TUGAS AKHIR STUDI METODE REKAYASA NILAI PADA PERENCANAAN PENGGUNAAN LPJU SOLAR CELL SEBAGAI UPAYA EFISIENSI PENGGUNAAN LISTRIK DI KOTA MEDAN (Studi Terhadap PJU Di Kecamatan Medan Selayang) Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh Angela Eka Septiana Ginting NIM : 100402085 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015 1
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR STUDI METODE REKAYASA NILAI PADA PERENCANAAN PENGGUNAAN LPJU SOLAR CELL SEBAGAI UPAYA EFISIENSI PENGGUNAAN LISTRIK DI KOTA MEDAN (Studi Terhadap PJU Di Kecamatan Medan Selayang) Disusun Oleh : ANGELA EKA SEPTIANA GINTING 100402085 Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si. NIP. 19540531 198601 1 002 Diketahui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU Ir. SURYA TARMIZI KASIM, M.Si. NIP. 19540531 198601 1 002 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015 2
ABSTRAK Penanganan yang tepat harus dilakukan untuk mengatasi krisis energi listrik yang melanda negeri ini, termasuk juga kota Medan. Sebagai salah satu kota terbesar di Indonesia krisis energi listrik bukan lagi menjadi isu baru di kota ini. PLN sebagai perusahaan penyedia tenaga listrik di Indonesia sejak krisis ekonomi tahun 1997 mengalami hambatan dan kerugian finansial dalam menyediakan pasokan energi listrik bagi masyarakat. Hal ini bisa terjadi karena besaran biaya operasional yang dipikul oleh PLN melebihi penerimaan yang didapat. Maka dari itu, diperlukan langkah efektif untuk mengurangi konsumsi energi listrik dari PLN. Salah satu caranya adalah dengan mengganti sumber energi untuk lampu penerangan jalan umum (LPJU) yang selama ini konvensional dengan solar cell, karena LPJU adalah salah satu layanan publik yang pemakaiannya tiap tahun semakin meningkat. Selain untuk penghematan energi, LPJU dengan menggunakan sel surya merupakan aplikasi penerangan jalan umum dengan fitur-fitur yang memungkinkan penggunaan energi yang lebih efisien dan sangat sesuai digunakan untuk daerah-daerah yang belum terjangkau oleh listrik PLN. Terbukti dengan mengganti LPJU konvensional dengan LPJU solar cell banyak anggaran perbelanjaan daerah yang bisa dihemat. Walaupun biaya investasi awal untuk mengganti LPJU konvensional menjadi LPJU solar cell begitu banyak, namun pada tahun ke-6 pemakaiannya justru penggunaan LPJU solar cell bisa lebih hemat biaya dibandingkan dengan LPJU konvensional. Hal ini tentu akan menjadi solusi efektif untuk menangani krisis energi listrik. 3
DAFTAR ISI ABSTRAK...... ii DAFTAR ISI...... iii DAFTAR GAMBAR...... i DAFTAR TABEL...... i KATA PENGANTAR...... i BAB I PENDAHULUAN...... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 3 1.3 Tujuan Penulisan... 4 1.4 Batasan Masalah... 4 1.5 Manfaat Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA....6 2.1 Sejarah Lampu Penerangan Jalan Umum....6 2.2 Penerangan Jalan Umum....7 2.2.1 Standar LPJU....9 2.2.2 Jenis LPJU....11 2.2.3 Pemilihan Jenis dan Kualitas Lampu Penerangan....15 2.2.4 Sistem Penempatan LPJU....15 2.3 Kriteria Perencanaan LPJU.17 2.3.1 Gambaran Umum Perencanaan dan Penempatan LPJU 18 2.3.2 Kriteria Penempatan LPJU.....19 2.3.3 Batasan Penempatan LPJU.....20 2.3.4 Penataan LPJU....22 4
2.4 Sel Surya....24 2.4.1 Klasifikasi Sel Surya....26 2.4.2 Komponen-Komponen Untuk Instalasi Sel Surya..27 2.4.3 Permasalahan Umum Sel Surya....28 2.5 Kecamatan Medan Selayang....30 2.5.1 Kondisi LPJU di kecamatan Medan Selayang.......31 2.6 Rekayasa Nilai (Value Engineering)....34 2.6.1 Definisi dan Konsep....35 BAB III METODE PENELITIAN....37 3.1 Lokasi Penelitian....37 3.2 Data Data yang Dibutuhkan....37 3.3 Metode Penelitian dan Pengumpulan Data....38 3.4 Teori Analisa Data....39 3.4.1 Analisa Teknis....39 3.4.1.1 Lampu dan Penerangan..39 3.4.1.2 Tiang dan Stang Ornament...45 3.4.1.3 Penghantar Listrik..46 3.4.1.4 Pembatas dan Pengaman Listrik....48 3.4.1.5 Perencanaan LPJU Solar Cell....49 3.4.2 Analisa Ekonomi....54 3.4.2.1 Biaya Investasi...54 3.4.2.2 Biaya Operasional...55 3.4.2.3 Biaya Perawatan....56 3.4.2.1 Break Even Point LPJU..57 5
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.....59 4.1 Kondisi Eksisting PJU di Kec. Medan Selayang.....59 4.2 Perhitungan Daya Lampu dan Penerangan Konvensional.....60 4.3 Pembatas dan Pengaman Listrik LPJU Konvensional.....63 4.4 Penghantar Listrik.....65 4.5 Rancangan LPJU Solar Cell di Kec. Medan Selayang.....68 4.6 Material Penerangan Jalan Umum Solar cell.....69 4.7 Perhitungan Ekonomis PJU.....76 4.7.1 Biaya Investasi.....77 4.7.2 Biaya Operasional.....80 4.7.3 Biaya Perawatan.....83 4.8 Analisa Perbandingan Biaya Output Dengan BEP.....86 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN....90 5.1 Kesimpulan....90 5.2 Saran....91 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 6
DAFTAR GAMBAR NO Judul Halaman 2.1 Penempatan Lampu Penerangan Jalan Uumu 18 2.2 Penempatan LPJU di Kiri/Kanan Jalan di Jalan Dua Arah 23 2.3 Penempatan LPJU di Kiri dan Kanan Jalan Berselang- 23 seling di Jalan Dua Arah 2.4 Penempatan LPJU di Kiri dan Kanan Jalan Berhadapan 24 di Jalan Dua Arah 2.5 Penempatan LPJU di Median Jalan di Jalan Dua Arah 24 2.6 Ilustrasi Cara Kerja Sel Surya dengan Prinsip p-n Junction 25 2.7 Skema Klasifikasi Sel Surya 26 2.8 Peta Kota Medan 31 2.9 Lampu PJU di Daerah Tanjung Sari 32 2.10 Lampu PJU di Depan Universitas Sumatera Utara 32 2.11 Lampu PJU di Sepanjang Jalan Dr. Mansyur 33 2.12 Lampu PJU di Kampung Susuk 33 3.1 Perhitungan Iluminasi Metode Titik 42 3.2 Perencanaan Jalan Umum 45 3.3 Diagram Kerja LPJU Solar Cell 54 4.1 Kabel NYFGBY 67 7
4.2 Photo Volatic 60 wp dan 80 wp 71 4.3 Baterai Panasonic VRLA 120AH 75 4.4 Baterai Panasonic VRLA 150AH 75 4.5 Solar Charge Controller 76 8
DAFTAR TABEL NO Judul Halaman 2.1 Kualitas Pencahayaan Normal 10 2.2 Jenis Lampu Penerangan Jalan Menurut Karakteristik 11 2.3 Rasio Kemerataan Pencahayaan 16 2.4 Sistem Penempatan Lampu Penerangan Jalan 17 2.5 Uraian Besaran-Besaran Kriteria Penempatan Lampu Penerangan 19 Jalan Umum 2.6 Jarak Antar Tiang Lampu Penerangan (e) Berdasarkan Tipikal 20 2.7 Penataan Letak Lampu Penerangan Jalan 23 3.1 Efisiensi Penerangan dari Armatur Penerangan Langsung (PJU) 44 Melalui Perhitungan Indeks Ruang (k) 4.1 Data Kondisi Eksisting PJU Konvensional 59 4.2 Data PJU Konvensional 60 4.3 Kemeratan Iluminasi dan Luminansi 63 4.4 Data Pembatas Daya MCB (Mini Circuit Breaker) 63 4.5 Data Penghantar Listrik PJU Konvensional 65 4.6 Data Kondisi Perencanaan PJU Solar Cell 69 4.7 Data LPJU Solar Cell 70 4.8 Data/Spesifikasi Panel Surya Single Ornament 70 4.9 Data/Spesifikasi Baterai 73 9
4.10 Data solar charge controller 75 4.11 Harga Keseluruhan Material dalam satu Tiang dari PJU 77 Konvensional 4.12 Harga Keseluruhan Material dalam satu Tiang dari PJU 79 Solar Cell 4.13 Biaya Beban 81 4.14 Biaya Pemakaian Listrik 81 4.15 Biaya Operasional per Tahun 82 4.16 Umur Material PJU Konvensional 83 4.17 Umur Material PJU Solar Cell 85 4.18 Biaya PengeluaranPJU Konvensional Sampai pada Tahun ke-10 87 4.19 Biaya Pengeluaran PJU Solar Cell Sampai pada Tahun ke-10 87 10
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis haturkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-nya tugas akhir ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah: STUDI METODE REKAYASA NILAI PADA PERENCANAAN PENGGUNAAN LPJU SOLAR CELL SEBAGAI UPAYA EFISIENSI PENGGUNAAN LISTRIK DI KOTA MEDAN (Studi Terhadap PJU Di Kecamatan Medan Selayang) Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda (Berlin Ginting) beserta Ibunda (Rosinta Sitorus) dan adik-adik tersayang (Yohana Luvena, Trivani Bernadeta dan Richard Aditya) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada: 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini. 11
2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan. 3. Bapak Ir. Edy Warman M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir, yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah memberikan banyak motivasi selama masa perkuliahan. 4. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi. 5. KMK St. Yoseph Engineering USU yang memberikan saya kesempatan untuk berkarya, sehingga dapat lebih memaknai arti hidup dan berkeluarga 6. Sahabat setia Oky Virgolina, Lena Sihombing, Silvia dan Rini yang selalu mendoakan kesuksesan penulis dalam setiap kesempatan. 7. Rekan-rekan satu angkatan 2010 Enda, Hugo, Sisko, Syilvester, Mayang, Tari, Dewi, Yola, Dwi, Agil, Dilla, Chandra, Milan, Afron, Enjoi dll yang selalu saling memberi semangat, bantuan dan cerita selama perkuliahan. 8. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberikan dukungan dan bantuan. 9. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan 12
menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kita semua dan hanya kepada Tuhan yang Maha Esa penulis menyerahkan diri. Medan, September 2015 Penulis Angela Eka Septiana Ginting 13