ENERGI PANAS BUMI UNTUK KEBUTUHAN LISTRIK

BAB I

PENDAHULUAN

●  Latar Belakang

     

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. 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.

● Rumusan Masalah

     Adapun rumusan masalah yang kami bahas dalam makalah kami adalah bagaimana energi panas bumi dapat menghasilkan listrik, komponen apa saja yang terdapat pada PLTP, serta kelemahan dan kelebihan PLTP tersebut.

● Tujuan

              Tugas ini dimaksudkan untuk memenuhi tugas Mesin Konversi Energi serta untuk menjelaskan tentang ENERGI PANAS BUMI.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

● Pemecahan Masalah

Menurut salah satu teori, pada prinsipnya bumi merupakan pecahan yang terlempar dari matahari. Karenanya, bumi hingga kini masih mempunyai inti panas sekali yang meleleh. Kegiatan-kegiatan gunumg berapi dibanyak tempat dipermukaan bumi dipandang sebagai bukti dari teori ini. Magma yang menyebabakan letusan-letusan vulkanik juga menghasilkan sumber–sumber uap dan air panas pada permukaan bumi. Dibanyak tempat, air dibawah tanah bersinggungan dengan panas di perut bumi dan menimbulkan suhu tinggi dan tekanan tinggi.Ia mengalir kepermukaan sebagai air panas, lahar panas dan aliran uap. Kita bisa menggunakan tidak hanya hembusan alamiah tetapi dapat membor hingga bagian dasar uap, atau menyemprotkan air dingin hingga bersinggungan dengan karang kering yang panas untuk memanaskannya menjadi uap.

Gambar 2.1. isi perut bumi

Pada dasarnya bumi terdiri dari tiga bagian sebagaimana terlihat pada Gambar 2.1. Bagian paling luar adalah lapisan kulit/kerak bumi (crust),. Tebalnya rata-rata 30-40 Km atau lebih didaratan, dan dilaut antara 7 dan 10 Km. Bagian berikutnya dinamakan mantel, mantel bumi (mantle) merupakan lapisan yang semi-cair atau batuan yang meleleh atau sedang mengalami perubahan fisik akibat pengaruh tekanan dan temperatur tinggi disekitarnya, yang terdiri atas batu yang dalamnya mencapai kira-kira 3000 Km, dan yang berbatasan dengan inti bumi yang panas sekali. Bagian luar dari inti bumi (outer core) berbentuk liquid.

Inti ini terdiri atas inti cair atau inti meleleh, yang mencapai 2000 Km. Kemudian lapisan terdalam dari inti bumi (inner core) berwujud padat. inti keras yang mempunyai garis tengah sekitar 2600 Km.

Panas inti mencapai 5000 ⁰C lebih. Diperkirakan ada dua sebab mengapa inti bumi itu panas. Pertama disebabkan tekanan yang begitu besar karena gravitasi bumi mencoba mengkompres atau menekan materi, sehingga bagian yang tengah menjadi paling terdesak. Sehingga kepadatan bumi menjadi lebih besar sebelah dalam.

Sebab kedua bahwa bumi mengandung banyak bahan radioaktif seperti Uranium-238, Uranium-235 dan Thorium-232. Bahan – bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi. Panas tersebut dengan sendirinya berusaha untuk mengalir keluar, akan tetapi ditahan oleh mantel yang mengelilinginya. Menurut perkiraan rata-rata panas yang mencapai permukaan bumi adalah sebesar 400kkal/m² setahun.

Dipermukaan bumi sering terdapat sumber-sumber air panas, bahkan sumber uap panas. Panas itu datangnya dari batu-batu yang meleleh atau magma yang menerima panas dari inti bumi.

Gambar di bawah memperlihatkan secara skematis terjadinya sumber uap, yang biasanya disebut fumarole atau geyser serta sumber air panas.

Magma yang terletak didalam lapisan mantel, memanasi lapisan batu padat. Diatas batu padat terletak suatu lapisan batu berpori, yaitu batu mempunyai banyak lubang kecil. Bila lapisan batu berpori ini berisi air, yang berasal dari air tanah, atau resapan air hujan, atau resapan air danau maka air itu turut dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas itu. Bila panasnya besar, maka terbentuk air panas, bahkan dapat terbentuk uap dalam lapisan batu berpori. Bila diatas lapisan batu berpori terdapat satu lapisan batu padat, maka lapisan batu berpori berfungsi sebagai boiler. Uap dan juga air panas bertekanan akan berusaha keluar. Dalam hal ini keatas, yaitu kearah permukaan bumi.

 

Gambar. skema terjadinya sumber air panas

 dan sumber uap

 

Gejala panas bumi pada umumnya tampak dipermukaan bumi berupa mata air panas, fumarola, geyser dan sulfatora. Dengan jalan pengeboran, uap alam yang bersuhu dan tekanan tinggi dapat diambil dari dalam bumi dan dialirkan kegenerator turbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.

● Langkah Konsevasi Energi Panas Bumi

Langkah awal dalam mempersiapkan konservasi energi panas bumi yang pertama yaitu studi tentang sistem panas bumi terutama karaktersitik sumber panas bumi. Kita mulai dari 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.

Selanjutnya adalah kondisi Hidrologi, kita tahu bahwa yang dimanfaatkan pada pembangkit listrik 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.

Kemudian yang perlu diperhatikan juga adalah volume batuan dibawah permukaan bumi yang mempunyai cukup porositas dan permeabilitas untuk meloloskan fluida sumber energi panas bumi yang terperangkap didalamnya, yang sering disebut sebagai Reservoir, dan Reservoir panas bumi biasanya diklasifikasikan ke dalam dua golongan yaitu :

*      Reservoir yang bersuhu rendah (<150ºC) dan

*      Reservoir yang bersuhu tinggi (>150ºC).

Yang dapat digunakan untuk sumber pembangkit tenaga listrik dan dikomersialkan adalah yang masuk kategori high temperature. Namun dengan perkembangan teknologi, sumber panas bumi dengan kategori low temperature juga dapat digunakan asalkan suhunya melebihi 50ºC.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat beroperasi pada suhu yang relatif rendah yaitu berkisar antara 122 s/d 4820 ⁰F (50 s/d 250 ⁰C). Bandingkan dengan pembangkit pada PLTN yang akan beroperasi pada suhu sekitar 10220 ⁰F atau 5500 ⁰C.

Selain hal-hal diatas, kita juga harus memperhitungkan umur panas bumi, walaupun termasuk energi terbarukan, namun bukan berarti panas bumi memiliki umur tidak terbatas , sehingga perhitungan umur panas bumi juga merupakan hal yang sangat penting terutama dalam hitungan keekonomiannya.

        

          ● Perhitungan Energi Panas Bumi

Perkiraan atau penilaian potensi panas bumi pada prinsipnya mempergunakan data-data geologi, geofisika, dan geokimia. Analisa-analisa kimia memberikan parameter-parameter yang dapat digunakan untuk perkiraan potensi panas bumi suatu daerah. Rumus yang ada adalah sangat kasar dan merupakan perkiraan garis besar. Diantara rumus yang ada atau sering dipakai adalah metode Perry dan metode Bandwell, yang pada umumnya merupakan rumus empirik.

Metode Perry pada dasarnya mempergunakan prinsip energi dari panas yang hilang. Rumus untuk mendapatkan energi metode Perry adalah sebagai berikut :

E = D x Dt x P

di mana:

E   = arus energi (Kkal/detik)

D  = debit air panas (L/det)

Dt = perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin (⁰C)

P   = panas jenis (Kkal/kg)

Untuk perhitungan ini, data suhu dinyatakan dalam derajat celcius, debit air panas dalam satuan liter per detik, sedangkan isi chlorida dalam larutan air panas dinyatakan dalam miligram per liter.

         ● Teknologi dan Prinsip Kerja PLTP

                Secara garis besar, Teknologi pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat dibagi menjadi 3(tiga), pembagian ini didasarkan pada suhu dan tekanan reservoir.

Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit listrik tenaga panas bumi (geothermal power plants), pembagian ini didasarkan pada suhu dan tekanan reservoir.Yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.

          * Uap Kering (dry steam)

               Teknologi ini bekerja pada suhu uap reservoir yang sangat panas (>235 derajat celcius), dan air yang tersedia di reservoir amat sedikit jumlahnya. Seperti terlihat digambar, cara kerja nya adalah uap dari sumber panas bumi langsung masuk ke turbin melalui pipa. kemudian turbin akan memutar generator untuk menghasil listrik. Teknologi ini merupakan teknologi yang tertua yang telah digunakan pada Lardarello, Italia pada tahun 1904.

Jenis ini adalah cocok untuk PLTP kapasitas kecil dan untuk kandungan gas yang tinggi.

                      Contoh jenis ini di Indonesia adalah PLTP Kamojang 1 x 250 kW dan PLTP Dieng 1 x 200

Gambar 2.5.1. Dry Steam Power Plant

Bilamana uap kering tersedia dalam jumlah lebih besar, dapat dipergunakan PLTP jenis condensing, dan dipergunakan kondensor dengan kelengkapan nya seperti menara pendingin dan pompa, Tipe ini adalah sesuai untuk kapasitas lebih besar. Contoh adalah PLTP Kamojang 1 x 30 MW dan 2 x 55 MW, serta PLTP Drajad 1 x 55 MW.

* Flash steam

               Teknologi ini bekerja pada suhu diatas 182⁰C pada reservoir, cara kerjanya adalah Bilamana lapangan menghasilkan terutama air panas, perlu dipakai suatu separator yang memisahkan air dan uap dengan menyemprotkan cairan ke dalam tangki yang bertekanan lebih rendah sehingga cairan tersebut menguap dengan cepat menjadi uap yang memutar turbin dan generator akan menghasilkan listrik. Air panas yang tidak menjadi uap akan dikembalikan ke reservoir melalui injection wells.

Contoh ini adalah PLTP Salak dengan 2 x 55 MW.

Gambar 2.5.2. Flash Steam Power Plant

* Binary cycle

               Teknologi ini menggunakan suhu uap reservoir yang berkisar antara 107-182⁰C. Cara kerjanya adalah uap panas di alirkan ke salah satu pipa di heat exchanger untuk menguapkan cairan di pipa lainnya yang disebut pipa kerja. pipa kerja adalah pipa yang langsung terhubung ke turbin, uap ini akan menggerakan turbin yang telah dihubungkan ke generator. dan hasilnya adalah energi listrik. Cairan di pipa kerja memakai cairan yang memiliki titik didih yang rendah seperti Iso-butana atau Iso-pentana.

Gambar 2.5.3. Binary Steam Power Plant

               

                Keuntungan teknologi binary-cycle adalah dapat dimanfaatkan pada sumber panas bumi bersuhu rendah. Selain itu teknologi ini tidak mengeluarkan emisi. karena alasan tersebut teknologi ini diperkirakan akan banyak dipakai dimasa depan. Sedangkan teknologi 1 dan 2 diatas menghasilkan emisi carbondioksida, nitritoksida dan sulfur, namun 50x lebih rendah dibanding emisi yang dihasilkan pembangkit minyak.

         ● Potensi Panas Bumi di Indonesia

Jawa Barat merupakan daerah yang memiliki potensi sumber daya panas bumi yang terbesar di Indonesia. Potensi panas bumi di Jawa Barat mencapai 5411 MW atau 20% dari total potensi yang dimiliki Indonesia. Sebagian potensi panas bumi tersebut dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik, seperti :

>        PLTP Kamojang didekata Garut, memiliki unit 1,2,3 dengan kapasitas total 140 MW. Potensi yang masih dapat dikembangkan sekitar 60 MW.

>        PLTP Darajat, 60 Km sebelah tenggara Bandung dengan Kapasitas 55 MW.

>        PLTP Gunung Salak di Sukabumi, terdiri dari unit 1,2,3,4,5,6 dengan kapasitas total 330 MW.

>        PLTP Wayang Windu di Panggalengan dengan Kapasitas 110 MW.

Walaupun pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP) hanya mengolah sumber panas yang tersimpan di reservoir perut bumi, bukan berarti tidak memerlukan biaya. Investasi untuk menggali energi panas bumi tidak sedikit karena tergolong berteknologi dan berisiko tinggi.

        

         ● Kelebihan dan Kelemahan PLTP

Adapun keuntungan dan kelebihan PLTP adalah sebagai berikut,

Keuntungan :

1.    Bebas emisi (binary-cycle).

2.    Dapat bekerja setiap hari baik siang dan malam

3.    Sumber tidak fluktuatif dibanding dengan energi terbarukan lainnya (angin, Solar cell dll)

4.    Tidak memerlukan bahan bakar

5.    Harga yang kompetitive

Kelemahan :

1.    Cairan bersifat Korosif

2.    Effisiensi agak rendah, namun karena tidak perlu bahan bakar, sehingga effiensi tidak merupakan faktor yg sangat penting.

3.    Untuk teknologi dry steam dan flash masih menghasilkan emisi walau sangat kecil.

 

BAB III

PENUTUP

► Kesimpulan

1.       Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan Panas Bumi Geothermal) sebagai energi penggeraknya.

2.      PLTP memanfaatkan uap panas bumi sebagai pemutar generator.

3.      Secara singkat Prinsip kerja PLTP :

Panas       tekanan tinggi        digunakan untuk memutar turbin        muncul beda potensial         menghasilkan listrik

4.      Teknologi PLTP dibedakan menjkadi 3 yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle.

       ► Saran

Dukung pemerintah untuk mengurangi krisis energi nasional yang salah satu nya dengan memanfaatkan sumber energi panas bumi Indonesia.