peluang pemanfaatan geothermal indonesia di masa depan

Ardita Rizky Putri Arcanggi—Kiki Department of Chemical Engineering1306402293 Bioprocess Engineering FTUI 2014

Peluang Pemanfaatan Geothermal Indonesia Di Masa Depan

Geothermal berasal dari kata geo yang artinya bumi , sedangkan thermal berarti panas. Energi dimana secara alamiah berasal dari suatu thermal atau panas , serta panas yang dihasilkan berasal dari bumi . Energi panas bumi sangat berhubungan dengan teori tektonik lempeng karena panas bumi berada pada dasar bumi. Panas yang berada di dasar bumi , yang mampu menghasilkan energi panas. Panas bumi –semakin memasuki inti bumi memiliki tekanan yang sangat tinggi dan temperature semakin panas— hal ini yang dimanfaatkan dalam geothermal. Energi Panas Bumi merupakan energi yang dikompensasi dari panas dari dalam bumi dan atau inti bumi- yang berasal dari aktivitas tektonik- bentuk energi lainnya seperti energi listrik, dan lain lain. Energi listrik yang sampai saat ini telah terrealisasikan yaitu menyumbang sekita 0,3% total energi listrik dunia , dan sekitar 10 Giga Watt pembangkit listrik tenaaga panas bumi diseluruh dunia pada tahun 2007. Potensi Geothermal di Indonesia mencakup 40% dari potensi panas bumi dunia, tersebar di 251 lokasi pada 26 propinsi dengan total potensi energi 27.140 MW atau setara 219 Milyar ekuivalen Barrel minyak. Kapasitas terpasang saat ini 1.194 atau 4% dari seluruh potensi yang ada (pge.pertamina.org: 2014). Oleh karena itu pemanfaatannya sedang di masifkan untuk energi masa depan

Geothermal dan Energi Panas bumi sangat berhubungan erat dalam proses menghasilkan energi lain yang dapat dikonversi. Lapisan bumi terbagi tiga bagian, yaitu kerak bumi (crush), selimut (mantle), dan inti bumi (core). Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100oC. Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 km dinamakan litosfer. Selimut bumi memiliki tebal mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan padat. Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 oC. setiap kedalaman bertambah 100 meter temperatur naik sekitar 2,5 sampai 3ºC. Jadi semakin jauh ke dalam perut bumi suhu akan makin tinggi.Bila suhu di permukaan bumi adalah 27ºC maka untuk kedalaman 100 meter suhu bisa mencapai sekitar 29,5ºC. Pertambahan panas ini disebut gradien geothermal.

Gradien Geothermal ini yang menentukan kontak dengan udara karena fraktur atau yang disebut patahan melalui fraktuir tersebut dapat diambil energinya melalui air panas dan uap panas. Air panas dan steam in, dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Suatu energi geotermal dapat dikonversi menjadi energi listrik, tentunya diperlukan sebuah sistem pembangkitan listrik (power plants). Air panas dan steam inilah yang kemudian dimanfaatkan


sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Ada factor yang sangat penting yang menentukan keberhasilan suatu produsksi tenaga listrik dari energi panas bumi yaitu gradient geothermal serta suatu besarnya panas bumi yang dihasilkan. Gradien geothermal sangat penting karena memengarungi dangkalnya suatu sumur yang digunakan. Semakin besar nilai gradient geothermal yang dihasilkan maka semakin dangkal sumur yang dipakai, dan semakin tinggi temperature yang dapat ditangkap sampai kepermukaan, maka akan semakin mengurangi suatu biaya dari produski di permukaan.Hal ini sangat berpengaruh karena untuk mendapatkna uap air dan panas yang diperoleh di dalam sumur.Disamping itu, Agar energi geotermal dapat dikonversi menjadi energi listrik, tentunya diperlukan sebuah sistem pembangkitan listrik (power plants). Teknologi yang digunakan dalam pembangkit listrik ini adalah Dry Steam Power plant, Flash Steam Power plant, dan Bynary-cycle Power Plant. Pembangkit yang digunakan untuk merubah panas bumi menjadi tenaga listrik secara umum mempunyai komponen yang sama dengan power plant lain yang bukan berbasis panas bumi, yaitu terdiri dari generator, heat exchanger, separator. turbin, pompa, cooling tower.

Cara Kerja


c


Analisis Kerja Geothermal Plant

1. Menentukan Well Production

untuk mengambil uap air panas dan uap dari bumi dibutuhkan well production yang akurat seperti mencari bahan tambang untuk sampai produksi perlu dilakukan survey atau ekspolarasi . Eksplorasi yang dilakukan harus melalui mekanisme yang akurat , seperti harus melakukan survey dengan interpretasi dan analisa foto udara dan citra satelit, sehingga data yang didapat di kadi berdasarkan ilmu kegunungapian dan atau studi volkanologi, pemetaan geologi dan struktu geologi, survey geokimia untuk mendeteksi zat apa sajakah yang terkandung dan , geofisika lalu dapat menentukan pemboran eksplorasi.

2. Prinsip Kerja Panas Bumi

Setelah menentukkkan Well Production. Adanya saluran yang menghubungkan daerah uap air dan permukaan sangat diperlukan karena uap hasil pengupan air akan tetap berada di kedalaman tertentu jika diambil melalui saluran.Melalui prinsip tekanan mengalir dari tekanan tinggi kerendah, analogi ini dapat di simpulkan oleh praktik ini, karena didalam bumi memiliki tekanan yang sangat tinggi sementara dipermukaan sangat rendah maka uap air akan mengalir keluar dengan cepat dan mempunyai entalpi lalu dialirkan di alirkan ke separator untuk dipisahkan menjadi uap bersih lalu dialirkan keturbin untuk menggerakan generator , generator ini lah yang akan mengonversi uap menjadi energi listrik. Setelah uap memutar turbin dan uap telah kehilangan tekanan dan entalpi , sebagian uap tersebut akan mengalami proses pengembunan sehingga uap akan berubah kembali menjadi air. Air hasil pendinginan yang didinginkan dengan condensator akan dikumpulkan dan akan diinjeksikan kembali ke dalam tanah. Karena di injeksikan ke tanah lagi menyebabkan volume air tidak signifikan berkurangnya oleh karena ini siklus ini berualang sehingga energi geothermal disebut dengan energi yang terbarukan (renewable) dan energi yang ramah lingkungan.


Power Plant yang digunakan secara umum ada tiga Dry Steam Power Plant, Bynary –Cycle Power Plant, Flash Steam Power Plant namun secara Prinsip kerja sama.

1. Dry Steam Power PlantDry steam , yaitu pembangkit lirstrik menggunakan prinsip mengambil uap air panas dan

air dari bumi lalu diarahkan ke turbin dan langsung mengaktifkan generator dan dikonvesi menjadi energi listrik. Sebelumnya hanya uap yang bersih dari komponen zat zat bumi misalnya nitrogen, sulfur yang diambil , lalu sisa panas yang tersisa dialirkan kembali didalam bumi melalui reservoir mengggunakan injection well. Dry steam Power Plant masih digunakan khusussnya di Negara Eropa karena dapat ditemukan prinsip kerjanya di daerah Geysers, California Utara Amerika Serikat.

(sumber)

2. Flash Steam Power Plant

Flash Steam menggunakan prinsip panas bumi di kedalaman tertentu yang suhunya melebihi 1750 o C , Prinsipnya sama dengan cara kerja pembangkit listrik seperti biasa. Fluida yang diambil pada suhu diatas 1750 o C diteruskan ke dalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara langsung. Uap panas yang akan menggerakkan turibin untuk mengaktifkan generator disampingnya , lalu karena generator aktif maka konversi listrik pun terjadi , sisa panas yang masih kotor di alirkan kembali ke bumi . Amerika masih menggunakan ini khusunya di Cal- Energy Navy 1 Geothermal Plant – California. Penggunaan yang intensif ini merupakan kebutuhan bangsa eropa karena keadaan suhu yang membutuhkan panas serta pemanfaat yang optimal dari para engineer di Amerika.


(sumber)

3. Bynary –Cycle Power Plant

Bynary- Cycle Power Plant, merupakan Pembangkit listrik yang tergolong baru karena menggunakaan teknologi yang sedikit beda pada dry steam dan flash steam. BCPP biasanya disebutkan menggunakan prinsip penkonversian air panas atau uap panas yang berasal dari sumur pro-duksi (production well) tidak dialirkan keturbin, namun dipanaskan berdasarkankan working fluid pada heat exchanger. Karena working fluid ini menjdai panas dan menghasilkan uap berupa flash . uap yang dihasilkan heat exchanger tadi lalu dilarikan untuk memutar turbin lalu untuk menggerakkan generator sehingga dapat dikonversi menjadi energi listrik. Yang menjadi suatu yang baru adalah dapat dioperasikan pada suhu rendah berkisar 90-1750 o C. Keunggulan dari BCPP ialah dapat dioperasikan pada suhu ren-dah yaitu 90-1750C. BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geo-thermal Power Plants di Casa Di-ablo geothermal field, USA. Di Indonesia belum ada yang memakai sistem ini , Karena biaya peralatan yang tergolong mahal , di Indonesia masih menggunakan sistem lama , dry steam or flash steam , seperti di kamojang .

Aplikasi Ilmu Fisika berhubungan dengan Geothermal Plant

1. KONSERVASI MASSA


Prinsip konservasi massa merupkan suatu massa yang tidak mengalami perubahan dalam

pengambilan uap air panas , dan uap panas. Namun , pada volume katrol atau pada sistem

terbuka, massa sangat diperhitungkan karena massa air dan uap air yang melewati suatu batas

sistem sehingga jumlah massa yang masuk dan keluar sistem sangat diperhatikan , karena ada

massa yang dikonversi menajadi energi dan ada massa yang balik lagi kebumi.

Dari persamaan terseebut , bahwa massa yang dimaksud dalam katrol adalah massa dalam selang waktu t yang dapat dinyatakan dalam. Massa yang terdapat dalam volume kontrol tersebut merupakan perubahan massa dalam selang waktu t. Massa yang digunakan disini adalah massa uap air dapat dicari dengan

p=mv

Di akhir massa dapat di hitung berdasarkan data yang diketahui , yaitu Volume yang digunakana dapat kita kita tentukann sehingga massa yang dihasilkan. Sedangkan Jika zat cair atau gas mengalir masuk dan keluar sebuah volume


Namun , Kondisi ini pada saat fluida mengalir melalui pipa atau saluran , massa yang mengalir dipengaruhi luas permukaan , densititas dan kecepatan fluida Untuk menghitungnya biasanya digunakan Dimana Vn adalah komponen kecepatan normal terhadap dA

2. KONSERVASI ENERGIPerhitungan konversi energi menentukkan besarnya energi yang dihasikanl. Persamaan

Konversi Energi dalam suatu alat yang bergerak yang ditentukan oleh sebuah volume Katrol jika menjalani suatu putaran dapat dituliskan :

Energi yang terdapat pada volume kontrol juga merupakan proses yang berhubungan dengan waktu dimana kalor dan usaha yang dilakukan menentukkan jumlah energi yang didapatkan

Sehingga energi yang dihasilkan bergantung pada waktu karena uap air yang bekerja sensitive terhadap lamanya uap air digunakan sehingga energi tersebut bergantung pada waktu

2.1 KERJA ALIRAN (FLOW WORK)


Flow Work merupakan pada pipa ini membutuhkan energi yang diperlukan untuk mendesak

fluida masuk ke volume katrol Hubunganya adalah untuk mendapatkan hubungan kerja ailran ,

perhatikan elemen fluida dari sebuah volume V tergambar pada gamabar diatas.

Fluida pada bagian pangkal ini akan mendorong suatu elemen fluida memasuki volume katrol melewati piston imajiner tekanan fluida P dan luas permukaan elemen fluida adalah A, maka gaya yang bekerja pada elemen fluida adalah

F= P. A

Sehingga kerja yang dihasilkan dikalikan terhadap jarak (s) adalah

Wflow = FS = PAS = PV

3. Aplikasi Termodinamika pada Sistem Panas Bumi

Termodinamika sangat digunakan pada keseluruhan proses yang terjadi pada

sistem panas bumi yang tidak terlepat dari konsep serta prinsip fiska

termodinamika. Prinsip-prinsip termodinamika terdapat dua hukum.

Hukum Ke-Nol Termodinamika:

“Jika sistem X berada dalam keadaan setimbang dengan sistem Y, dan sistem Y berada pada keadaan setimbang dengan sistem Z, maka sistem X juga berada pada keadaan setimbang dengan sistem Z.” dianalogikan

Suhu X = Suhu Z (i) Suhu Y = Suhu Z (ii) Maka Suhu X = Suhu Y = Suhu Z (i) dan (ii)

Hukum Kedua Termodinamika:

“Tidak mungkin membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus

yang semata-mata mengubah energi panas yang diproleh dari suatu reservoir pada

suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik”


SIKLUS BINER

Hukum Termodinamika pada SIKLUS BINER

Siklus biner diterapkan melalui Pembangkit listri tenaga panasnya (PLTP), Secara kerja membangkitkan alistri dari suatu energi kinetic yang didapatkan dari panas bumi menjadi energi listrik. Termodinamika dapat diterapkan langsung dan dilihat proses kerjanya melalui tipe Binary Cycle Power Plant. Karena suhu yang digunakan relative tidak tinggi sekitar dibawah 1000 oC Untuk memanasi suatu fluida organik. Uap dari fluida organik inilah yang akan memutar sudu-sudu turbin sehingga menghasilkan listrik. Jadi fluida panasbumi tidak dimanfaatkan langsung melainkan hanya panasnya saja yang diekstraksi, sementara fluidanya sendiri diinjeksikan kembali ke dalam reservoir.

4. TURBIN UAP

Turbin uap berkaitan erat dengan generator untuk membangkitkan energi listrik. Turbin uap digerakkan oleh fluida uap dengan memanfaatkan energi kinetic yang dimiliki uap yang selalu bergerak sehingga menghasilkan gerak.Ketika fluida mengalir melalui turbin maka kerja akan melawan sudut dimana tertempel di suatu poros. Efek dari hal tersebut , poros berputar dan turbin menghasikan kerja. Kerja yang dihasilkan positif karena dilakukan oleh cairan.


Untuk turbin uap, hal-hal penting yang berhubungan dengan persamaan energi:1. Suatu Perpindahan panas pada turbin umumnya kecil jika dibandingkan usaha

yang dihasilkan pada poros , kecuali pendingin , sehingga dapat diabaikan2. Semua alat ini melibatkan poros yang berputar, oleh karena itu kerja sangat

penting untuk mengahasilkan output power.3. Perubahan kecepatan pada gerak turbin menghasilkan energi kinetik 4. Pada umumnya alat-alat tersebut bentuknya relative kecil sehingga perubahan

energi potensial dapat diabaikan.

5. HEAT EXCHANGER

Heat Exchanger merupakan alat dimana dua aliran fluida saling ebrtukar panas tanpa keduanya bercampur. Pada heat exchanger , medium pemanas adalah air yang dipanaskan serta didinginkan sebagai air pendingin adalah cooling water. Hal ini dapat terjadi karena pertukaran panas dengan adanya kontak baik antara fluida yang terpisah oleh dinding pemisah maupun yang bercampur kedua fluidanya. Pada heat exchanger energikinetik, interaksi kerja, energi potensial dianggap diabaikan untuk setiap laju fluida.

Pada Heat Exchanger pertukaran panas yang bergantung pada katrlo , karena katrol memnetukkan batas yang dipilih, biasanya digunakan bagain di luar shell, hal tersebut mencega suatu perkurana yang gtidak terkontrol oleh panas fluida dengan lingkungan.


Kesimpulan

Oleh karena itu , Geothermal Energy berpotensi untuk sebagai renewable energy yang terus dikembangkan. Geothermal Energy menyediakan sumber tenaga yang bersih dan terbarukan, serta dapat memberikan keuntungan yang signifikan dari segi daya yang dihasilkan dan pemakaian.. Emisi dari energi panas bumi tidak mengandung polutan kimiawi atau tak mengeluarkan limbah . Energi ini dapat menjadi handal untuk mengurangi kebutuhan impor bahan bakar fosil. Dapat bekerja secara terus menerus , sumber yang tidak fluktuatif dibandingkan energi terbarukan dan tidak memerlukan bahan bakar menjadi andalan Geothermal Energy.

Daftar Pustaka

http://dchandra.geosyndicate.com/geoenergy.html

http://pge.pertamina.com/index.php?option=com_content&view=article&id=19&Itemid=8



http://pge.pertamina.com/index.php?option=com_content&view=article&id=19&Itemid=8


peluang pemanfaatan geothermal indonesia di masa depan

Documents