ENERGI PANAS BUMI

ENERGI PANAS BUMI

DASAR KONVERSI ENERGI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MATARAM

2012/2013

A.           Pembangkit Listrik Energi Panas Bumi

Panas bumi adalah anugerah alam yang merupakan sisa-sisa panas dari hasil reaksi nuklir yang pernah terjadi pada awal mula terbentuknya bumi dan alam semesta ini. Reaksi nuklir yang masih terjadi secara alamiah di alam semesta pada saat ini adalah reaksi fusi nuklir yang terjadi di matahari dan juga di bintang-bintang yang tersebar di jagat raya. Reaksi fusi nuklir alami tersebut menghasilkan panas berorde jutaan derajat Celcius. Permukaan bumi pada mulanya juga memiliki panas yang sangat dahsyat, namun dengan berjalannya waktu (dalam orde milyard tahun) suhu permukaan bumi mulai menurun dan akhirnya tinggal perut bumi saja yang masih panas berupa magma dan inilah yang menjadi sumber energi panas bumi. 

Untuk mengatasi kebutuhan energi listrik yang terus meningkat ini, usaha diversifikasi energi mutlak harus dilaksanakan. Salah satu usaha diversifikasi energi ini adalah dengan memikirkan pemanfaatan energi panas bumi sebagai penyedia kebutuhan energi listrik tersebut. Dasar pemikiran ini adalah mengingat cukup tersedianya cadangan energi panas bumi di Indonesia, namun pemanfaatannya masih sangat sedikit. Indonesia sebagai negara vulkanik mempunyai sekitar 217 tempat yang dianggap potensial untuk eksplorasi energi panas bumi.  Bila energi panas bumi yang cukup tersedia di Indonesia dapat dimanfaatkan secara optimal, kiranya kebutuhan energi listrik yang terus meningkat akan dapat dipenuhi bersama-sama dengan sumber energi lainnya. Pengalaman dalam memanfaatkan energi panas bumi sebagai penyedia energi listrik seperti yang telah dilaksanakan di Jawa Tengah dan Jawa Barat akan sangat membantu dalam pengembangan energi panas bumi lebih lanjut. 

Pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah suatu teknologi yang digunakan untuk memanfaatkan tenaga panas bumi menjadi tenaga listrik. Menurut salah satu teori, pada prinsipnya bumi merupakan pecahan yang terlempar dari matahari, karena itu bumi masih memiliki inti yang panas sekali dan meleleh. Bumi juga mengandung banyak bahan radioaktif seperti uranium -23x, uranium 2s51 dan thorium –r3r. Sebagaimana halnya dalam inti sebuah reaktor nuklir, kegiatan bahan-bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi yang berusaha untuk keluar dan mencapai permukaan bumi. Semua energi panas bumi ini sering tampak dipermukaan bumi dalam bentuk semburan air panas, uap panas, dan sumber air belerang.

Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah sebagai berikut: air panas ang berasal dari sumur akan disalurkan ke separator, oleh separator air dengan uap dipisah, kemudian uap akan digunakan untuk menggerakkan turbin. Ada dua sistem dalam pembangkit ini yaitu:

1. Simple flash (kilas nyala tunggal)

2. Double flash (kilas nyala ganda)

Dapat dikemukakan bahwa sistem double flash adalah 15-20% lebih produktif dengan sumur yang sama dibanding dengan simple flash. Uap yang keluar dari sumur sering mengandung berbagai unsur kimia yang terlarut dalam bahan-bahan padat sehingga uap itu tidak begitu murni, zat-zat pengotor antara lain Fe, Cl, SiO2, H2S, dan NH4. pengotor ini akan mengurangi efisiensi PLTP, merusak sudu-sudu turbin dan mencemari lingkungan.

            Perkiraan atau estimasi yang memberikan besarnya potensi energi panas bumi menurut metode Perry adalah:

E = D x Dt x P

Dimana:           E = arus energi (kcal per detik)

D = debit air pana (liter per detik)

Dt = perbedaansuhupermukaan air panasdan air dingin.

B.Konsep Energi Panas Bumi

Energi panas bumi dihasilkan dari batuan panas yang terbentuk beberapa kilometer di bawah permukaan bumi yang memanaskan air di sekitarnya sehingga akan menghasilkan sumber uap panas atau geiser (Gambar 1.1).

Sumber uap panas ini di bor. Uap panas yang keluar dari pengeboran setelah disaring, digunakan untuk menggerakkan generator sehingga menghasilkan energi listrik.

Agar uap panas selalu keluar dengan kecepatan tetap, air dingin harus dipompakan untuk mendesak uap panas. Semburan uap panas dengan kecepatan tertentu akan menggerakkan turbin yang dihubungkan ke genertaor sehingga generator menghasilkan energi listrik.

Energi panas bumi yang ada di Indonesia pada saat ini dapat dikelompokkan menjadi: 

1. Energi panas bumi "uap basah"

Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalah bila panas bumi yang keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini jarang ditemukan termasuk di Indonesia dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu sebelum digunakan untuk menggerakkan turbin.   

Uap basah yang keluar dari perut bumi pada mulanya berupa air panas bertekanan tinggi yang pada saat menjelang permukaan bumi terpisah menjadi kira-kira 20 % uap dan 80 % air. Atas dasar ini maka untuk dapat memanfaatkan jenis uap basah ini diperlukan separator untuk memisahkan antara uap dan air. Uap yang telah dipisahkan dari air diteruskan ke turbin untuk menggerakkan generator listrik, sedangkan airnya disuntikkan kembali ke dalam bumi untuk menjaga keseimbangan air dalam tanah. Skema pembangkitan tenaga listrik atas dasar pemanfaatan energi panas bumi "uap basah" dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi "uap basah".

2. Energi panas bumi "air panas"

Air panas yang keluar dari perut bumi pada umumnya berupa air asin panas yang disebut "brine" dan mengandung banyak mineral. Karena banyaknya kandungan mineral ini, maka air panas tidak dapat digunakan langsung sebab dapat menimbulkan penyumbatan pada pipa-pipa sistim pembangkit tenaga listrik. Untuk dapat memanfaatkan energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem biner (dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primemya dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin. 

Energi panas bumi "uap panas" bersifat korosif, sehingga biaya awal pemanfaatannya lebih besar dibandingkan dengan energi panas bumi jenis lainnya. Skema pembangkitan tenaga listrik panas bumi "air panas" sistem biner dapat dilihat pada Gambar 2. 

Skema pembangkitan tenaga listrik energi panas bumi "air panas"

3. Energi panas bumi "batuan panas"

Energi panas bumi jenis ini berupa batuan panas yang ada dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup tinggi.

C. Sumber Energi Panas Bumi

Energi panas-bumi (geothermal energy) adalah energi panas yang berasal dari kedalaman bumi yang berada di bawah daratan antara 32-40 km dan di bawah lautan antara 10-13 km.

Panas geotermal ini dijumpai dalam 3 kondisi alamiah:

(1) Steam (uap),

(2) Hot water (air panas), dan

(3) Dry rock (batuanpanas).

Adapunsumberpanas-bumidikelompokkanmenjadi 3 macam, yaitu: hydrothermal, geopressured, danpetrothermal. Sistem hydrothermal terdiridari 2 macamyaitu vapor -dominated system dan liquid-dominated system.

Pergerakanlapisanbumi yang salingbertumbukanmenyebabkanterjadinya proses radioaktif di kedalamanlapisanbumisehinggamenyebabkanterbentuknya magma dengantemperaturlebihdari 2000 °C. Setiaptahun air hujansertalelehansaljumeresapkedalamlapisanbumi, dantertampung di suatulapisanbatuan yang telahterkenaaruspanasdan magma.Lapisanbatuanitudisebutdengangeothermal reservoir yang mempunyaikisarantemperaturantara 200° - 300 °C.Siklus air yang setiaptahunberlangsungmenyebabkanlapisanbatuan reservoir sebagaitempatpenghasilenergipanasbumi yang dapatterusmenerusdiproduksidalamjangkawaktu yang sangat lama. Itulah sebabnya mengapa panas bumi disebut sebagai energi terbarukan dan sumber energi panas bumi tersebut berasal dari magma.

D. Manfaat Energi Panas Bumi

Sebagian besar energi panas-bumi yang diperoleh dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Lebih dari 200 lokasi panas-bumi terletak di daerah terpencil seperti Nusa Tenggara dan Maluku berpeluang untuk pengembangan listrik pedesaan. Pengembangan sumber panas-bumi skala kecil (<10 MW) dimanfaatkan untuk listrik pedesaan disamping untuk keperluan pertanian/perkebunan dan industri kecil.

Direktorat Perencanaan PT. PLN memproyeksikan kebutuhan energi listrik pada tahun 1998/1999 sebesar 17.247 MW dan pada tahun 2003/2004 sebesar 27.284 MW.

Soegiantomenggambarkankebutuhansumberenergipadatahun 1998/1999 untukpembangkitantenagalistrikdarikelimajenissumberenergi (migas&batubara, tenaga-air, panas-bumi) sebesar 664,8 SBM atausebesar 1130,16 MW denganperincian 51% BBM, 24% gas, 18% batubara, 5% tenaga air, dan 2 % panasbumi (12 SBM=20,4 MW). Sedangkanpemasokanmasing-masingenergiuntukpembangkitanlistrikberjumlah 242,2 SBM atausebesar 411,74 MW, denganperincian: 31% BBM, 22% gas, 28 % batubara, 14 % tenaga air, dan 5 % panasbumi. Apabiladitinjaupartisipasimasing-masingjenissumberenergitersebut, panasbumidantenaga air dapatmemenuhi total kebutuhan yang direncanakanuntukjenisenergitersebut. Dalam hal ini ada peluang penggantian kebutuhan energi fosil dengan energi panas bumi maupun energi terbarukan lainnya.

Seperti diketahui, energi panas bumi memiliki beberapa manfaat lainnya dibandingkan sumber energi terbarukan yang lain, diantaranya:

(1) hemat ruang dan pengaruh dampak visual yang minimal,

(2) mampu berproduksi secara terus menerus selama 24 jam, sehingga tidak membutuhkan tempat penyimpanan energi (energy storage), serta

(3) tingkat ketersediaan (availability) yang sangat tinggi yaitu diatas 95%.

E. Dampak Energi Panas Bumi Terhadap Lingkungan

Energi panas-bumi mempunyai banyak kelebihan dalam hal keramahannya terhadap lingkungan dibanding energi yang lain. Energipanas-bumidapatmenghasilkan:

1.      Tenaga listrik langsung di lokasi,

2.      Denganbiayarelatifrendah,

3.      Tanpamencemarilapisanudara, air, ataupunmenciptakanlimbah yang berbahaya.

4.      Tidakakanmempengaruhipersediaan air tanah di daerahtersebutkarenasisabuangan air disuntikkankebumidengankedalaman yang jauhdarilapisanaliran air tanah.

5.      Limbah yang dihasilkan juga hanya berupa air sehingga tidak mengotori udara dan merusak atmosfer.

6.      Kebersihan lingkungan sekitar pembangkit pun tetap terjaga karena pengoperasiannya tidak memerlukan bahan bakar, tidak seperti pembangkit listrik tenaga lain yang memiliki gas buangan berbahaya akibat pembakaran.

Ungkapan bahwa panas bumi tidak mencemari lingkungan disebabkan sebagian besar problem yang timbul dapat dikontrol atau dieliminasi, dan pencemaran ini lebih bersifar lokal. Meskipun demikian gas-gas yang terkandung, antara lain gas hidrogen sulfida (H2S), perlu mendapat perhatian.

Walau penggunaan energi panas-bumi dampak positifnya lebih menonjol untuk pembangkitan tenaga listrik, sebenarnya energi panas-bumi juga dapat memberikan dampak negatif terhadap lingkungan, seperti: polusi suhu, penurunan permukaan tanah, dan tumpang tindih lahan.

F. TeknologidanPrinsipKerja PLTP

Secaragarisbesar, Teknologipembangkitlistriktenagapanasbumidapatdibagimenjadi 3(tiga), pembagianinididasarkanpadasuhudantekanan reservoir.

Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit listriktenagapanas bumi (geothermal power plants), pembagianinididasarkanpadasuhudantekananreservoir.Yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.

1.          UapKering (dry steam)

Teknologiinibekerjapadasuhuuap reservoir yang sangatpanas (>235 derajatcelcius), dan air yang tersedia di reservoir amatsedikitjumlahnya.Sepertiterlihatdigambar, carakerjanyaadalahuapdarisumberpanasbumilangsungmasukketurbinmelaluipipa. kemudianturbinakanmemutar generator untukmenghasillistrik. Teknologiinimerupakanteknologi yang tertua yang telahdigunakanpadaLardarello, Italia padatahun 1904.

Jenisiniadalahcocokuntuk PLTP kapasitaskecildanuntukkandungan gas yang tinggi.

Contohjenisini di Indonesia adalah PLTP Kamojang 1 x 250 kW dan PLTP Dieng 1 x 200

Gambar 2.5.1. Dry Steam Power Plant

Bilamanauapkeringtersediadalamjumlahlebihbesar, dapatdipergunakan PLTP jenis condensing, dandipergunakankondensordengankelengkapannyasepertimenarapendingindanpompa, Tipeiniadalahsesuaiuntukkapasitaslebihbesar.Contohadalah PLTP Kamojang 1 x 30 MW dan 2 x 55 MW, serta PLTP Drajad 1 x 55 MW.

1.      Flash steam

Teknologiinibekerjapadasuhudiatas 182⁰C pada reservoir, carakerjanyaadalahBilamanalapanganmenghasilkanterutama air panas, perludipakaisuatu separator yang memisahkan air danuapdenganmenyemprotkancairankedalamtangki yang bertekananlebihrendahsehinggacairantersebutmenguapdengancepatmenjadiuap yang memutarturbindan generator akanmenghasilkanlistrik. Air panas yang tidakmenjadiuapakandikembalikanke reservoir melalui injection wells.

Contohiniadalah PLTP Salakdengan 2 x 55 MW.

Gambar 2.5.2. Flash Steam Power Plant

1.      Binary cycle

              Teknologiinimenggunakansuhuuap reservoir yang berkisarantara 107-182⁰C.Cara kerjanyaadalahuappanas di alirkankesalahsatupipa di heat exchanger untukmenguapkancairan di pipalainnya yang disebutpipakerja.pipakerjaadalahpipa yang langsungterhubungketurbin, uapiniakanmenggerakanturbin yang telahdihubungkanke generator. danhasilnyaadalahenergilistrik. Cairan di pipakerjamemakaicairan yang memilikititikdidih yang rendahsepertiIso-butanaatauIso-pentana.

Gambar 2.5.3. Binary Steam Power Plant

              Keuntunganteknologi binary-cycle adalahdapatdimanfaatkanpadasumberpanasbumibersuhurendah.Selainituteknologiinitidakmengeluarkanemisi.karenaalasantersebutteknologiinidiperkirakanakanbanyakdipakaidimasadepan. Sedangkanteknologi 1 dan 2 diatasmenghasilkanemisicarbondioksida, nitritoksidadan sulfur, namun 50x lebihrendahdibandingemisi yang dihasilkanpembangkitminyak.

G. KelebihandanKelemahan PLTP

Adapunkeuntungandankelebihan PLTP adalahsebagaiberikut,

Keuntungan:

1.    Bebasemisi (binary-cycle).

2.    Dapatbekerjasetiapharibaiksiangdanmalam

3.    Sumbertidakfluktuatifdibandingdenganenergiterbarukanlainnya (angin, Solar cell dll)

4.    Tidakmemerlukanbahanbakar

5.    Harga yang kompetitive

Kelemahan :

1.    CairanbersifatKorosif

2.    Effisiensiagakrendah, namunkarenatidakperlubahanbakar, sehinggaeffiensitidakmerupakanfaktorygsangatpenting.

3.    Untukteknologi dry steam dan flash masihmenghasilkanemisiwalausangatkecil.

Sumber buku:

Kanginan, Marthen. 2007. IPA FISIKA untuk SMP kelas VIII. Jakarta: Erlangga.

Prasodjo, Budi. 2006. Teori dan Aplikasi Fisika. Bogor: Yudistira.

Sumber internet:

2004. Sumber Alam Terbarukan, (online), (http://www.geodipa.co.id/id/profile04.html diakses 15 September 2008).

2005. PemanfaatanEnergiPanasBumi.(online), (http://www.distamben-jabar.go.id/modules.php?name=News&file=article&sid=6 diakses 15 September 2008).

2007. EGS dan masa depan energi panas bumi di Indonesia, (online), (http://infoenergi.wordpress.com/2007/03/13/egs-dan-masa-depan-energi-panasbumi-di-indonesia/ diakses 15 September 2008).

Akbar. 2008.Tinjauan Energi Panas Bumi : Potensi, Peran, Dan Prospek Dalam Penyediaan Energi. (online),(http://pmii-samarinda.blogspot.com/2008/05/tinjauan-energi-panas-bumi-potensi.html diakses 15 September 2008).

Energi panas bumi, (online), (http://id.wikipedia.org/wiki/Energi_panas_bumi, diakses 15 September 2008).

Kusuma, Buyung Wijaya.2005. Jangan Ketinggalan Lagi di Energi Panas Bumi (online), (http://www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1115226658 diakses 15 September 2008).

Prospek Energi Panas Bumi di Indonesia (online), (http://elektroindonesia.com/elektro//ener15.html diakses 15 September 2008).

Wahyuni, Istik. 2007. Pemanfaatan Energi Panas Bumi Masih Rendah.(online), (http://www.energi.lipi.go.id/ diakses 15 September 2008).

Herman, Danny  Z.Potensi Panas Bumi Dan Pemikiran Konservasinya. (online),(http://www.dim.esdm.go.id/index.php?view=article&catid=32%3Amakalah-buletin&id=383%3Apotensi-panas-bumi-dan-pemikiran-konservasinya&tmpl=component&print=1&page=&option=com_content&Itemid=395 diakses 15 September 2008)