Archive for October 10, 2013

Panas Bumi

TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

Abstrak-Paper ini menjabarkan potensi energi panas bumi di Indonesia serta pemanfaatannya sebagai pembangkit listrik. Jenis energi panas bumi dan teknologi pembangkitan serta prosesnya akan turut dijelaskan. Dari beberapa hal tersebut akan dapat diketahui teknologi pembangkitan yang paling tepat untuk digunakan didasarkan pada sumber energi panas bumi yang akan dimanfaatkan. Akan dijelaskan pula salah satu contoh teknologi PLTP binary cycle dengan sistem modular

Kata kunci-Energi panas bumi; teknologi pembangkitan, sistem modular

I. PENDAHULUAN

Energi panas bumi adalah energi panas yang tersimpan dalam batuan dibawah permukaan bumi dan fluida yang terkandung di dalamnya. Energi panas bumi merupakan sumber daya alam yang dapat diperbarui, dan relatif ramah terhadap lingkungan sehingga mempunyai potensi yang cukup besar untuk dapat dimanfaatkan dan mengurangi pemakaian energi yang tidak dapat diperbarui dan kurang ramah terhadap lingkungan seperti batu bara.

II.   PROSES PEMBENTUKAN PANAS BUMI

Struktur bumi terdiri dari lapisan kerak bumi, mantel, dan inti bumi pada bagian paling dalam. Semakin kedalam atau mendekati inti bumi, tekanan dan temperature semakin tinggi. temperatur inti bumi berkisar 5000oC. Panas pada inti bumi ini ditransfer ke lapisan diatasnya melalui proses konduksi, batuan yang mempunyai titik lebur lebih rendah dari temperatur yang diterima dari inti bumi akan meleleh dan lelehan batuan ini yang kita sebut dengan magma.

ScreenShot165

Gambar 1. Proses Terjadinya Panas Bumi

Air hujan yang meresap pada permukaan bumi apabila bersentuhan atau mengalami konduksi dengan batuan panas bumi akan mengalami kenaikan temperatur dan tekanan. Air yang telah mengalami kenaikan temperatur dan tekanan akan mencari jalan menuju permukaan bumi melalui celah celah batuan bumi. Diantara air tersebut ada yang berhasil menuju permukaan bumi dan menghasilkan sumber air panas atau geyser yang dapat dimanfaatkan untuk sumber air panas, pembangkit maupun keperluan lainnya. Sebagian air dalam perut bumi tidak dapat menemukan jalan menuju permukaan bumi dan tetap terperangkap diantara lempeng batuan bumi dengan suhu dan tekanan yang semakin tinggi. Uap air ini harus dieksplorasi untuk dapat diambil dan dimanfaatkan.

Berdasarkan proses pembentukan dan pemanfaatannya energy panas bumi dapat dikategorikan sebagai berikut :

 

  • Energi panas bumi air panas

Energi panas bumi berupa air panas yang keluar dari perut bumi dan mengandung banyak mineral. Energi berupa air panas dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan mulai dari pariwisata sampai pembangkit. Energi panas bumi berupa air panas tidak dapat langsung dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin.

 

  • Energi panas bumi uap basah

Energi panas bumi dimana masih mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dahulu 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.

  • Energi panas bumi batuan panas

Energi panas bumi berupa batuan panas yang berada di perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi. Energi panas bumi batuan panas menghasilkan uap air yang kering sehingga dapat dimanfaatkan untuk memutar turbin.

 

III. PANAS BUMI DI INDONESIA

Energi panas bumi merupakan salah satu bentuk energi primer yang ada di alam. Energi primer lain yang terdapat di alam antara lain: minyak bumi, panas bumi, gas bumi, batu bara, dan air. Dibandingkan dengan energi primer fosil, cadangan energi panas bumi di Indonesia relatif lebih besar.

Sistem panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistem hidrothermal yang mempunyai temperatur tinggi (>225oC), hanya beberapa diantaranya yang mempunyai temperatur sedang (150‐225oC).

Panas bumi di Indonesia secara umum dipengaruhi oleh tiga lempeng benua yang bertemu di Indonesia. Lempeng benua itu adalah lempeng Pasifik, lempeng Australia dan lempeng Eurasia. Tumbukan antara lempeng Australia di sebelah selatan dan lempeng Eurasia di selatan menghasilkan daerah patahan yang memanjang dari pulau sumatera, jawa sampai nusa tenggara. Daerah patahan ini menyebabkan barisan deret gunung berapi yang disebut dengan cincin api. Sedangkan pertemuan antara lempeng Eurasia dengan lempeng pasifik menghasilkan daerah gunung berapi pada daerah Sulawesi dan Maluku. Hal ini dapat dilihat pada peta sebaran potensi panas bumi di Indonesia yang pada umumnya berada pada daerah vulkanik.

ScreenShot166

Gambar 2. Peta Potensi Panas Bumi di Indonesia

Tabel 1. Potensi Panas Bumi di Indonesia

ScreenShot167

Dari Tabel 1. Dapat diketahui bahwa potensi panas bumi di Indonesia demikian besar mencapai 29.177 MWe, sementara pemanfaatannya baru mencapai 4,2 % atau sekitar 1.226 MWe (lihat Tabel 2.)

Tabel 2. Kapasitas Terpasang Panas Bumi

 ScreenShot168

 

IV. JENIS PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

Terdapat tiga jenis pembangkit listrik panas bumi, antara lain:

1.    Dry Steam Power Plant

Pembangkit sistem ini merupakan teknologi pertama pembangkit tenaga panas bumi. Pembangkit ini memanfaatkan energi panas bumi berupa uap air kering yang di ambil dari perut bumi melalui sumur produksi. Uap air panas dari sumur produksi langsung dimanfaatkan untuk memutar turbin. Sisa uap air yang keluar dari turbin dikondensasikan pada condenser dan diinjeksikan kedalam bumi melalui sumur injeksi.

 ScreenShot169

Gambar 3. Proses Pembangkitan Dry Steam Power Plant

2. Flash Steam Power Plant

Pembangkit yang memanfaatkan panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam diatas suhu 1750˚ C. Fluida panas tersebut dialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terbentuk uap panas secara cepat. Uap panas yang dihasilkan pada tangki flash tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin. Seperti halnya pada dry steam power plant sisa uap air yang keluar dari turbin dan yang keluar dari tangki flash dikembalikan ke perut bumi melalui sumur injeksi. Diagram proses pembangkit listrik tenaga panas bumi tipe flash steam dapat dilihat pada gambar berikut:

 ScreenShot170

Gambar 4. Proses Pembangkitan Flash Steam Power Plant

3.    Binary Cycle Power Plant

Pada pembangkit listrik tenaga panas bumi tipe binary cycle energi panas bumi berupa air panas maupun uap air tidak digunakan untuk memutar turbin. Energi panas bumi digunakan untuk memanaskan fluida kerja dengan heat exchanger. Fluida kerja inilah yang nantinya akan menggerakkan turbin. Air panas maupun uap air yang keluar dari heat exchanger dikembalikan ke bumi dengan cara diinjeksikan melalui sumur injeksi. Pembangkit ini menggunakan fluida kerja yang mempunyai titik kritis yang rendah sehingga pembangkit listrik tipe ini dapat memanfaatkan uap air, maupun air panas dengan temperatur yang tidak terlalu tinggi.

ScreenShot171

Gambar 5. Proses Pembangkitan Binary Cycle  Power Plant

Berikut merupakan karakteristik fluida kerja yang digunakan pada sistem binary cycle.

Tabel 3

 ScreenShot172

Di Indonesia PLTP yang menggunakan tipe binary cycle terdapat di Lahendong dan Sibayak, untuk spesifikasi lengkap penulis masih belum memiliki datanya.

V.    Sistem Modular

Sistem modular merupakan salah satu penerapan Pembangkit Listrik Panas Bumi dengan tipe binary cycle. Pada sistem modular, daya yang dibangkitkan perunit tidak terlalu besar. Sistem modular yang dikembangkan oleh rasertech hanya sekitar 280 kW per unit.

 ScreenShot173

Gambar 6. Satu Unit  PLTP Sistem Modular(rasertech)

 ScreenShot174

Gambar 7. PLTP Sistem Modular Kapasitas 15 MW(rasertech)

Satu unit sistem modular terdiri dari: heat exchanger, turbin, generator, kondenser dan pompa fluida kerja. Pada sistem modulari ini, proses pembangkitan dilakukan dengan sistem binar. Dimana pada sistem ini air panas bumi tidak langsung digunakan untuk memutar turbin. Air panas bumi masuk ke coil di heat exchanger untuk memanaskan fluida kerja, temperatur kritis dari fluida kerja bergantung dari fluida kerja yang digunakan (lihat Tabel. 3). Fluida kerja yang telah berubah menjadi uap digunakan untuk memutar turbin. Tekanan uap akan memutar turbin untuk menggerakkan generator. Satu unit generator menghasilkan daya sebesar 280 kW. Setelah melewati turbin, uap akan naik ke tangki kondenser. Air dari cooling tower akan bersikulasi pada coil di tangki kondenser untuk mendinginkan uap hingga kembali menjadi fluida kerja. Fluida kerja dari tangki, kemudian dipompakan kembali ke heat exchanger untuk mengulang proses.

 

KESIMPULAN

  • Potensi panas bumi di Indonesia sangatlah besar mencapai 29 GWe, sementara pada Tahun 2011 yang termanfaatkan baru mencapai 1,226 GWe.
  • Jenis PLTP yang akan digunakan bergantung dari jenis energi panas bumi yang dihasilkan
  • Untuk sistem modular digunakan pada PLTP dengan skala kecil.

REFERENSI

  1. www.ESDM.go.id
  2. Permana, Indra Bayu, Studi Pembangunan Pembangkit Listrik IPP – PLTP Bedugul 10 MW, ITS, Surabaya
  3. www.rasertech.com
  4. DiPippo, Ronald, Geothermal Power Plants: Principles, Applications and Case Studies, Elsevier, Massachusetts, 2005