## Analisis Dan Efisiensi Daya Instalasi Penerangan  Jalan Umum Menggunakan Solar Cell  di Kabupaten Lamongan
Nahdia Rupawanti BR *)
*) Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Islam Lamongan
E-mail : nahdiarupawanti@gmail.com

## Abstrak
Penerangan Jalan umum dengan menggunakan 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.  Pada  sistem  penerangan  jalan  raya  di Kecamatan Mantup Kabupaten Lamongan menggunakan solar cell sebesar 150 wp dan beban lampu 40 w. Ketika cuaca cerah dapat menghasilkan daya 645,189 wh. Jika dalam keadaan panel surya tidak bisa menerima  cahaya,  baterai  masih  mempunyai  cadangan  daya  186  wh.  Sedangkan  untuk  penerangan lampu  jalan  menghasilkan  luminasi  sebesar
dan  iluminasi  sebesar  63,2 lux. Efisiensi  daya dari  panel  modul  solar  sel  sebesar  18%  ditentukan  oleh  posisi  kemiringan  dari  panel  solar  sel  dan intensitas cahaya matahari. Semakin tinggi intensitas cahaya matahari  semakin tinggi efisiensi keluaran modul solar sel. Sehingga pada jam 12.00 siang tegangan modul meningkat hingga 20 V sedangkan arus 4.0 A. Untuk mengoptimalkan solar cell pada efisensi penel surya adalah dengan cara memasang sebuah konsentrator optik pada sistem panel solar cell sehingga dapat meningkatkan intensitas cahaya 6-400 kali matahari dan meningkatkan efisiensinya sebesar 15%.
Kata Kunci : penerangan jalan, solar cell, efisiensi

## I.  PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Salah  satu  pemakaian  listrik  yang  banyak digunakan  masyarakat  saat  ini  adalah  sebagai  sumber penerangan.  Semakin  meningkatnya  tingkat  mobilitas masyarakat  membuat  semua  kegiatan  memerlukan penerangan.  Salah  satu  bagian  yang  penting  dan memerlukan  penerangan  adalah  jalan  raya  atau  jalan umum.
Penerangan jalan umum adalah lampu penerangan  yang  bersifat  publik  (untuk  kepentingan bersama)  dan  biasanya  sengaja  dipasang  diruas  jalan maupun  di  tempat-tempat  tertentu  seperti  taman,  dan tempat umum lainnya. Penerangan Jalan Umum (PJU) dalam  bahasa  Inggrisnya Street Lighting atau Road Lighting adalah  suatu  sumber  cahaya  yang  dipasang pada  samping  jalan,  yang  dinyalakan  pada  setiap malam. Penerangan Jalan umum dengan menggunakan  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.  Lampu  Jalan  Tenaga Surya ( PJU Tenaga Surya) menggunakan Modul/Panel  Surya  dengan  lifetime  hingga  25  tahun yang  berfungsi    menerima  cahaya  (sinar)  matahari yang  kemudian  diubah  menjadi  listrik  melalui  proses photovoltaic. Lampu  ini  secara  otomatis  dapat  mulai menyala  pada  sore  hari  dan  padam  pada  pagi  hari dengan  perawatan  yang  mudah  dan  efisien  selama bertahun  tahun.  Pemasangan  instalasi  Penerangan Jalan  Umum  tidak  terlepas  dari  permasalahan  yang sering  muncul  di  lapangan  antara  lain  cahaya  yang
tidak  merata,  pemakaian  material  yang  tidak  sesuai, pemasangan  tiang  lampu  yang  tidak  rapih,  dan  lain- lain.
Untuk  mengatasi  masalah-masalah  tersebut  di atas,  dalam  pelaksanaan  pembangunan  Penerangan Jalan  Umum  diperlukan  perencanaan  yang  baik, sehingga  pemasangan  lampu  penerangan  jalan  umum tersebut mempunyai efisiensi yang tinggi, mempunyai kuat  penerangan  yang  cukup  dan  biaya  operasional yang murah. Salah satu cara untuk memperoleh tujuan perencanaan  tersebut  adalah  perhitungan  yang  tepat tentang  lokasi  proyek  sesuai  dengan  kebutuhan penerangan  dan  pemilihan  material  yang  tepat  untuk proses instalasi PJU.

## Rumusan Masalah
a. Berdasarkan    latar    belakang    masalah    di    atas, maka    penulis  merumuskan  masalah  sebagai berikut:
b. Bagaimana efisiensi daya solar cell di Kabupaten Lamongan?
c. Bagaimana  cara  optimalisasi  pada  efisiensi penerangan jalan umum menggunakan solar cell?

## II. METODOLOGI
Metode  pelaksanaan  penelitian  menggunakan  kajian literatur,  pengumpulan  datat  dan    observasi  lapangan terhadap  bagian-bagian  dari  sistem  sel  surya  yang digunakan sebagai lampu jalan.
 Modul Surya Besar fill factor sel surya : ..................................................... (3.1) Maka efisensi sel surya adalah
......................................................... (3.2)
Dimana: FF= faktor pengisian/fill factor
= tegangan nominal panel surya (volt)
= arus nominal panel surya (volt)
= tegangan open cicuit panel surya
(volt)
= arus short circuit panel surya (volt)
F= intensitas radiasi matahari yang diterima (watt/m2) S= luas permukaan modul sel surya (m2)
untuk mencari jumlah sinar global yang datang dapat  dihitung  dengan  mengalikan  besarnya  flux radiasi dengan lamanya penyinaran dalam satu hari.
Dirumuskan :
................... (3.3)
dimana : P = Daya (watt)
A = luas (m2)
=  tetapan  Stefan-Boltzmann  (5,67  x  10-8 watt/m2K4)
= koefisien emisivitas (0-1)
= suhu permukaan (oK)
= lamanya penyinaran (hours Lamanya panel surya mendapatkan penyinaran
.......................................................................... (3.4)

## Baterai
Maka untuk menentukan total kapasitas baterai berdasarkan periode penyimpanan yang di inginkan sebagai berikut :
Dirumusakan : ......................... (3.6) Dimana : = waktu pemakaian baterai (Ah/Ampere.hour) = daya lampu (volt) = daya baterai

## Solar Charge Controll
Ukuran atau rating untuk alat pengontrol aliran masuk dan  keluar  dari  aki  ditentukan  dalam  satuan  Ampere, yakni dengan rumus.
............................................................. (3.7)
Dimana : = arus rating solar charge controller
(ampere)
= banyak panel surya x Pnom (watt)

## Daya Lampu
Besar energi yang terpakai lampu PJU adalah besarnya daya lampu dikali dengan lamanya lampu menyala (beroperasi) adalah
............................................ (3.8) Dimana : = Energi yang terpakai (wh) = Daya beban atau lampu (watt) T= Lama pemakaian beban (jam)

## Pencahayaan Lampu
Intensitas cahaya adalah fluks cahaya per satuan sudut ruang dalarn arah pancaran cahaya
................................................................ (3.9)
Dimana :I = Intensitas cahaya (Candela/cd)
= Fluks cahaya dalam lumen (lm)
W = sudut ruang dalam steridian (sr)
Luminansi  adalah  fluks  cahaya  persatuan  sudut  ruang atau intensitas cahaya dari suatu permukaan per satuan luas.
................ (4.0) Dimana :L = luminasi (cd/ A = Luas bidang ( ) R = Jarak sumber cahaya ke sebuah titik (m)
= sudut antara sinar datang dengan garis
normal objek
lluminasi  atau  intensitas  penerangan  adalah  kerapatan fluks cahaya yang mengenai suatu permukaaan.
....................... (3.10)
Dimana : E = Intensitas penerangan/iluminasi (luk/lm/
= Fluks cahaya dalam Lumen (lm)
H = tinggi cahaya ke permukaan tanah secara vertikal
(m)

## Daya total lampu
............................................................... (3.11) Dimana : : Daya lampu total (W) P : Daya lampu (W) N : Jumlah lampu per APP
Daya Lampu dalam sehari ........................................... (3.12) Dimana : : Daya lampu total per hari (Kwh)
: Daya lampu total (W)
t : waktu nyala (jam)

## Flowchart Penelitian

## Gambar 6 diagram alir penelitian

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Solar Cell
Pada penelitian yang di lakukan pada tanggal 14 mei 2017 di jalan raya mantup dengan keadaaan cuaca terang pada jam 08.00 s/d 16.00  maka di dapat hasil seperti tabel  berikut.
Tabel.1 pengukuran tegangan panel surya Jam 08.00 12 0,1 09.00 14 2,6 10.00 16 3.8 11.00 17 3,9 12.00 20 4.0 13.00 18 3,9 14.00 16 3,7 15.00 13 2,6 16.00 12 2,4
Maka  kita  harus  mencari  dahulu  faktor  pengisian dengan menggunakan persamaaan (3.1) yaitu :
Luas permukaan panel surya
= (1482 mm 2 x 670 mm 2 ) = 992.940 mm 2
= 0,992940 m 2
Dimana  besar  intensitas  sinar  global  matahari yang diterima ketika radiasi dalam keadaan maksimum (S) sebesar 1000 watt/m 2 .
Menurut data Badan Meteorologi dan
Klimatologi dan Geofisika (BMKG), suhu  Kabupaten Lamongan  yang  terletak  pada  651'54"  -  723'06"  LS dan 11233'45" - 11233'45" BT. berkisar antara C - C  ketika  penyinaran  berlangsung  akan  di  peroleh besarnya  jumlah sinar global, di  mana e = 1, T  = C  = K,  dengan  lama  penyinaran  dari  08.00  - 16.00 = 9 jam adalah:
Jumlah Sinar Global
Jumlah Sinar Global
Untuk  mendapatkan  lamanya  panel  surya mendapatkan sinar matahari , dimana
maksimum  sinar  global  sebesar  1000watt/m 2 /hari dengan persamaan (3.3) adalah :
Jadi  ketika  cuaca    keadaan  cerah    dalam  sehari panel  surya  dapat  menghasilkan  daya  645,189 wh.

## Baterai
Untuk  mencari  cadangan  daya  baterai  untuk mengcover beban ketika panel surya tidak mendapatkan  cahaya  dalam  sehari.  Maka  dapat  di hitung menggunakan persamaan...
Daya baterai
Daya  baterai  yang  di  gunakan  adalah  666  wh. Maka  untuk  menghitung  cadangan  beban  dalam  satu hari  selam  12  jam  sadalah  dengan  menggunakan perhitungan.
Dari  perhitungan  di  atas  mendapatkan  hasil  bahwa dalam  keadaan  baterai  terisi  penuh  dapat  menyalakan beban  lampu  hingga  16  jam  45  menit.  Jika  dalam sehari  beban  hanya  menyala  selama  12  jam  dari  jam 17.30  s/d  05.30  maka  baterai  masih  memiliki cadangan  beban  hingga  4  jam  45  menit.  Untuk menghitung  daya  pada  baterai  dapat  menggunakan persamaan rumus..

## Solar Charge Controller
Ukuran atau rating untuk alat pengontrol aliran masuk  dan  keluar  dari  aki  dalam  satuan  Ampere  di hitung dengan persamaan (3.6) adalah:

## Lampu LED
Pada  kabupaten  lamongan  penggunaan  dan pemasangan  LPJU  Solar  Cell  menggugunakan  lampu 40 watt untuk penerangan jalan.

## Tabel 2 spesifikasi lapu LED Solar Cell
Keterangan PJU solar cell Jenis lampu Lampu LED Daya 40 watt lumen 5000 lm Sudut kemiringan ornamen
Sedangkan  besar  energi  yang  dipakai  lampu  LED  di hitung demgan persamaan (3.7) adalah:
Untuk  intensitas  cahaya  PJU  solar  cell  di  hitung dengan persamaan (3.8):
Untuk  Luminasi  lampu  LED  adalah  di  hitung  dengan menggunakan persamaan (3.9):
Iluminasi  (intensitas  pencahayaan)  LPJU  solar  cell dapat  di  hitung  dengan  menggunakan  persamaan (3.10).
lux
63,2 lux

## Total Daya Lampu
Jumlah  lampu  yang  digunakan  dalam  LPJU Solar cell di  Kecamatan Mantup  adalah 70 titik. Dan semuanya  menggunakan  lampu  LED  40  watt.  Untuk perhitungan  total  daya  lampu  yang  di  pakai  dalam penerangan jalan umum menggunakan solar cell maka bisa menggunakan persamaan.
Daya total Lampu penerangan jalan umum Solar Cell.
Daya lampu mneyala dalam 12 jam/hari
Maka konsumsi daya Lampu Penerangan Jalan Umum menggunakan  Lampu  LED  40  watt  solar  cell  adalah sebesar
.

## Efisiensi
Setiap  dari  mesin  pasti  memiliki  batasan ataupun  nilai  toleransi  dimana  mesin  tersebut  bisa beroprasi  dengan  normal.  Pada  penelitian  yang  saya lakukan  di  jalan  raya  mantup  Kecamatan  mantup menggunakan panel surya dengan jenis monocrystalline  yang  memiliki efisiensi  hanya  sekitar 15-20%,  yang  berarti  secara  mudahnya  panel  surya hanya dapat mengkonversi sekitar 15% pada suhu 25 0 C,  sedangkan  efisiensi  menurun  hingga  15%  –  12% pada suhu 50 0 C.
Maka  untuk  menghitung  nilai  efisiensinya dapat di hitung menggunakan persamaan rumus.
ɳ
Maka  dalam  perhitungan  rumus  dia  atas mendapatakan  nilai  efisiensi  dari  solar  cell  dengan daya 150wp adalah sebesar 18%.

## Optimalisasisolar cell
Dari  data  yang  di    teliti  pada  panel  surya dengan daya 150 wp mempunyai nilai efisiensi sebesar 18%. Maka untuk  meningkatkan efisiensi  penel  surya dengan  cara  meningkatkan  cahaya  matahari,  sehingga
pada  panel  surya  yang  terpasang  mampu  menyerap energi cahaya matahari secara optimal, adalah dengan menggunakan  berkonsentrasi  optik  yang  dapat meningkatkan efisiensinya sebesar 15%. Ini merupakan  sebuah  sistem  konsentrator  yang  dapat meningkatkan  intensitas  cahaya  6-200  kali  matahari. Konversi  panel  surya  terhadap  iradiasi  memiliki pengaruh besar. Sehingga efisiensi sangat berpengaruh terhadap  kualitas  daya  penerangan  jalan  umum. apabila  tingkat  efisiensi  pada  panel  surya  tidak memenuhi  efisiensi  pada  pengisian  baterai  dengan kapasitas  yang  besar dan daya pemakaian  beban yang besar. Maka dari itu tingkat efisiensi panel surya harus diperhatikan untuk menunjang sistem kerja penerangan jalan umum agar  maksimal.

## Analisa Data
Pada  tabel  4.1  menujukan  bahwa  pada  penel surya  ketika  pagi  tegangan  masuk  masih  12  v, sedangkan  pada  arus  masih  0,1  A.  Ketika  pada  siang hari saat matahari mulai meninggi dan intensitas sinar matahari semakin cerah panel surya dapat menghasilkan  teggangan  20  v  dan  arus  4.0  A. Begitupun  juga  sebaliknya  ketika  menjelang  sore matahari semakin tegangan dan arus semakin kecil.
Dengan menggunakan panel surya dengan daya 150 wp Pada perhitungan persamaan (4.1) panel surya mampu  menghasilkan  energi  hingga . Pada  baterai  dengan  kapasitas  full/penuh  dapat menyalakan lampu hingga 16 jam lebih. Bahkan ketika modul  surya  tidak  mendapatkan  cahaya  batrai  masih mampu mengcover beban hingga 4 jam.
Lampu penerangan jalan di Kecamatan Mantup menggunakan  daya  40  watt  mengkonsumsi  daya sebesar  0,48  kwh  dengan  insentitas  penerangan sebesar  398.1  cd.  Dan  utuk  kuat  pencahayaan maksimal  menghasilkan  63,2  lux.  dengan  julah  70 buah  lampuh di sepanjang  jalan raya Mantup. Jumlah daya  yang  dipakai  dari  semua  titik  lampu  adalah 33,600 Kwh dalam satu hari.

## IV. PENUTUP

## Kesimpulan
1. Pada sistem penerangan jalan raya menggunakan solar  cell  di  Kecamatan  Mantup  Kabupaten Lamongan  ketika  cuaca  dalam  keadaan  cerah selama satu hari panel surya dapat menghasilkan daya  645,189  wh  dan    dengan  efisiensi  sebesar 18%.  Jika  dalam  keadaan  panel  surya  tidak  bisa menerima  cahaya,  baterai  masih  mempunyai cadangan  daya  186  wh.  Sedangkan  penerangan lampu  jalan  menghasilkan  luminasi  maksimal sebesar dan  iluminasi  maksimal sebesar 63,2 lux. Efisiensi daya dari panel modul solar  sel  sebesar  18%  ditentukan  oleh  posisi kemiringan  dari  panel  solar  sel  dan  intensitas cahaya  matahari.  Semakin  tinggi  intensitas
cahaya matahari semakin tinggi efisiensi keluaran  modul  solar  sel.  Sehingga  pada  jam 12.00 hari tegangan  modul  meningkat hingga 20 V  sedangkan  arus  4.0  A.  Pada  iklim  tropis penerangan  jalan  menggunakan  solar  cell  sangat cocok sebagai sumber tenaga alternatif.
2. Untuk  mengoptimalkan  solar  cell  pada  efisensi penel  surya  adalah  dengan  cara,  pertama memasang sebuah konsentrator optik pada sistem panel  solar  cell  sehingga  dapat  meningkatkan intensitas  cahaya  6-400  kali  matahari.  Oleh karena  itu  panel  surya  yang  terpasang  dapat menyerap energi cahaya matahari secara optimal. Maka  untuk  meningkatkan  efisiensi  solar  cell adalah  dengan  menggunakan  konsentrasi  optik yang  dapat  meningkatkan  efisiensinya  sebesar 15%. Kedua dengan cara apabila tingkat efisiensi pada  panel  surya  tidak  memenuhi  efisiensi  pada pengisian  baterai  dengan  kapasitas  yang  besar dan daya pemakaian beban yang besar.

## DAFTAR PUSTAKA
Abdul  Kadir  2011. Sumber  Daya,  Inovasi,  Tenaga Listrik  dan  Potensi  Ekonomi. UI  Press: Indonesia .
Daniel  Bimbingan  Limbong,Surya  Tarmizi  Kasim.
Perbandingan Teknis Dan Ekonomis
Penggunaan Penerangan Jalan Umum Solar
Cell  Dengan  Penerangan  Jalan  Umum Konvensional. Malang: Universitas Brawijaya Engga Kusumayogo. Analisis Teknis Dan Ekonomis Penerapan  Penerangan  Jalan  Umum  Solar Cell Untuk Kebutuhan Penerangan Di Jalan Tol Darmo  Surabaya.  Malang:  Universitas Brawijaya.
I  B  Kd  Surya  Negara.  2016.  Analisis  Perbandingan Output  Daya  Listrik  Panel  Surya  Sistem Tracking  Dengan  Solar  Reflector.  Universitas Udayana.
Maarebia,  Paulus.  Instalasi  Penerangan  Jalan    Umum Desa Damau Kabupaten Talaud.
Engineering and Education (E2J) Vol 2, No 3 (2014): E2-J  UNIMA.  Publisher: Engineering  and Education (E2J)
Novianthi,  Methi (2010) Studi  Pemasangan  Instalasi Penerangan  Jalan  Umum  (Studi  Kasus)  Rusun
Cingised Kel. Cisaranten Kulon Kec. Arcamanik Kota Bandung. S1 thesis, Universitas Pendidikan Indonesia. Renaldo Marsal. Kajian Konservasi Energi Penggantian  Lampu  Jenis  Hps  Dengan  Led Untuk  Penerangan  Jalan  Umum  Kabupaten Banjarnegara. Tembalang: Semarang
Rusman.  2015.  Pengaruh  Variasi  Beban  Terhadap Efisiensi  Solar  Cell  Dengan  Kapasitas  50  Wp. Loktuan Bontang: Politeknik Negeri Samarinda
Sri  Kurniati  dan  Sudirman.  20013.  Analisis  Efisiensi Keluaran  Daya  Solar  Sel  Berdasarkan  Sudut
Kemiringan.  Penfui-Kupang,  Nusa  Tenggara Timur: Universitas Nusa Cendana.