perlu didesain suatu alat yang dapat melakukan manajemen energi di sektor pencahayaan tersebut. MAIL didesain agar dapat mengatur daya keluaran dan tingkat pencahayaan LED-SLL. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, MAIL dapat menghemat daya sebesar 88,02 % dan mampu mengatur tingkat pencahayaan dengan eror 4,76%. Diharapkan desain ini dapat menjadi suatu benchmark manajemen energi sektor pencahayaan berbasiskan parmeter tingkat pencahayaan.
MAIL (Modern Adaptable Intelligent Lamp) Berbasis Light Lux Parametric Sebagai
Solusi
Lighting
Energy
Management pada Bangunan Yusuf S. Wijoyo1, Aditya W. P.2, Handika P. 2
, Irfan Joyokusumo2, M. Hanif Ramadhan2, M. Hasan Habib2 1
Dosen Teknik Elektro dan Teknologi
Kata kunci : MAIL, parameter tingkat pencahayaan, manajemen energi
Informasi, Universitas Gadjah Mada. 2
Mahasiswa Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Universitas Gadjah Mada.
NOMENKLATUR
N Abstract
A
Today the problems related to energy management is an issue that should be of particular concern. For the achievement of the national energy savings, several steps have been taken in energy management study. One of the sectors that serve as targets for energy management is lighting sector. Those in this condition we need to design a device that can perform energy management in the lighting sector. MAIL is designed to regulate output power and LED-SLL lighting levels. Based on the experiments that have been carried out, MAIL can save power by 88.02 % and able to adjust lighting levels with 4.76 % error. This design is expected to be a benchmark lighting sector -based energy management lighting levels . Keywords: MAIL, Light Lux Parametric, Energy Management Abstrak
R PLED , PLED
P'LED PLED V 'LED , I 'LED VLED , I LED
Dewasa ini permasalahan terkait manajemen energi merupakan masalah yang perlu menjadi perhatian khusus. Demi tercapainya penghematan energi nasional, beberapa langkah sudah ditempuh untuk melakukan studi manajemen energi. Salah satu sektor yang dijadikan sebagai sasaran manajemen energi adalah pencahayaan. Pada kondisi ini
Tingkat pencahayaan alami [Lux]. Tingkat pencahayaan buatan [Lux]. Tingkat pencahayaan ruang [Lux]. Selisih daya lampu perhitungan. dan rata-rata pengukuran yang terkendali oleh MAIL terhadap adanya cahaya alami. Daya lampu yang terkendali oleh MAIL saat terkena cahaya alami. Daya lampu yang terkendali oleh MAIL saat tidak terkena cahaya alami. Tegangan dan arus terukur lampu saat terkena cahaya alami. Tegangan dan arus terukur lampu saat tidak terkena cahaya alami.
AKRONIM LED-SLL DC AC PWM
1
Light Emitting DiodeSuperbright Lumped Lamp. Direct Current. Alternating Current. Pulse Width Modulation.
I.
PENDAHULUAN
dengan
diimplementasikan dengan langkah mendesain
teknologi, kini pemanfaatan energi mulai demi
mencapai
beberapa bangunan yang memanfaatkan sinar
tujuan
matahari
penghematan energi dan ekonomi. Seiring hal
Dan
Konservasi
Energi
Namun, disisi lain juga masih banyak bagunan yang belum mampu memanfaatkan potensi
yang
pemanfaatan cahaya alami tersebut. Oleh
memberikan gambaran bahwa penghematan
karenanya, diperlukan suatu sistem atau alat
energi perlu dilakukan. Adapun tujuan dari penghematan
energi
tersebut
yang mampu memanfaatkan pencahayaan
adalah
alami sekaligus mampu menekan konsumsi
mengurangi perilaku tidak efisien energi,
energi listrik yang bertujuan untuk menghemat
mengurangi energy demand – supply, dan
energi dan biaya.
mengurangi emisi gas [1]. Dari beberapa aspek
Setiap bangunan memiliki bentuk dan luas
penghematan energi yang dilakukan, energi yang
dibutuhkan
untuk
ruangan yang disesuaikan dengan kebutuhan
mengadakan
penggunanya. Salah satu kebutuhan yang
pencahayaan buatan mengkonsumsi 37%
digunakan
kebutuhan energi total pada sektor retail
aspek
pencahayaan.
tingkat pencahayaan (lux) rata-rata, renderasi,
konsumsi energi [2] dan menempati urutan
dan
kelima kebutuhan penting energi pada Industri
temperature
yang
direkomendasikan
sesuai SNI tentang pencahayaan bangunan [4].
[3]. Oleh karenanya, energi yang diperlukan
Sehingga setiap ruangan diperlukan suatu
untuk mengadakan pencahayaan buatan perlu
sumber cahaya buatan, terutama lampu, yang
dioptimalkan agar tujuan penghematan energi
dapat
dapat tercapai.
memenuhi
kriteria
SNI
tersebut.
Beberapa jenis lampu yang mulai diterapkan
Berdasarkan Revisi SNI 03-6197 disebutkan
adalah lampu TL yang dikatakan mampu untuk
bahwa cahaya alami di siang hari harus dapat sebaik-baiknya
adalah
Kebutuhan pencahayaan ini didasarkan pada
building yang menempati urutan pertama
dimanfaatkan
sebagai
pada penghematan energi dan ekonomi.
Kerangka Kebijakan Dan Instrumen Regulasi Efisiensi
langit
siang hari dapat ditekan yang akan berimbas
Mineral Republik Indonesia mengeluarkan
Dan
kecerahan
Sehingga, kebutuhan energi listrik pada waktu
Energi
Kementerian Energi Dan Sumber Daya
Konservasi
dan
penerangan alami di siang dan sore hari.
tersebut, Direktorat Jenderal Energi Baru Terbarukan
aspek-aspek
sistem terkait [4]. Kebijakan tersebut mulai
Seiring dengan perkembangan zaman dan
dioptimalisasikan
mempertimbangkan
menghemat energi sebesar 80 % [2]. Namun,
sebagai
pada lampu TL yang efisiensinya lebih tinggi
alternatif cahaya tambahan untuk mengurangi
daripada lampu pijar tersebut, belum mampu
penggunaan energi listrik pada bangunan
untuk melakukan adaptasi apabila terdapat 2
cahaya eksternal (alami maupun buatan) yang
besar lux yang diterima bidang kerja saat
masuk ke dalam bidang pencahayaan pada
menggunakan MAIL dan tidak menggunakan.
ruangan. Apabila lampu tersebut tidak bisa
Batasan masalah yang digunakan adalah jenis
beradaptasi dengan cahaya eksternal tersebut,
lampu berupa dua buah susunan 38 LED-SLL
maka kerugian elektris akan muncul karena
yang menggunakan downlight reflector.
penguunaan lux berlebih pada lampu. Apabila
II. DESAIN SISTEM RANGKAIAN MAIL
hal tersebut terjadi hampir setiap hari, maka muncul penggunaan energi listrik berlebih
Berikut adalah rangkaian MAIL yang telah
yang berdampak pada biaya rekening lisrik.
dibuat,
Oleh karenanya, dibuatlah suatu model lampu modern dan dapt beradaptasi secara cerdas untuk menyesuaikan tingkat pencahayaan yang dipancarkan apabila terdapat rangsangan cahaya eksternal. Secara garis besar, MAIL adalah desain suatu alat pengendali tingkat pencahayaan sebuah lampu atau susunan lampu yang dilengkapai beberapa fitur agar lampu tersebu dapat
Gambar 1. Rangkaian MAIL
beradaptasi dari parameter lux cahaya. MAIL
komponen sistem MAIL bisa dituliskan dalam
juga didesain agar lampu tersebut dapat
poin-poin berikut,
meminimalkan konsumsi daya elektris sebagai
1. DC
fungsi arus yang diserap sehingga mampu
Adaptor
sebagai
penyearah
tegangan AC residensial (220V, 50 Hz)
menghemat penggunaan energi listrik pada
menjadi tegangan DC (110V,2A)
suatu ruangan. MAIL ini akan diposisikan di
2. 8-bit Programmable Microcontroller
suatu bagian bidang kerja sedemikian hingga
sebagai
dapat merespon lux cahaya eksternal, baik saat
pengendali
dan
pengatur
mekanisme kerja MAIL
ruangan tertembus cahaya matahari atau
3. Fotodioda
sengaja diberi perlakuan pemberian lux cahaya
sebagai
sensor
tingkat
pencahayaan ruangan baik saat terkena
eksternal. Pengukuran efektifitas alat ini
cahaya alami maupun tidak dan input
dilakukan dengan mengukur efisiensi daya
bagi
listrik dari lampu terhadap lampu yang tidak
8-bit
Programmable
Microcontroller.
menggunakan MAIL. Kemudian, pengukuran
4. LED-SLL
kinerja dari alat ini adalah dengan mengukur
sebagai
lampu
yang
dkendalikan oleh rangkaian MAIL. 3
N A R konstan ………. (1)
Berikut flowchart mekanisme kerja dari MAIL,
III. METODE
PENGUKURAN
UNJUK
KERJA MAIL Pada simulasi yang dilakukan, nilai R telah ditetapkan sebagai kontrol sebesar 610 Lux. Untuk mengetahui unjuk kerja dari rangkaian MAIL,
maka
dilakukan
beberapa
kali
percobaan untuk mengetahui efektifitas daya dan eror pengaturan tingkat pencahayaan buatan yang dihasilkan. 1. Pengukuran
Daya
Output
Terkait
Respon Keberadaan Cahaya Alami Adapun pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar daya yang Gambar 2. Flowchart mekanisme kerja MAIL
bisa
dihemat
oleh
LED
Superbright
Lumped
Lamp
saat
saat rangkaian MAIL sudah disuplai tegangan
menggunakan dan tidak menggunakan
DC dan sensor fotodioda sudah membaca
MAIL. Pengukuran dilakukan dengan
adanya input tingkat pencahayaan alami
menghitung,
sebesar N , maka rangkaian MAIL akan
PLED PLED P'LED VLED I LED V 'LED I 'LED
mengatur
LED-SLL
agar
……….(2)
menghasilkan
Semakin
tingkat pencahayaan buatan sebesar A .
besar
PLED maka
nilai
tingkat penghematan yang dilakukan
Adapun jumlahan dari tingkat pencahayaan
oleh MAIL semakin besar.
alami dan buatan tersebut ( N A ) disetting
2. Pengukuran Eror Pengaturan Tingkat
sedemikian hingga sama dengan tingkat
Pencahayaan Buatan
pencahayaan minimal yang dibutuhkan pada
Adapun pengukuran ini dilakukan
bidang kerja sesuai standar SNI yaitu R .
untuk
mengetahui
seberapa
besar
buatan
yang
Dengan demikian, objektif dari penelitian ini
tingkat
adalah mendesain alat yang mampu mengatur
dihasilkan
tingkat
persamaan (1). Jika nilai R relatif
pencahayaan
buatan
sedemikian
hingga terpenuhi persamaan
pencahayaan agar
selalu
terpenuhi
konstan pada nilai kontrol, maka 4
pengaturan
tingkat
pencahayaan
oleh
buatan oleh MAIL adalah baik.
sensor,
secara
langsung
membuat
microcontroller memproses untuk mereduksi arus yang mengalir pada LED-SLL. Adapun
IV. SIMULASI DAN HASIL
pengurangan rata-rata arusnya sebesar 0,33 A dari kondisi rated. Kondisi ini mengakibatkan
Simulasi dilakukan di sebuah ruang berukuran
cahaya yang dikeluarkan oleh LED-SLL
1,2 m 1,2 m 1,2 m sebanyak 32 kali
meredup.
percobaan. Pada kondisi rated tegangan dan
Dengan demikian terlihat bahwa MAIL dapat
arus pada LED-SLL sebesar 4,43 V dan 0,37 A. Sehingga, daya
merespon adanya cahaya alami yang masuk ke
pada kondisi rated
ruang simulasi. Respon tersebut ditunjukkan
didapatkan sebesar 1,64 W.
dengan meredupnya LED-SLL apabila sensor
Percobaan pertama dilakukan untuk mengukur daya
output
LED-SLL
terkait
fotodioda terkena cahaya alami dan semakin
respon
terangnya LED-SLL apabila cahaya alami
keberadaan cahaya alami dan diperoleh grafik
tidak lagi menyinari sensor fotodioda.
sebagai berikut,
Kemudian, pada percobaan kedua dilakukan untuk mengukur eror pengaturan tingkat pencahayaan yang dihasilkan oleh LED-SLL sebagai respon adanya cahaya alami yang menyinari sensor. Berikut grafik percobaan yang dihasilkan,
Grafik 1. Daya output lampu saat sensor terkena dan tidak terkena cahaya alami
Dari
grafik
tersebut,
didapatkan
bahwa
pengggunaan MAIL dapat menghemat daya output rata – rata sebesar 1,44 W (88,02 %). Penurunan daya tersebut terjadi karena arus
Grafik 2. Tingkat pencahayaan LED-SLL saat sensor
yang mengalir pada LED-SLL saat sensor
terkena dan tidak terkena cahaya alami
fotodioda terangsang cahaya alami berkurang
Pada grafik tersebut, pengaturan tingkat
signifikan. Adanya cahaya alami yang terbaca
pencahayaan oleh MAIL memiliki rata–rata 5
eror absolut sebesar 29,06 Lux (4,76%). Eror
LED-SLL dengan eror sebesar 29,06
tersebut memunculkan kondisi bahwa LED-
Lux (4,76%)
SLL memiliki tingkat pencahayaan yang
VI. REFERENSI
kurang atau berlebih sehingga persamaan (1)
[1] Ayuni, Ir. Maryam. 2012. Kerangka
tidak terpenuhi.
Kebijakan Dan Instrumen Regulasi Konservasi
Eror tersebut terjadi dipengaruhi oleh beberapa
Dan Efisiensi Energi. Direktorat Jenderal
hal sebagai berikut,
Energi Baru Terbarukan Dan Konservasi
1. Respon steady state sensor terhadap
Energi Kementerian Energi Dan Sumber Daya
penerimaan cahaya alami
Mineral: Jakarta.
2. Sesitivitas fotodioda terhadap tingkat
[2] Anonim. 2006. MIT / CBA Conference
pencahayaan alami
(Presentation).
3. Peletakan lokasi sensor pada bidang
[3] Anonim. Management Energy in Indsutry
kerja
(Presentation).
4. Kesalahan pembacaan nilai luxmeter
[4]
Panitian
Teknis
Energi
Baru
dan
Terbarukan. 2010. Konservasi Energi pada
Berdasarkan percobaan yangtelah dilakukan,
Sistem Pencahayaan. Badan Standar Nasional:
MAIL memiliki dua fungsi utama yaitu,
Jakarta 1. Mampu mengatur daya keluaran pada
[5] Indoenergi.com. 2014. Pengertian Efisiensi
LED-SLL 2. Mampu
Energi. mengendalikan
pencahayaan
LED-SLL
[online]
Tersedia
tingkat
di:http://www.indoenergi.com/2012/04/penge
terkait
rtian-efisiensi-energi.html [Diakses: 16 Sept
penerimaan cahaya alami pada sensor.
2014] [6] Elektronika-dasar.web.id. 2014. Sensor
V. KESIMPULAN
Cahaya LDR (Light Dependent Resistor)
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan,
[online]
maka bisa didapatkan beberapa kesimpulan
dasar.web.id/teori-elektronika/pembagi-
yaitu,
tegangan-voltagedivider/ [Diakses: 16 Sept 2014]
1. MAIL mampu menghemat rata-rata daya keluaran LED-SLL sebesar 1,44 W (88,02%) 2. MAIL mampu mengendalikan tingkat pencahayaan yang dihasilkan oleh
6
Tersedia
di:http://elektronika-
