TUGAS AKHIR PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL (Studi Terhadap Penerangan Jalan Umum Di Jalan Ir.H Juanda Medan) Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi listrik OLEH : DANIEL BIMBINGAN LIMBONG NIM: DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2014

2 PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL (Studi Terhadap Penerangan Jalan Umum Di Jalan Ir.H Juanda Medan) OLEH : NAMA : DANIEL BIMBINGAN LIMBONG N I M : Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada tanggal 21 bulan Mei tahun 2014 di depan Penguji : 1. Ir. Edi Warman, M.T : Ketua Penguji 2. Ir. Syamsul Amin, M.S : Anggota Penguji Diketahui oleh : Disetujui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si NIP : NIP :

3 ABSTRAK Energi konvensional seperti gas alam, batubara, dan minyak bumi masih menjadi sumber energi utama PLN (Perusahaan LIstrik Negara). Cadangan sumber energi yang semakin menipis dan besarnya biaya yang diperlukan untuk mendapatkan sumber energi menjadi pertimbangan untuk mulai mencari dan mengeksplorasi sumber energi lain. Dan didapatlah energi lain itu yaitu Energi matahari yang murah dan akan selalu ada setiap ada matahari. Solar cell atau sel surya merupakan salah satu alat yang memanfaatkan energi matahari dan mampu mengkonversi sinar matahari menjadi arus listrik. Keunggulan dari solar cell yaitu dapat membangkitkan tenaga listrik dimana saja yang disinari cahaya matahari. Dan karena keunggulannya itu, solar cell mulai diaplikasi sebagai pembangkit listrik sendiri untuk Penerangan Jalan Umum (PJU). Adanya perbedaan material/komponen penerangan jalan ketika solar cell diaplikasikan pada penerangan jalan umum dengan penerangan jalan umum konvensional. Karena hal tersebut, sehingga membuat ada kemungkinan perbedaan hal teknis dan ekonomis terhadap PJU Solar Cell dengan PJU Konvensional. Maka dengan itu, penulis melakukan penelitian terhadap perbedaan tersbut dimana obyek penelitian dilakukan terhadap penerangan jalan umum di jalan Ir. H Juanda medan. Kata kunci: energi konvensional, energi matahari, solar cell, penerangan jalan umum konvensional, penerangan jalan umum solar cell. i

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan karunianya yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : PERBANDINGAN TEKNIS DAN EKONOMIS PENGGUNAAN PENERANGAN JALAN UMUM SOLAR CELL DENGAN PENERANGAN JALAN UMUM KONVENSIONAL Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk Ibuku (Marlince br Sigalingging) yang telah sendirian membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, dan abang-abangku (Fredrik Arianto Limbong S.Pd, Dicky Prima Limbong, Maraden Limbong S.T) yang telah banyak memberikan motivasi beserta materi agar penulis dapat meneyelesaikan tugas akhir ini, serta adikku (Reni Sepriatin br Limbong) yang telah banyak menghibur dan memotivasi penulis dalam kesehariannya,. Tak lupa juga kepada semua keluarga dan orang-orang yang selalu memberikan semangat kepada penulis dalam proses penyelesaian Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah sampai penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : ii

5 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, FT-USU dan merangkap sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu Penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Masykur Sjani, M.T selaku Dosen Wali Penulis selama menyelesaikan pendidikan di yang juga banyak memberi masukan kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro FT-USU. 3. Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, FT-USU. 4. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU. 5. Bapak Ir.H.Zulkifli Sitepu, M.M sebagai kepala Dinas Pertamanan Kota Medan yang telah mengizinkan penulis untuk meneliti dan mengambil data PJU Konvensional dan PJU Solar cell di jalan Ir.H Juanda Medan. 6. Pak Sugiharto dan Pak Siregar sebagai pegawai Dinas Pertamanan yang telah merelakan waktunya untuk diwawancarai dan menemani untuk mengambil data-data yang diperlukan untuk membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Semua rekan-rekan 2008 di Fakultas Teknik Elektro USU, Andre, Yohannes, Junedy, Raja, Frederick, Dedi, Elvis, Jean, Pryandi, Juned, William, Antonius, John, Basten, Herianto, Army, Rizky, Hisar, Basofi, Ellis, Christian, Darminton, dll yang telah banyak membantu dan mendukung penulis. iii

6 8. Tri Oktaviani Br Bagariang yang telah banyak menemani, menghibur dan memotivasi penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini. 9. Pak Mustofa dari P.T Fokus Indo Lighting yang sedikit banyak memberikan pencerahan tentang intalasi penerangan jalan umum ketika di Kalimantan Selatan. 10. Semua orang yang tidak dapat disebutkan satu persatu, Penulis mengucapkan banyak terima kasih. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi Pembaca. Medan, Mei 2014 Daniel Bimbingan Limbong NIM iv

7 DAFTAR ISI Abstrak... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Daftar Lampiran... i ii v viii x xii BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang... 1 I.2 Tujuan dan Manfaat... 2 I.3 Batasan Masalah... 3 I.4 Metode Penulisan... 4 I.5 Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Sumber Energi... 7 II.1.1 Sumber Energi PJU Konvensional... 7 II.1.2 Sumber Energi PJU Solar Cell... 8 II.2 Sel Surya (Photovoltak)... 9 II.3.1 Klasifikasi Sel Surya II.3.2 Struktur dan Mekanisme Konversi Energi Matahari.. 11 II.3.5 Masalah Umum Sel Surya II.3 Penerangan Jalan Umum II.3.1 Ketentuan Penempatan Penerangan Jalan v

8 II.3.2 Ketentuan Kualitas Pencahayaan II.3.2 Jenis Dan Kualitas Lampu PJU II.3.3 Sistem Penerangan dan Pemasangan Armatur II.4 Barang Publik BAB III METODE PENELITIAN III.1 Lokasi Penelitian III.2 Data-Data Yang Dibutuhkan III.3 Metode Penelitian Dan Pengumpulan Data III.4 Diagram Alir (Flowchart) Penelitian III.5 Teori Analisa Data III.5.1 Analisa Teknis III.5.1,1 Lampu dan Penerangan III.5.1,2 Tiang dan Stang Ornament III.5.1,4 Penghantar Listrik III.5.1,5 Pembatas dan Pengaman Listrik III.5.1,6 Perencanaan PJU Solar Cell III.5.2 Analisa Ekonomi III.5.2,1 Biaya Investasi III.5.2,2 Biaya Operasional III Biaya Perawatan III.5.2,4 Break Even Point (BEP) PJU vi

9 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN IV.1 Kondisi Eksisting PJU di Jalan Ir H Juanda Kota Medan IV.4.1 Jenis Tiang dan Kemiringan Stang Ornament IV.2 Perhitungan Daya Lampu Penerangan IV.3 Perhitungan Pembatas Dan Pengaman Listrik IV.4 Penghantar Listrik IV.5 Material Penerangan Jalan Umum Solar Cell IV.6 Perhitungan Ekonomis PJU IV.6.1 Biaya Investasi IV.6.2 Biaya Operasional IV.6.3 Biaya Perawatan IV.7 Analisa Perbandingan Dengan Break Even Point (BEP) BAB V KESIMPULAN DAN SARAN LAMPIRAN 1 Harga TDL (Tarif Dasar Listrik) Tahun 2013 yang Ditetapkan Pemerintah Indonesia DAFTAR PUSTAKA vii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema Klasifikasi Sel Surya Gambar 2.2 Desain dan Ilustrasi Struktur Sel Surya Gambar 2.3 Penempatan Lampu Penerangan Gambar 2.4 Penempatan Lampu PJU di Kiri/Kanan Jalan di Jalan Dua Arah 20 Gambar 2.5 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berselang- seling di Jalan Dua Arah Gambar 2.6 Penempatan Lampu PJU di Kiri dan Kanan Jalan Berhadapan di Jalan Dua Arah Gambar 2.7 Penempatan Lampu PJU di Median Jalan di Jalan Dua Arah 21 Gambar 2.8 Armatur PJU Gambar 3.1 Flowchart Penelitian Gambar 3.2 Perhitungan Iluminasi Metode Titik Gambar 3.3 Perencanaan Penerangan Jalan Umum Gambar 4.1 Tiang PJU Lengan Ganda pada jalan Ir.H Juanda Medan.. 54 Gambar 4.2 Perbedaan Warna Cahaya Lampu PJU Solar Cell dengan PJU Konvensional Gambar 4.3 Pengukuran intensitas penerangan dengan Light Meter Gambar 4.4 Diagram Grup Daya Box APP Gambar 4.5 Kabel NYFGbY Gambar 4.6 Photovoltaik Terbuat Dari Sel Surya Silicon Poli-Crytalline 64 Gambar 4.7 Konstruksi Panel Surya Gambar 4.8 Baterai viii

11 Gambar 4.9 Solar Charge Controller Gambar 4.10 Kurva Break Even Point untuk PJU Solar Cell dengan PJU Konvensional ix

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Materi bumi yang Teradiasi Matahari... 8 Tabel 2.2 Rasio Kemerataan Pencahayaan Tabel 2.3 Sistem Penempatan Lampu Penerangan Jalan Tabel 2.4 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan Tabel 2.5 Kualitas Pencahayaan Normal Tabel 2.6 Jenis Lampu Penerangan Jalan Secara Umum Menurut... Karakteristik dan Penggunaannya Tabel 2.7 Jenis Barang Berdasarkan Sifatnya Tabel 3.1 Efisiensi Penerangan dari Armatur Penerangan Langsung (PJU) Melalui Perhitungan Indeks Ruang (k) Tabel 4.1 Data Kondisi Eksisting PJU Tabel 4.2 Data Penerangan/Lampu PJU Tabel 4.3 Data Pengukuran Intensitas Penerangan Tabel 4.4 Kemeratan Iluminasi dan Luminansi Tabel 4.5 Data Pembatas Daya MCB (Mini Circuit Breaker) Tabel 4.6 Data Penghantar Listrik PJU Tabel 4.7 Data Panel Surya Tabel 4.8 Data Baterai Tabel 4.9 Data Solar Charge Controller Tabel 4.10 Harga Keseluruhan Material dalam satu Tiang dari PJU Konvensional x

13 Tabel 4.11 Harga Keseluruhan Material dalam satu Tiang dari PJU solar Cell Tabel 4.12 Biaya Beban Tabel 4.13 Biaya Pemakaian Listrik Tabel 4.14 Biaya Operasional per Tahun Tabel 4.15 Umur Material PJU Konvensional Tabel 4.16 Umur Material PJU Solar Cell Tabel 4.17 Biaya Pengeluaran PJU Konvensional Sampai pada Tahun ke Tabel 4.18 Biaya Pengeluaran PJU Solar Cell Sampai pada Tahun ke xi

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Peraturan Pemerintah Daerah Kota Medan Terhadap Pajak Penerangan Jalan (PPJ) xii