Rekayasa Energi: Geothermal/Panas Bumi

1. Pendahuluan

Energi geothermal atau energi panas bumi adalah energi yang diekstraksi dari panas yang tersimpan di dalam bumi. Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet ini diciptakan. Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan bumi.

Berdasarkan data Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Republik Indonesia, Indonesia memiliki potensi energi panas bumi sebesar 27.000 MW yang tersebar di 253 lokasi atau mencapai 40% dari cadangan panas bumi dunia. Dengan kata lain, kita merupakan negara dengan sumber energi panas bumi terbesar di dunia. Namun, hanya sekitar kurang dari 4 % yang baru dimanfaatkan. Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik.

Listrik geotermal adalah energi listrik yang dibangkitkan dari energi geotermal. Teknologi yang digunakan antara lain dry steam power plant, flash steam power plant, dan binary cycle power plant. Estimasi potensi pembangkitan listrik dari energi geotermal berkisar dari 35 sampai 2000 GW. Sedangkan keluaran dari pembangkit yang telah dibangun di dunia baru mencapai kapasitas 10.715 MW. Efisiensi termal dari pembangkit listrik geotermal sangat rendah, berkisar antar 10-23%. Karena fluida yang digunakan pada geotermal berada pada temperatur yang lebih rendah bila dibandingkan dengan steam dari boiler.

Panas bumi merupakan sumber energi alternatif yang memiliki kelebihan seperti:

1. Bersih

Karena tidak membakar bahan bakar untuk menghasilkan uap panas dalam memutar turbin.

2. Tidak boros lahan

Instalalsi geotermal tidak memerlukan pembendungan sungai atau hutan dan tidak ada terowongan tambang, lorong- lorong dan lubang-lubang terbuka

3. Dapat di andalkan

Dapat beroperasi selama 24 jam sehari setiap tahunnya dan terletak diatas sumber bahan bakarnya, sehingga tidak terganggu oleh hambatan dalam transportasi bahan bakar.

4. Fleksibel
5. Ekonomis

Sedangkan kekurangannya adalah:

1. Keluarannya berupa gas H₂S yang bersifat korosif yang dapat merusak peralatan
2. Ancaman akan hujan asam
3. Berkurangnya stabilitas tanah dan berpotensi amblas
4. Menurunnya debit dan kualitas air tanah

2. Tipe dan Proses Kerja

Di daerah yang berprospek menghasilkan panas bumi, dibuat sumur pemboran. Umumnya lapangan panas bumi ini menghasilkan fluida 2 fasa, yaitu uap dan air. Uap akan dialirkan ke turbin, turbin selanjutnya akan memutar generator. Dan generator inilah yang akan mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Uap yang keluar dari turbin selajutnya akan masuk ke kondensor untuk dikondensasikan. Uap akan berubah wujudnya menjadi cair yang disebut dengan kondensat. Kondensat ini kemudian dialirkan ke  menara pendingin untuk mendinginkan suhunya. Lalu air yang sudah relatif dingin ini diinjeksikan kembali ke dalam bumi melalui sumur injeksi. Inilah yang menjadikan energi panas bumi sebagai energi yang berkelanjutan.

Terdapat 3 tipe power plant geotermal, yaitu:

• Tipe uap kering (dry steam power plant)
• Tipe uap sekejap (flash steam power plant)
• Tipe siklus biner (binary cycle power plant)

Gambar 1. (a) Tipe uap kering; (b) Tipe uap sekejap; (c) Tipe siklus biner

1. Tipe Uap Kering

Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Tipe dry steam mengambil sumber uap panas dari bawah permukaan. Tipe ini dipakai jika fluida yang dikeluarkan melalui sumur produksi berupa fasa uap. Uap panas (steam) langsung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well.

2. Tipe Uap Sekejap

Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut dialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk meng-aktifkan generator yang kemudian menghasilkan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai masuk kembali ke reservoir melalui injection well.

3. Tipe Siklus Biner

Tipe siklus biner dioperasikan dengan air pada temperatur lebih rendah yaitu antara 107°-182°C. Pembangkit ini menggunakan panas dari air panas untuk mendidihkan fluida kerja yang biasanya senyawa organik (misalnya iso-butana) yang mempunyai titik didih rendah. Fluida kerja ini diuapkan dengan heat exchanger yang kemudian uap tersebut digunakan untuk memutar turbin. Air kemudian disuntikkan kembali kedalam reservoir melalui sumur injeksi untuk dipanaskan kembali. Pada seluruh proses dalam sistem ini air dan fluida kerja terpisah, sehingga hanya sedikit atau tidak ada emisi udara.

3. Komponen

Komponen dari pembangkit listrik geotermal adalah:

1. Turbin
2. Generator
3. Kondensor
4. Menara Pendingin
5. Heat Exchanger

4. Karakteristik Resource

Bumi mempunyai kandungan panas sebesar 10³¹ Joule. Panas ini secara alami mengalir ke permukaan dengan konduksi rata-rata 44,2 MW. Pembangkitan listrik memerlukan sumber daya suhu tinggi yang hanya dapat datang dari bawah tanah.Panas harus dibawa ke permukaan oleh sirkulasi cairan, baik melalui saluran magma, sirkulasi hidrotermal air panas, sumur minyak, air sumur bor, atau kombinasi dari semuanya. sirkulasi ini kadang-kadang ada secara alami di mana kerak tipis: saluran magma membawa panas dekat permukaan, dan sumber air panas membawa panas ke permukaan.

Gambar 2. System geotermal

Jika tidak ada air panas tersedia, sebuah sumur harus dibor ke dalam akifer panas. Jauh dari batas lempeng tektonik gradien panas bumi 25-30 ° C per kilometer (km) dari kedalaman di sebagian besar dunia, dan sumur harus beberapa kilometer mendalam untuk melakukan pembangkitan listrik. 

     V.  Parameter Desain

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam membangun geothermal power plant ini, yaitu:

• Dapur Magma

Magma sebagai sumber panas akan menyalurkan panas yang cukup signifikan ke dalam batuan-batuan pembentuk kerak bumi. makin besar ukuran dapur magma, tentu akan makin besar sumber daya panasnya dan semakin ekonomis untuk dikembangkan.

• Kondisi Hidrologi

Pada pembangkit listrik geotermal yang dimanfaatkan adalah uap air dari panas bumi dengan suhu dan tekanan tertentu. sehingga kondisi hidrologi merupakan salah satu faktor penentu dalam hal ketersedian air. sehingga sumber pemasok air harus diperhatikan dalam pengembangan energi panas bumi, biasanya sumber pemasok berasal dari air tanah, air connate, air laut, air danau, es atau air hujan.

• Volume Batuan dan Reservoir

Volume batuan dibawah permukaan bumi harus mempunyai cukup porositas dan permeabilitas untuk meloloskan fluida sumber energi panas bumi yang terperangkap didalamnya, yang sering disebut sebagai reservoir. Reservoir dapat digolongkan menjadi 3 golongan berikut ini:

1. Entalpi rendah, suhu kurang dari 125 derajat celcius dengan rapat spekulatif 10 MW/km2 dan konversi energi 10%
2. Entalpi sedang, suhu antara 125 dan 225 derajat celcius dengan rapat spekulatif 12.5 MW/km2 dan konversi energi 10%
3. Entalpi tinggi, suhu > 225 derajat celcius dengan rapat spekulatif 15 MW/km2 dan konversi energi 15%

DAFTAR PUSTAKA

http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_electricity

http://energi-terbarukan-indonesia.blogspot.com/2009/01/negeri-terkaya-energi-panas-bumi.html

http://geothermalnet.blogspot.com/2010/05/kelebihan-dan-kekurangan-geothermal.html

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_panas_bumi

http://iklimkarbon.com/2010/05/04/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi-pltp/

http://jendelascience.blogspot.com/2011/03/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi_16.html

http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/geothermal.html

http://www.migas-indonesia.com/files/article/Geothermal,Sumber_Energi_Masa_Depan.pdf