing-masing fungsi jalan

sebagaimana diatur pada Undang-undang Nomor 26 tahun 1985.

Tabel 2. Standar Lebar Badan dan Daerah Jalan

2.4.2 Standar Penerangan Jalan

Standar tentang fungsi, jenis, dimensi, pemasangan, penempatan/penataan yang digunakan

untuk penerangan ruas jalan, persimpangan sebidang maupun tidak sebidang, jembatan dan

terowongan di kawasan perkotaan yang mempunyai klasifikasi fungsi jalan arteri, kolektor dan

lokal diatur dalam SNI 7391:2008 tentang Spesifikasi penerangan jalan di kawasan perkotaan.

Sementara untuk Jalan Tol diatur dalam PERMEN PU No16 /PRT/M/2014 tentang Standar

Pelayanan Minimal Jalan Tol.

Tabel 3. Standar Pelayanan Minimal Jalan Tol

Subtansi

Layanan Indikator Cakupan Tolok Ukur Keterangan

Keselamatan

Fasilitas Lainnya

Penerangan Jalan

Umum (PJU) Wilayah

Perkotaan

Seluruh Ruas

Jalan Tol

Lampu

Menyala

100%

Waktu Toleransi

pemenuhan 2 x 24

Jam

12

2.5 Kelebihan dan Kekurangan Implementasi PJU Tenaga Surya

2.5.1 Kelebihan Implementasi PJU Tenaga Surya

• Ramah lingkungan dan bebas polusi.

Sistem listrik tenaga surya secara umum tidak memberikan konstribusi terhadap perubahan

iklim di bumi. Ini dikarenakan sistem listrik tenaga surya tidak memancarkan gas rumah

kaca yang berbahaya seperti karbon dioksida. Selain itu sistem listrik tenaga surya juga

tidak menyebabkan polusi suara (tidak berisik).

• Sumber energi melimpah yang tak terbatas.

Energi yang digunakan atau dimanfaatkan oleh sistem tenaga surya adalah energi alternatif

yang melimpah (sinar matahari). Matahari adalah sumber energi yang tidak terbatas. Dalam

konteks Indonesia sebagai negara yang berada di sekitar khatulistiwa, matahari bersinar

sepanjang tahun sehingga energi dari matahari ini selalu tersedia kapan saja dan dimana

saja di wilayah Indonesia.

• Tidak tergantung jaringan PLN.

Suplai daya mandiri sehingga tidak tergantung pada jaringan listrik konvensional (PLN).

PJU yang satu ini tidak akan berpengaruh jika ada masalah di jaringan listrik PLN yang

menyebabkan pemadaman. Dengan kata lain PJU yang satu ini tidak membutuhkan adanya

jaringan listrik PLN. Ini menjadi keuntungan utama karena sesuai dengan namanya, PJU

seharusnya tetap menerangi lokasi dimana ia dipasang karena penerangan tersebut

melayani kepentingan umum. Kepentingan umum dimaksud dapat berupa keamanan dan

kenyamanan kelompok masyarakat yang ada di lokasi maupun kelompok masyarakat yang

sedang/akan melewati lokasi tersebut.

• Nihil biaya listrik PLN.

Karena merupakan sistem mandiri yang tidak tergantung dengan jaringan PLN tentunya

akan menihilkan biaya penggunaan listrik PLN. Sebagai informasi bahwa penerangan jalan

umum yang ada dan menggunakan jaringan listrik PLN bukanlah fasilitas gratis yang

diberikan oleh PLN. Penggunaan PJU diperhitungkan PLN dan harus dibayarkan oleh

pemerintah daerah setempat. Untuk kepentingan pembayaran itu, pada lembar tagihan

listrik bulanan akan tertera komponen penerangan jalan umum sebagai salah satu yang

harus dibayarkan. Atau jika menggunakan listrik prabayar, maka komponen PJU sudah

13

diperhitungkan dalam harga per KWh yang dtetapkan yang membentuk harga

voucher/token listrik prabayar.

• Dapat dipasang dimana saja.

Sifat mandiri dari jaringan listrik PLN menjadikan keuntungan terbesar PJU ini. Dengan

kemandirian tersebut, maka PJU tenaga surya dapat dipasang dimana saja selama panel

surya sebagai penangkap sinar matahari tidak terhalangi oleh bayangan benda apapun.

Untuk jalan-jalan lintas yang tidak sejajar dengan jaringan distribusi PLN, maka PJU ini

menjadi pilihan yang rasional.

• Usia pakai yang sangat panjang.

PJU tenaga surya mengadopsi semangat efisiensi energi sehingga salah satu faktor utama

dan menjadi keuntungan PJU ini adalah usia pakai haruslah cukup panjang sehingga tidak

memberatkan dalam operasional terutama perawatan rutin. Sebagai contoh, panel surya

rata-rata memiliki usia pakai sampai dengan 25 tahun dengan degradasi efisiensi hanya

10%. Contoh lainnya adalah penggunaan lampu LED dengan usia pakai sampai dengan

50.000 jam atau jika PJU menyala selama 10 jam sehari, maka usia pakai maksimum lampu

LED ini bisa mencapai lebih dari 13 tahun. Bandingkan dengan penggunaan lampu gas

konvensional yang masih banyak digunakan PJU saat ini.

• Perawatan rutin yang minimal.

Banyak yang mengatakan PJU tenaga surya bebas perawatan, namun saya tidak sepakat

dengan penggunaan istilah bebas tersebut. Akan lebih tepat menggunakan istilah minim

perawatan karena bagaimanapun sebuah sistem akan membutuhkan perlakuan untuk

menjamin keberlangsungan sistem itu sendiri. Adapun perawatan PJU tenaga surya akan

sangat tergantung pada kondisi lokasi dan pemilihan komponen utama yaitu baterai yang

digunakan.

2.5.2 Kekurangan Implementasi PJU Tenaga Surya

• Biaya investasi awal yang relatif mahal.

Harus diakui biaya investasi awal PJU tenaga surya jika dibandingkan dengan PJU

konvensional akan terasa relatif mahal. Namun dengan skala produksi massal yang

dilakukan oleh China pada beberapa tahun belakangan ini, secara perlahan namun pasti

investasi pembangkit listrik tenaga surya (termasuk PJU) mengalami penurunan yang

14

tajam jika dibandingkan 10 tahun lalu. Menjawab pertanyaan mahalnya biaya investasi ini,

bisa dijawab dengan melakukan komparasi biaya dalam rentang waktu tertentu antara PJU

tenaga surya dan PJU konvensional. PJU tenaga surya memang relatif mahal di awal,

namun minim biaya rutin. Sementara PJU konvensional relatif murah di awal, namun

dengan biaya rutin yang terus menerus setiap bulannya berupa penggunaan daya dari PLN.

• Tergantung cuaca.

Saat cuaca hujan/mendung, kemampuan panel surya menangkap sinar matahari tentu akan

berkurang yang berakibat pada tidak optimalnya konversi energi yang terjadi. Untuk

menghadapi hal tersebut, pemilihan panel surya menjadi sesuatu yang perlu menjadi

pertimbangan perencanaan dengan juga mempertimbangkan posisi lokasi terhadap

matahari dan kekuatan radiasi matahari di lokasi tersebut. Dalam konteks Indonesia, secara

umum faktor matahari tidaklah terlalu signifikan berpengaruh kecuali di beberapa daerah

yang memang radiasi mataharinya sangat kecil seperti di Bogor, Jawa Barat yang

radiasinya hanya sekitar 2,5 kWh/m²/hari dibandingkan dengan radiasi rata-rata indonesia

sebesar 4,8 kWh/m²/hari.

15

III. ANALISIS TEKNIK DAN EKONOMI

3.1 Analisis Teknik

PJU yang direncanakan mengambil lokasi di jalan bebas hambatan atau jalan tol

Probolinggo-Banyuwangi. Sistem penemtapan lampu penerangan jalan yang disarankan untuk

jalan tol yaitu sistem terus menerus yang artinya penerangan jalan terdapat kontinyu di sepanjang

jalan, yang dalam proyek ini yaitu 60 km. Berikut besaran-besaran kriteria penerangan jalan tol

yang dipilih dengan mengacu pada standar yang telah ada:

Tabel 4. Kriteria PJU yang dipilih berdasarkan standar SNI

Uraian Besaran

dipilih Besaran standar

Tinggi Tiang Lampu (h) 11 meter 10 – 15 meter

Jarak Interval Antar Tiang 40 meter Minimum 30 meter

Jarak tiang lampu ke tepi perkerasan (s1) 1 meter Minimum 0,7 meter

Jarak dari tepi perkerasan ke titik penerangan

terjauh (s2) 13 meter

Minimum lebar badan jalan

12 meter

Sudut Inklinasi (i) 25o 20o – 30o

1. Perencanaan Tiang Lampu Jalan yang digunakan

Tiang PJU berjenis octagonal hot dip galvanize dengan konstruksi base plate, dimana

ornament lengan ganda.Angkur dan murnya harus diproses dengan proteksi hot dipped

galvanized. Fondasi tiang lampu harus terbuat dari konstruksi beton K 225 (dimana anchor/baut

tiang tertanam di fondasi tiang dengan ukuran yang disesuaikan). Dengan tinggi tiang octagonal

(h) sebesar 11 meter, panjang stang ornamen 1 meter dan jarak horizontal lampu-tengah jalan

(c) 7,5 meter maka sudut kemiringan stang ornamen dapat dihitung sebagai berikut:

𝑇 = √ℎ2 + 𝑐2

= √112 + 6,52 = 12,77 𝑚

Maka,

cos 𝜑 = ℎ

𝑇

16

cos 𝜑 = 11

12,77

𝜑 = 30,5𝑜

Tabel 5. Spesifikasi panjang dan diameter tiang yang digunakan

Dimensi Tiang dan Diameter PJU

Segmen Diameter(mm) Tinggi tiang

a 150 3,5

b 125 1,5

c 100 2,5

d 80 3,5

Total 11

2. Perhitungan Daya Lampu dan Penerangan

Proyek ini menggunakan lampu LED untuk jenis lampu penerangannya, dengan alasan lebih

hemat energi dan umur pakai yang panjang sehingga sesuai dengan sistem penerangan jalan

berbasis energi surya. Selain itu, lampu LED yang di[pilih juga merupakan lampu LED DC

sehingga pada aplikasinya nanti tidak memerlukan inverter untuk merubah arus DC dari solar sel

ke arus AC yang dibutuhkan lampu. Hal ini dilakukan sebagai penghematan biaya investasi.

Spesifikasi lampu yang digunakan adalah sebagai berikut:

Tabel 6. Spesifikasi jenis lampu yang digunakan

Keterangan Lampu PJU Solar Sel

Jenis lampu LED

Daya 43 watt

Tegangan 24 volt

Arus 1,8 Ampere

Gambar 6. Tiang PJU

17

Warna cahaya putih

Umur 60.000 jam

Lumen 4500 lm

Temperatur 6500o ±600oK

a. Intensitas cahaya:

𝐼 = ∅

𝜔

𝐼 = 4500

4𝜋= 358,3 𝐶𝑑

b. Luminansi rata-rata:

𝐿𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = 𝐼

(𝐴. 𝑐𝑜𝑠𝜃)=

358,3

(520. 𝑐𝑜𝑠47,5)= 1,02 𝑐𝑑/𝑚2

c. Efisiensi Cahaya:

𝑘 = 𝑝𝑥𝑙

ℎ(𝑝+𝑙)=

40𝑥13

11(40+13)= 0,891 ; sehingga kmin = 0,8 dan kmaks = 1,00

Maka efisiensi dari tabel 2.4 dengan rp = 0,7, rm = 0,1 dan rw = 0,5 :

𝜂 = 𝜂𝑚𝑖𝑛 + 𝑘 − 𝑘𝑚𝑖𝑛

𝑘𝑚𝑎𝑥 − 𝑘(𝜂𝑚𝑎𝑥 − 𝜂𝑚𝑖𝑛)

= 0,42 + 0,891 − 0,8

1,00 − 0,891(0,48 − 0,42)

= 0,47

Maka fluks armatur,

∅𝐵 = 𝜂 𝑥 ∅𝑜 = 0,47 𝑥 4500 = 2119,77 𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛

d. Iluminasi atau intensitas penerangan:

𝐸𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 = ∅

𝐴=

2119,77

520= 4,07 𝑙𝑢𝑥

e. Efikasi Cahaya

𝐾 =∅

𝑃=

4500

43= 104,65 𝑙𝑚/𝑤𝑎𝑡𝑡

3. Jumlah titik lampu yang diperlukan

18

Jumlah titik lampu untuk penerangan jalan tol sepanjang 60 km dapat dihitung:

𝑇 = 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙 𝑎𝑛𝑡𝑎𝑟 𝑡𝑖𝑎𝑛𝑔=

60.000

40= 1500 𝑙𝑎𝑚𝑝𝑢

4. Perhitungan Energi Listrik

Pukul 17.00 lampu menyala dan mati pada pukul 05.00, sehingga lampu beroperasi selama 12

jam. Energi yang terpakai pada PJU ini adalah :

𝑊 = (𝑃𝑥𝑡)

= (43𝑥12)

= 516 𝑤ℎ

3.1.1 Perhitungan dan Analisis berdasarkan Kapasitas Modul

• Material Penerangan Jalan Tol Solar Cell

Adapun material-material pada PJU solar cell adalah tiang PJU, lampu LED, panel sel surya,

baterai, solar charge controller, serta box baterai dan solar charge controller.

a. Panel Surya

Dimana data panel surya yang digunakan pada proyek ini yaitu:

Tabel 7. Spesifikasi panel surya yang digunakan

Panel surya atau photovoltaik yang dipilih terbuat dari sel surya silicon poli-crytalline

yang memiliki efisiensi cukup tinggi serta lifetime rata-rata 25 tahun, dimana saat mencapai

umur tersebut tingkat daya panel surya turun hingga 20%. Panel dilengkapi dengan junction

box yang tahan air (waterproof) dan konektor IP 67.

19

Gambar 7. Konstruksi panel surya

Untuk mencari efesiensi sel surya, maka kita harus mencari dahulu faktor pengisian (fill factor)

dengan menggunakan :

𝐹𝐹 = 𝑉𝑚 𝑥 𝐼𝑚

𝑉𝑜𝑐 𝑥 𝐼𝑠𝑐=

17𝑥 4,71

22 𝑥 5,04= 0,72

Luas permukaan panel surya yaitu, panjang 1,010 m x 0,66 m sehingga luas permukaan panel

surya yaitu 0,666 m2.

Dimana besar intensitas sinar global matahari yang diterima ketika radiasi dalam keadaan

maksimum (S) sebesar 1000 watt/m2. Maka efisiensi sel surya adalah :

𝜂 =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛=

𝑉𝑜𝑐𝑥𝐼𝑠𝑐𝑥𝐹𝐹

𝑆𝑥𝐹=

22𝑥5,04𝑥0,72

1,3332𝑥1000𝑥100% = 12%

Dengan estimasi jumlah sinar global yang diterima kota probolinggo sebesar 4300 wh/m2/hari,

maka dapat diketahui lamanya panel surya harus mendapatkan sinar matahari (t modul) dimana

maksimum sinar global sebesar 1000 watt/m2/hari adalah:

𝑡𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 =𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑠𝑖𝑛𝑎𝑟 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙

𝑚𝑎𝑘𝑠𝑖𝑚𝑢𝑚 𝑠𝑖𝑛𝑎𝑟 𝑔𝑙𝑜𝑏𝑎𝑙=

4300

1000= 4,3 𝑗𝑎𝑚

Energi yang dihasilkan panel surya:

𝐸𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 = 𝑃𝑛𝑜𝑚𝑥 𝑡𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 = 80 𝑥 4,3 = 344 𝑤ℎ

Jumlah minimum modul yang digunakan untuk dapat melayani beban (lampu LED) yang

dibutuhkan adalah:

20

𝑛𝑚𝑖𝑛 =𝑃𝑙𝑜𝑎𝑑𝑥𝑡

𝐸𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑥 𝜂𝑚𝑖𝑛=

516

344 𝑥 90%= 1,67 ≈ 2 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎

Maka dibutuhkan 2 modul surya untuk melayani 1 beban lampu led, sehingga untuk jarat 60 km

yang membutuhkan 1500 sistem PJU maka jumlah modul surya yang dibutuhkan yaitu 3000

modul.

• Baterai

Data baterai yang dipakai pada PJU adalah :

Tabel 8. Spesifikasi baterai yang digunakan

Syarat baterai bekerja secara normal adalah, arus tersimpan di baterai tidakboleh terkuras

lebih dari 25%, sehingga DOD (deep of discharge) = 100% - 25% = 75%. Cadangan beban

adalah cadangan daya untuk beban (lampu) apabila panel surya tidak dapat menerima sinar

matahari atau dalam satu hari cuaca dalam keadaan mendung, biasanya dibuat cadangan untuk

beban dalam satu hari.

𝑐𝑎𝑑𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 =𝐸𝑙𝑜𝑎𝑑

𝑉=

516

12= 43 𝐴ℎ

Maka untuk mencari kapasitas baterai PJU solar cell adalah :

𝑖𝑏 =(

𝐸𝑚𝑎𝑘𝑠

𝑉𝑏+ 𝑐𝑎𝑑𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑖 (𝐴ℎ))

𝐷𝑂𝐷𝑥 𝜂𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖

21

𝑖𝑏 =(

2𝑥34412 + 43)

0,75𝑥 0,9= 148,67 𝐴ℎ

Sehingga minimal kapasitas arus baterai 148,67 Ah, dan diambil baterai yang berkapasitas 150

Ah.

Gambar 8. Baterai dengan kapasitas 150 AH 12 V

• Solar Charge Controller

Berikut data solar charge controller yang dipakai pada PJU solar cell:

Tabel 9. Spesifikasi colar charge controller yang digunakan

Tipe solar charge controller ini bisa diprogram mempunyai kemampuan dual load atau dimmable

load output. Tipe pengisian Pulse Width Modulation (PWM), mempunyai 4 stage of charge: main,

float, boost dan Equalization.

Gambar 9. Solar Charge Controller

22

Ukuran atau rating untuk alat pengontrol aliran masuk dan keluar dari aki dalam satuan Ampere:

𝑖𝑐𝑐 =𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠

𝐹𝐹𝑥𝑉𝑜𝑐𝑥(100% + 𝜂 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖)

𝑖𝑐𝑐 =2𝑥80

0,72𝑥22𝑥(100% + 90%)

𝑖𝑐𝑐 = 19,19 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 ≈ 20 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒

3.1.2 Perhitungan dan Analisis dengan Metode Integrasi

• Material Penerangan Jalan Tol Solar Cell

Adapun material-material pada PJU solar cell adalah tiang PJU, lampu LED, panel sel surya,

baterai, solar charge controller, serta box baterai dan solar charge controller.

Dalam perhitungan panel surya yang dibutuhkan, perlu diketahui potensi dari radiasi

matahari (nilai iradiasi matahari) pada daerah proyek. Dengan merujuk pada pveducation.org

(perhitungan terdapat pada lampiran 1), maka diperoleh nilai iradiasi surya pada tiga waktu

yang berbeda yaitu:

• Nilai iradiasi pada pukul 09.00 = 989 W/m2

• Nilai iradiasi pada pukul 12.00 = 1047 W/m2

• Nilai iradiasi pada pukul 03.00 = 917 W/m2

Maka dari nilai tersebut, dapat diperoleh persamaan polinomial melalui grafik yaitu:

y = -31.746x2 + 759.5x - 3380.6R² = 0.9763

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 5 10 15 20

Sola

r Ir

rad

iati

on

(W

/m2

)

Hours

Daily Solar Radiation

23

Maka nilai radiasi total selama sehari dapat diestimasikan dengan cara integral sebagai berikut:

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = [−7,53𝑥3 + 270,22𝑥2 − 2116,6𝑥]519

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = 10.441,03 𝑊ℎ/𝑚2

Sehingga total iradiasi pada jangka waktu sehari dari pukul 5 hingga 7 yaitu 10.441,03 Wh/m2.

Untuk menghitung berapa banyak modul yang diperlukan dalam satu sistem maka dapat

dianggap kita menggunakan modul PV dengan kapasitas 50 Wp, maka setelah dilakukan

perhitungan nantinya kita dapat mengetahui apakah 1 modul ini cukup ataupun tidak untuk

memenuhi kebutuhan daya lampu. Jika tidak mencukupi maka dapat digunakan modul PV

dengan kapasitas yang lebih besar maupun menambah jumlah modul dengan konsekuensi biaya

investasi akan lebih besar pula.

➢ Anggap kita menggunakan 50 Wp PV Module dengan ukuran 660 x 670 x 25 mm, maka

luas area pv modul sebesar 0,442 m2 dengan efisiensi 12%, sehingga dalam sehari pv dapat

memproduksi energi listrik sebesar:

𝑃𝑉𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 = 𝐼𝑠𝑢𝑛𝑥 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐸𝑓𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑦

𝑃𝑉𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 = 10.441,03𝑊ℎ

𝑚2 𝑥0,442 𝑚2𝑥14% = 646,09 𝑊ℎ

Sehingga total pv modul yang dibutuhkan dalam satu tiang yaitu:

𝑛𝑚𝑖𝑛 =𝑃𝑙𝑜𝑎𝑑𝑥𝑡

𝑃𝑉𝑝𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑥 𝜂𝑚𝑖𝑛=

516

646,09 𝑥 90%= 0,887 ≈ 1 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙 𝑝𝑎𝑛𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑟𝑦𝑎

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑖𝑟𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 = ∫ −22,596𝑥2 + 540,44𝑥 − 2116,6

19

5

24

• Baterai

Data baterai yang dipakai pada PJU adalah :

Tabel 10. Spesifikasi baterai yang digunakan

Syarat baterai bekerja secara normal adalah, arus tersimpan di baterai tidakboleh terkuras

lebih dari 25%, sehingga DOD (deep of discharge) = 100% - 25% = 75%. Cadangan beban

adalah cadangan daya untuk beban (lampu) apabila panel surya tidak dapat menerima sinar

matahari atau dalam satu hari cuaca dalam keadaan mendung, biasanya dibuat cadangan untuk

beban dalam satu hari.

𝑐𝑎𝑑𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 1 ℎ𝑎𝑟𝑖 =𝐸𝑙𝑜𝑎𝑑

𝑉=

516

12= 43 𝐴ℎ

Maka untuk mencari kapasitas baterai PJU solar cell adalah :

𝑖𝑏 =(

𝐸𝑚𝑎𝑘𝑠

𝑉𝑏+ 𝑐𝑎𝑑𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑠𝑒ℎ𝑎𝑟𝑖 (𝐴ℎ))

𝐷𝑂𝐷𝑥 𝜂𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖

𝑖𝑏 =(

2𝑥34412

+ 43)

0,75𝑥 0,9= 148,67 𝐴ℎ

Sehingga minimal kapasitas arus baterai 148,67 Ah, dan diambil baterai yang berkapasitas 150

Ah.

Gambar 10. Baterai dengan kapasitas 150 AH 12 V

25

• Solar Charge Controller

Berikut data solar charge controller yang dipakai pada PJU solar cell:

Tabel 11. Spesifikasi solar charge controller yang digunakan

Tipe solar charge controller ini bisa diprogram mempunyai kemampuan dual load atau dimmable

load output. Tipe pengisian Pulse Width Modulation (PWM), mempunyai 4 stage of charge: main,

float, boost dan Equalization.

Gambar 11. Solar Charge Controller

Ukuran atau rating untuk alat pengontrol aliran masuk dan keluar dari aki dalam satuan Ampere:

𝑖𝑐𝑐 =𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠

𝐹𝐹𝑥𝑉𝑜𝑐𝑥(100% + 𝜂 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑖)

𝑖𝑐𝑐 =2𝑥80

0,72𝑥22𝑥(100% + 90%)

𝑖𝑐𝑐 = 19,19 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 ≈ 20 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒

Setelah dilakukan perhitungan dan mempertimbangkan beberapa aspek teknis dalam membangun

PJUTS ini, maka desain final dari sistem standart yang telah dirancang yaitu:

26

Dalam projek ini, kami menawarkan teknologi terbaru dari sistem PJUTS yang telah ada yaitu All

in One Integrated Solar Street Lighting System. Dimana sistem ini nantinya akan bekerja dengan

nilai kriteria desain yang telah dihitung sebelumnya namun memiliki beberapa keunggulan

diantaranya:

1. Solar panel, lampu LED, baterai dan controller berada pada satu modul (all in one design)

27

2. Mudah dan murah dalam instalasi

3. Dapat menyala dan padam secara otomatis bergantung pada sensor cahaya, sehingga pada saat

siang hari dimana terdapat banyak cahaya maka lampu akan padam dan pv akan mulai bekerja

menghasilkan listrik yang disimpan pada baterai, begitupun sebaliknya. Pada malam hari lampu

akan menyala dengan menggunakan listrik yang berasal dari baterai yang telah di charge selama

seharian.

4. Tersedia sensor gerakan yang dapat mengatur intensitas pencahayaan yang dipancarkan oleh

lampu LED. Pada saat terdapat banyak pengguna jalan yang melintas, maka intensitas lampu

akan disetsebesar 100%, namun saat tidak ada pengendara yang melintas maka lampu akan

redup dengan intensitas 30%. Pengaturan ini bertujuan untuk menghemat energi yang

digunakan.

5. Lebih murah dan mudah dalam transportasi

6. Anti badai dan desain lebih sederhana dan aman.

➢ Dengan intensitas pencahayaan yang kuran lebih sama dengan sistem sebelumnya, kami

menawarkan desain teknis dari all in one integrated solar street lighting system dengan spesifikasi

komponen yang hampir sama dengan hasil perhitungan namun lebih compact dalam

perancangannya, yaitu:

a. Spesifikasi modul pv

28

b. Spesifikasi baterai

c. Spesifikasi LED

desain keseluruhan all in one integrated solar street lighting:

29

3.2 Analisis Ekonomi

PJU (Penerangan Jalan Umum) Tenaga Surya atau PJUTS adalah penerangan jalan umum

dimana daya listrik untuk lampu disuplai oleh sistem mandiri yang diperoleh dari energi matahari.

PJUTS mempunya biaya operasi dan perawatan yang rendah dikarenakan PJUTS tidak

memerlukan bahan bakar dalam pengoperasiannya. PJUTS memiliki biaya investasi yang sangat

besar.

Hasil dari Analisis Teknik PJUTS untuk jalan bebas hambatan atau jalan tol Probolinggo-

Banyuwangi sepanjang 60 km. Jarak antar tiang PJUTS adalah 40 m maka jumlah PJUTS yang

dibutuhkan 1500 tiang.

Analisis Ekonomi yang ditawarkan terdiri dari 3 pilihan,

1. PJUTS dengan membeli komponen terpisah

2. PJUTS yang sudah jadi satu paket – Solar Street Light

3. Integrated All in One Solar Street Lighting

• PJUTS dengan membeli komponen terpisah

No Komponen Jumlah Harga

Satuan Total

Komponen Pembangkit

1 Baterai 1500 IDR 1,380,000 IDR 2,070,000,000

2 Panel Surya 1500 IDR 1,000,000 IDR 1,500,000,000

3 Solar Charge Controller 1500 IDR 450,000 IDR 675,000,000

Komponen Beban

1 Lampu LED 1500 IDR 2,200,000 IDR 3,300,000,000

Komponen Pendukung

1 Tiang 1500 IDR 2,295,000 IDR 3,442,500,000

2 Kabel Box Baterai 1500 IDR 2,295,000 IDR 3,442,500,000

Biaya Pemasangan 1500 IDR 1,500,000 IDR 2,250,000,000

Biaya Total IDR 16,680,000,000

Biaya Per Tiang IDR 11,120,000

Acuan harga dari bukalapak.com

30

• PJUTS yang sudah jadi satu paket – Solar Street Light

No Komponen Jumlah Harga

Satuan Total

1 Solar Street Light 60 W 1500 IDR 23,696,783 IDR 35,545,174,500

2 Biaya Pemasangan 1500 IDR 1,500,000 IDR 2,250,000,000

Biaya Total IDR 37,795,174,500

Biaya Per Tiang IDR 25,196,783

Acuan harga dari PT. SEI Indotama

• Integrated All in One Solar Street

N

o Komponen

Juml

ah

Harga

Satuan Kurs Total

1 Integrated All in One Solar

Street Lighting 1500

$

450

IDR

13,531

IDR

9,133,425,000

2 Biaya Pemasangan 1500 IDR

1,500,000 IDR

2,250,000,000

Biaya Total IDR

11,383,425,000

Biaya Per Tiang IDR

7,588,950

Acuan harga dari EL

Dari ketiga analisis ekonomi biaya termurah adalah menggunakan Integrated All in One Solar

Street Lighting dengan biaya per tiang IDR 7,588,950 dibandingkan dengan membeli komponen

terpisah IDR 11,120,000 per tiang dan Solar Street Light IDR 24,254,000.

31

DAFTAR PUSTAKA

1. Raymond Simanjorang.Merencanakan PJU Tenaga Surya.PT Hexamitra Daya Prima

2. Engga Kusumayogo, dkk. Analisis Teknis dan Ekonomis Penerapan Penerangan Jalan

Umum Solar Cell untuk Kebutuhan Penerangan di Jalan Tol Darmo Surabaya. Malang :

Jurusan Teknik Elektro Universitas Brawijaya

3. Direktorat Jenderal Bina Marga. 1992. Spesifikasi Lampu Penerangan Jalan Perkotaan

Jakarta

4. Daniel Bimbingan Limbong. Perbandingan Teknis dan Ekonomis Penggunaan Penerangan

Jalan Umum Solar Cell Dengan Penerangan Jalan Umum Konvensional. 2014. Medan :

Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera UtaraSNI 7391:2008 tentang

Spesifikasi penerangan jalan di kawasan perkotaan

5. PERMEN PU No16 /PRT/M/2014 tentang Standar Pelayanan Minimal Jalan Tol

6. http://alpensteel.com

7. http://solarsuryaindonesia.com

8. TMLEnergy.com

9. www.bisnis.com/amp/read/20170930/45/694507/ini-rencana-lelang-pengoperasian-tol-

probolinggo-banyuwangi

10. Undang-undang Nomor 26 tahun 1985.

11. SNI 7391:2008 tentang Spesifikasi penerangan jalan di kawasan perkotaan.

12. PERMEN PU No16 /PRT/M/2014 tentang Standar Pelayanan Minimal Jalan Tol.

32

LAMPIRAN

PERHITUNGAN GLOBAL IRRADIATION

DATA :

Lokasi : Kabupaten Probolinggo, Jawa Timur

Kabupaten Probolinggo

Latitude -7,602

Longitude 112,78

Gsc 1,367 kW/m2

Zona Waktu Waktu Indonesia Barat

ΔT GMT +7.00 jam

Tanggal 7 Februari 2017

Jam (Local Time) 09.00 , 12.00 dan 15.00 WIB

ASUMSI :

1. Kondisi clear sky ( pengaruh shading, awan, dan cuaca diabaikan)

2. Radiasi matahari yang sampai di bumi 70%

3. Diffuse irradiation diasumsikan sebesar 10% dari beam irradiation

4. Horizontal surface (slope diabaikan)

5. Ketinggian lokasi pada saat perhitungan beam radiation diabaikan

PERHITUNGAN :

33

a. Menentukan Local Standart Time Meridien (LSTM)

LSTM merupakan referensi yang digunakan untuk zona waktu tertentu terhadap GMT

b. Menghitung Equation of Time (EoT)

EoT adalah persamaan empiris yang mengoreksi kemiringan orbit bumi dan sumbu bumi.

Eot = 9,87 sin (2B) – 7,53 cos (B) – 1,5 sin (B)

Dimana,

c. Menghitung Time Correction Factor (TC)

TC merupakan total dari faktor koreksi yang terdiri dari LSTM dan EoT, pada persamaan angkat

4 diperoleh dari fakta bahwa bumi berotasi 1o tiap 4 menit.

d. Menghitung Local Solar Time (LST)

e. Menghitung Hour Angle (HRA)

Perhitungan HRA bertujuan untuk mengkonversi local solar time (LST) ke dalam nilai derajat

dimana matahari bergerak melintasi langit. Yang artinya, HRA = 0o saat tengah hari. Karena

bumi berputar sebesar 15o per jam, maka satu jam dari sebelum atau lewat dari tengah hari

sama dengan suatu gerakan sudut matahari di langit sebesar 15o. Pada pagi hari, nilai HRA

adalah negatif dan sore hari nilai HRA adalah negatif.

34

f. Menghitung Declination Angle (δ)

Sudut deklinasi bervariasi musiman karena kemiringan bumi pada porosnya dan rotasi bumi

mengelilingi matahari. Jika bumi tidak miring pada poros rotasi, maka sudut deklinasi akan selalu

0 °. Namun, Bumi memiliki kemiringan 23,45 ° dan sudut deklinasi bervariasi plus atau minus

dalam rentang tersebut. Sudut deklinasi sama dengan 0o hanya pada saat musim semi dan musim

gugur ekuinoks.

g. Menghitung Elevation Angle

Elevation angle atau sudut elevasi adalah tinggi sudut matahari di langit diukur dari horisontal.

Ketinggian sudut elevasi adalah 0o saat matahari terbit dan 90o ketika matahari tepat diatas kepala.

Sudut elevasi bervariasi sepanjang hari, hal ini tergantung pada garis lintang dari lokasi tertentu

dan hari dalam setahun. Sudut elevasi dapat dihitung dengan rumus:

35

h. Menghitung Zenith Angle (θ)

Zenith angle adalah sudut antara matahari dengan garis vertikal yaitu sudut dari beam radiation

pada permukaan horizontal.

i. Menghitung Air Mass (AM)

Air mass adalah rasio dari jarak yang ditempuh oleh beam radiation saat matahari terletak pada

zenith.

j. Menghitung Beam Radiation (IB)

Beam radiation adalah radiasi yang diterima secara langsung dari matahari tanpa adanya

pembauran di atmosfer. beam radiation dapat dihitung melalui persamaan berikut :

Dimana 1,367 kW/m2 merupakan nilai solar constant dan angka 0,7 diperoleh dari jumlah

radiasi matahari yang sampai ke bumi. Sedangkan 0,678 merupakan ketetapan empiris yang

diperoleh melalui percobaan dengan memperhitungkan ketidak-seragaman dalam lapisan

atmosfer.

36

k. Menghitung Diffuse Radiation (IB)

Diffuse radiation adalah radiasi surya yang diterima dari matahari setelah mengalami

pembauran di atmosfer. meskipun saat hari cerah (clear day), diffuse radiation masih sekitar

10% dari beam radiation. Sehingga persamaan sederhana untuk diffuse radiation adalah:

Sehingga,

ID saat pukul 09.00 = 0,0899 kW/m2

ID saat pukul 12.00 = 0,0952 kW/m2

ID saat pukul 15.00 = 0,0834 kW/m2

l. Menghitung Global Irradiation (IG)

Global irradiation adalah total dari beam radiation dan diffuse radiation pada permukaan bumi,

sehingga :

IGlobal = IBeam + IDiffuse

maka,

- Global irradiation pada daerah Probolinggo pada pukul 09.00 WIB sebesar 0,989 kW/m2

- Global irradiation pada daerah Probolinggo pada pukul 12.00 WIB sebesar 1,047 kW/m2

- Global irradiation pada daerah Probolinggo pada pukul 15.00 WIB sebesar 0,917 kW/m2