Panas Bumi (geotermal) Sebagai Sumber Pembangkit Listrik

Panas Bumi (Geotermal) Sebagai Sumber Pembangkit Listrik Toni Alchofino, Adyi Prasetyo, Nurdin Nugraha, Aditya Budi Nugraha, Oding Aminudin 10205013,10205015,10205031,10205035,10205053 Departemen Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia Email : [email protected] 2007 Abstrak Terjadinya proses radioaktif di kedalaman lapisan bumi sangat berperan pada produksi atau sumber panas yang ada di dalam bumi. Terbentuknya magma dengan temperatur lebih dari 2000 °C di dalam bumi juga disebabkan oleh proses radioaktif. Setiap tahun air hujan serta lelehan salju meresap ke dalam lapisan bumi, dan tertampung di suatu lapisan batuan yang telah terkena arus panas dan magma. Lapisan batuan itu disebut dengan geothermal reservoir yang mempunyai kisaran temperatur antara 200° - 300 °C. Siklus air yang setiap tahun berlangsung menyebabkan lapisan batuan reservoir sebagai tempat penghasil energi panas bumi yang dapat terus menerus diproduksi dalam jangka waktu yang sangat lama.

I. Pendahuluan Panas yang ada di dalam bumi ini berperan besar pada dinamika bumi atau proses yang terjadi di planet bumi ini. Panas dapat berpindah secara konduksi, konveksi dan radiasi. Perpindahan panas secara konduksi disebabkan interaksi atomik atau molekul penyusun bahan tersebut dalam mantel. Perpindahan panas secara konveksi diikuti dengan perpindahan massa. Kedua proses inilah yang sangat dominan di dalam bumi. Pada kedalaman 100-300 km di bawah permukaan bumi, suhu pada mantel bumi dapat melelehkan batuan dan membentuk magma yang cair atau cair sebagian. Magma yang terkumpul dalam dapur magma dapat naik sebagian melalui zona lemah. Penyebaran gunung api di dunia 95% terletak di batas lempeng. Indonesia yang kaya akan wilayah gunung berapi, memiliki potensi panas bumi yang besar untuk dapat dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Sekitar 54% potensi panas bumi di dunia berada di wilayah indonesia. Dengan potensi yang sangat besar ini (lebih dari 50%), wilayah Indonesia sangat cocok untuk menggunakan sumber pembangkit listrik tenaga panas bumi. Ada dua jenis sistem sumber panas bumi yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Dua jenis sistem sumber panas bumi itu berupa water dominated atau vapor dominated. Gambar 1 menunjukkan bagaimana sumber panas bumi dengan water dominated dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Water dominated berupa sumber panas bumi yang reservoar geotermalnya didominasi oleh air. Air pada reservoar ini menerima panas dari konduksi panas pada batuan bedrock yang terpanasi oleh magma. Air panas tersebut kemudian terperangkap

di bawah batuan caprock, sehingga terbentuklah reservoar geotermal dengan water dominated.

Gambar 1 (sumber : PT Geo Dipa Energi) Energi panas yang dimiliki oleh uap/air pada dasarnya berasal dari magma bertemperatur 12000C energi panas ini dialirkan secara konduksi pada lapisan batuan impermeable yang disebut bedrock. Di atas bedrock, terdapat batuan permeable yang berfungsi sebagai aquifer yang berasal dari air hujan, mengambil energi panas dari bedrock secara konveksi dan induksi. Air panas itu cenderung bergerak naik ke permukaan bumi akibat perbedaan berat jenis. Pada saat air panas bergerak ke atas, tekanan hidrostatisnya turun dan terjadilah penguapan. Karena di atas aquifer terdapat batuan impermeable yang disebut caprock, maka terbentuklah sistem vapor dominated reservoir. Ada beberapa hal yang menjadi pertimbangan apakah suatu sumber panas bumi akan dijadikan sumber pembangkit listrik, beberapa hal tersebut yaitu : 1. Temperatur dari sumber panas bumi 2. Tekanan 3. Kualitas uap 4. Kedalaman reservoar dan kandungan kimianya.

II. Studi Pustaka Geothermal energy (energi panas bumi) merupakan energi yang berasal dari dalam perut bumi. Diseluruh dunia, energi panas bumi digunakan untuk memproduksi listrik, untuk pemanas ruangan dan rumah kaca, dan tujuan lainnya. Ada empat jenis sumber panas bumi yang utama, yaitu hidrotermal, geopressured, hot dry rock, dan magma. Sumber hidrotermal merupakan reservoir dari uap panas atau air panas yang terjadi secara alami dimana magma datang cukup dekat ke permukaan untuk memanskan air tanah yang terperangkap pada pori-pori batuan. Hidrotermal digunakan untuk enrgy yang lainnya tergantung temperature dan kedalamannya.

dari jumlah carbon dioksida dipancarkan oleh batubara

(CO2)

yang

Emisi dari campuran sulfur yang berasal dari kendaraan bermotor dan bahan baker fosil merupakan kontributor utama pada hujan asam. Sedangkan pembangkit geothermal menghasilkan 1-3% senyawa sulfur dari pembangit yang berasal dari batu bara dan bahan bakar minyak. Pembangkit panas bumi sangat cocok untuk berbagai kondisi lingkungan, sehingga bisa dibangun dimana saja seperti padang pasir, di tengah ladang dan di pegunungan. Berikut ini adalah salah satu jenis pembangkit Geothermal

Uap kering jarang digunakan tetapi memiliki produksi listrik dengan efisiensi yang tinggi. Di dalam reservoir uap kering, uap panas alami disambung secara langsung dari sumber panas bumi ke generator turbin untuk menghasilkan energi. Dalam reservoir air panas,liquid dominated reservoir (dominasi cairan), air panas tidak menguapkan menjadi uap panas karena reservoir dipenuhi dengan air dan dibawah tekanan. Untuk menghasilkan listrik, air panas dihubungkan dari sumur panas bumi ke satu atau separator dimana tekanan rendah dan air diubah menjadi uap panas. Uap panas kemudian mendorong generator turbin untuk memproduksi listrik. Uap panas didinginkan dan dikondensasi dan lainnya digunakan pada system pendingin atau diinjeksikan kembali pada reservoir panas bumi. Geothermal energy merupakan pengembangan energi listrik dari sumber panas bumi, sumur-sumur dibor sampai mencapai air panas alami atau uap panas yang disebut dengan reservoir panas bumi. Dari sumur ini cairan panas bumi di bawa ke permukaan, dimana cairan tersebut diubah pada sebuah pembangkit listrk

Gambar2 Design & Construction Features Dan berikut ini adalah turbin yang digunakan pada pembangkit geothermal.

Energi panas bumi merupakan sumber energi yang dapat diperbarui dan memiliki sedikit kerusakan pada lingkungan. Pembangkit panas bumi menggunakan “scrubber system” untuk membersihkan gas hydrogen sulfide dan gas yang lainnya. Kadang-kadang gas diubah menjadi produk yang benilai komersil, misalnya liquid fertilizer. Pembangkit panas bumi dapat menginjeksikan gas kembali ke sumur-sumur panas bumi. Pembangkit panasbumi tidak membakar bahan baker untuk membangkitkan listrik. Pembangkit panas bumi membebaskan lebi sedikit dari 1%-4%

Gambar 3 110MW geothermal turbine under shop assembly

III. Data dan Analisis PLTP Kamojang berada pada ketinggian 1500 meter dari permukaan laut Seperti telah dijelaskan pada pendahuluan, beberapa hal yang menjadi pertimbangan apakah suatu sumber panas bumi akan dijadikan sumber pembangkit listrik, beberapa hal tersebut yaitu : 1. Temperatur dari sumber panas bumi 2. Tekanan 3. Kualitas uap 4. Kedalaman reservoar dan kandungan kimianya. Dengan spesifikasi sebagai berikut: Faktor Temperatur Tekanan Kualitas uap Kedalaman

Spesifikasi > 1000C ≥ 6.2 Bar Bersih (NCG kecil) Seefektif mungkin

Listrik yang dihasilkan (beserta perbandingan pembangkit listrik lainnya di Indonesia Power) adalah sebagai berikut Unit Bisnis 2004 2005 2006 Pembangkitan (MW) (MW) (MW) PLTA Suralaya 2.852 2.984 2.962 PLTD Priok 1.026 1.048 1.081 PLTG Saguling 697 761 792 PLTP Kamojang 333 333 321 PLTU Mrica 298 301 306 PLTGU Semarang 1.098 1.143 1.043 Perak-Grati 673 762 675 Bali 244 321 342 Total Indonesia Power 7.221 7.653 7.522 Perbandingan Produksi (GWh) per Jenis Pembangkit di Indonesia Power Jenis SM I 2003 2004 2005 Pembangkitan 2006 PLTA 2.968 3.258 3.863 1.779 PLTD 66 71 136 59 PLTG 1.608 1.942 1.976 908 PLTP 2.804 2.988 2.870 1.316 PLTU 25.718 24.871 26.457 12.508

PLTGU Jumlah

11.211 11.284 13.020 6.312 44.37 44.41 48.32 22.88

Perbandingan Penggunaan (GWh) per Jenis Pembangkit di Indonesia Power Jenis SM I 2003 2004 2005 Pembangkitan 2006 PLTA 2.938 3.223 3.834 1.773 PLTD 60 66 128 59 PLTG 1.581 1.914 1.944 904 PLTP 2.646 2.825 2.717 1.302 PLTU 24.325 23.499 25.054 12.473 PLTGU 10.993 11.014 12.709 6.250 Jumlah 42.54 42.54 46.38 22.76 Perbandingan Capacity Faktor (%) per Jenis Pembangkit di Indonesia Power Jenis SM I 2003 2004 2005 Pembangkitan 2006 PLTA 30,69 33,60 39,95 37,22 PLTD 9,17 9,92 18,08 16,55 PLTG 24,52 28,90 28,29 24,97 PLTP 88,90 94,50 88,35 84,39 PLTU 77,26 74,51 79,48 79,91 PLTGU 47,83 48,02 55,55 55,11 Indonesia 57,76 57,55 62,07 61,48 Power Perbandingan Equivalent Availability Factor (%) per Jenis Pembangkit Jenis SM I NERC* 2003 2004 2005 Pembangkitan 2006 PLTA 96,57 82,8 90,77 96,1 99,5 PLTD 57,53 72,5 77,09 77,4 76,1 PLTG 73,31 78,6 84,61 79,0 79,4 PLTP 85,01 90,0 94,21 88,8 85,7 PLTU 77,34 87,3 87,66 85,4 84,0 PLTGU 76,57 82,3 83,49 85,0 81,1 Indonesia 84,4 86,6 86,1 84,6 Power (seluruh data dalam table in didapat dari PT Indonesia Power) Nilai temperatur untuk suatu PLTP tidak boleh kurang dari 100oC, hal ini bisa dijelaskan secara logis. Jika temperaturnya kurang dari 100oC maka uap akan berubah fasa menjadi air. Untuk nilai tekanan yang tidak boleh kurang dari 6,2 bar karena terkanan tersebut merupakan tekanan minimal yang diperlukan suatu PLTP untuk mengoperasikan turbin. Untuk kualitas uap, uap yang baik untuk PLTP adalah uap yang mempunyai nilai NCG (Non Condensable Gas) sekecil mungkin. NCG dapat

menyebabkan adanya kerak di dalam turbin, sehingga jika nilai NCG-nya besar maka dapat menghambat kerja turbin yang akhirnya berdampak negatif terhadap PLTP itu sendiri. Untuk nilai kedalaman sumur dan kualitas uap terlebih dahulu dibuat perhitungan ekonomi dengan memperhitungkan cost untuk pembuatan sumur dan kualitas uap yang dihasilkan. Kelebihan PLTP dibandingkan dengan pembangkit listrik lain adalah biaya yang dikeluarkan per KWH. Jika kita bandingkan dengan PLTD, biaya per KWH yang dikeluarkan PLTP lebih kecil. PLTP mempunyai biaya per KWH kurang dari Rp 1000 sedangkan PLTD biaya per KWH nya lebih dari Rp 1000. Namun memang nilai daya yang dikeluarkan masih lebih rendah dari PLTD. Tapi secara umum PLTP lebih baik karena sangat ramah lingkungan. Indonesia mempunyai potensi Geothermal sebesar 54% dari seluruh potensi geothermal di dunia. Jika hitungannya adalah daya, maka daya listrik yang dihasilkan adalah sekitar 27.000 MW. Ironisnya, dari seluruh potensi tersebut yang baru termanfaatkan hanya sekitar 3% (800 MW). Masalah yang menghambat pengembangan PLTP di Indonesia tak lain dan tak bukan adalah masalah uang. Perhatian pemerintah terhadap pengembangan geothermal dan PLTP sangat kecil. Sungguh ironis jika mengingat potensi geothermal di Indonesia yang sangat besar.

IV. Kesimpulan 1. Energi panas bumi merupakan sumber energi yang dapat diperbarui dan ramah lingkungan. 2. Indonesia mempunyai terbesar didunia yaitu sebesar 54 % dari seluruh potensi Geothermal didunia. 3. Hanya 3 % dari potensi Geothermal diIndonesia yang baru dimanfaatkan.

V. Referensi Fauzi,Umar & Prihadi.Fisika Untuk Geologi.Bandung: ITB Fowler,C.M.R. 1990. The Solid Earth : An Introduction to Global Geophysics .Cambridge University Press Geothermal Energy Association - Washington, DC – USA http://www.atals.com/newtic/geo_home.htm http://www.indonesiapower.com http://www.geodipaenergy.com