document2
DESCRIPTION
tebTRANSCRIPT
2.1 Pembentukan Energi Panas Bumi
Panas Bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan
batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat
dipisahkan dalam suatu sistem Panas Bumi dan untuk pemanfataannya diperlukan proses
penambangan . Panas bumi adalah sumber daya alam yang dapat diperbarui, berpotensi besar
serta sebagai salah satu sumber energi pilihan dalam keanekaragaman energi. Panas Bumi
merupakan sumber energi panas yang terbentuk secara alami di bawah permukaan bumi.
Sumber energi tersebut berasal dari pemanasan batuan dan air bersama unsur-unsur lain yang
dikandung Panas Bumi yang tersimpan di dalam kerak bumi.
Gb 1. Proses Pembentukan Energi Panas Bumi Air Panas
Energi primer ini di Indonesia tersedia dalam jumlah sedikit (terbatas) dibandingkan dengan
cadangan energi primer dunia. Semakin ke bawah, temperatur bawah permukaan bumi semakin
meningkat atau semakin panas. Panas yang berasal dari dalam bumi dihasilkan dari reaksi
peluruhan unsur-unsur radioaktif seperti uranium dan potassium. Reaksi nuklir yang sama saat ini
masih terjadi di matahari dan bintang-bintang yang tersebar di jagad raya. Reaksi ini
menghasilkan panas hingga jutaan derajat celcius. Permukaan bumi pada awal terbentuknya juga
memiliki panas yang dahsyat. Namun setelah melewati masa milyaran tahun, temperatur bumi
terus menurun dan saat ini sisa-sisa reaksi nuklir tersebut hanya terdapat dibagian inti bumi saja.
Pada kedalaman 10.000 meter atau 33.000 feet, energi panas yang dihasilkan bisa mencapai
50.000 kali dari jumlah energi seluruh cadangan minyak bumi dan gas alam.
Terbentuknya panas bumi, sama halnya dengan prinsip memanaskan air (erat hubungan
dengan arus konveksi). Air yang terdapat pada teko yang dimasak di atas kompor, setelah panas,
air akan berubah menjadi uap air . Hal serupa juga terjadi pada pembentukan energi panas bumi.
Air tanah yang terjebak di dalam batuan yang kedap dan terletak di atas dapur magma atau
batuan yang panas karena kontak langsung dengan magma, otomatis akan memanaskan air
tanah yang terletak diatasnya sampai suhu yang cukup tinggi ( 100 – 250 C). Sehingga air tanah
yang terpanaskan akan mengalami proses penguapan.Apabila terdapat rekahan atau sesar yang
menghubungkan tempat terjebaknya air tanah yang dipanaskan tadi dengan permukaan maka
pada permukaan kita akan melihat manifestasi thermal. Salah satu contoh yang sering kita jumpai
adalah mata air panas, selain solfatara, fumarola, geyser yang merupakan contoh manifestasi
thermal yang lain. Uap hasil penguapan air tanah yang terdapat di dalam tanah akan tetap tanah
jika tidak ada saluran yang menghubungkan daerah tempat keberadaan uap dengan permukaan.
Uap yang terkurung akan memiliki nilai tekanan yang tinggi dan apabila pada daerah tersebut kita
bor sehingga ada saluran penghubung ke permukaan, maka uap tersebut akan mengalir keluar.
Uap yang mengalir dengan cepat dan mempunyai entalpi inilah yang kita mamfaatkan dan kita
salurkan untuk memutar turbin sehingga dihasilkanlah energi listrik (tentunya ada proses-proses
lain sebelum uap memutar turbin).
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. Magma yang terletak di dalam lapisan mantel memanasi suatu lapisan batu padat. Di atas
lapisan batu padat terletak suatu lapisan batu berpori yaitu batu yang mempunyai lubang-lubang
kecil. Bila lapisan batu berpori ini berisi air yang berasal dari air tanah atau air resapan hujan atau
resapan air danau maka air itu turut dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas. Bila
panasnya besar maka terbentuk air panas bahkan dapat terbentuk uap dalam lapisan batu
berpori. Bila di atas 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 ke atas yaitu permukaan bumi. Gejala panas bumi pada umumnya tampak pada
permukaan bumi berupa mata air panas, geyser, fumarola dan sulfatora.
2.2 Macam-macam teknologi pada PLTPB
1. Dry Steam Power Plants Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam) langsung diarahkan ke turbin dan mengaktifkan generator untuk bekerja menghasilkan listrik. Sisa panas yang datang dari production well dialirkan kembali ke dalam reservoir melalui injection well. Pembangkit tipe tertua ini pertama kali digunakan di Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini masih berfungsi dengan baik. Di Amerika Serikat pun dry steam power masih digunakan seperti yang ada di Geysers, California Utara.2. Flash Steam Power Plants Panas bumi yang berupa fluida misalnya air panas alam (hot spring) di atas suhu 1750 C dapat digunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut dialirkan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk mengaktifkan generator yang kemudian menghasilkan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai masuk kembali ke reservoir melaluiinjection well. Contoh dari Flash Steam Power Plants adalah CalEnergy Navy I flash geothermal power plants di Coso Geothermal field, California, USA.3. Binary Cycle Power Plants (BCPP) BCPP menggunakan teknologi yang berbeda dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu dry steam danflash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur produksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid kemudian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan generator untuk menghasilkan sumber daya listrik. Uap panas yang dihasilkan di heat exchanger inilah yang disebut sebagai secondary (binary) fluid. Binary Cycle Power Plants ini sebetulnya merupakan sistem tertutup. Jadi tidak ada yang dilepas ke atmosfer. Keunggulan dari BCPP ialah dapat dioperasikan pada suhu rendah yaitu antara 90 - 1750C. Contoh penerapan teknologi tipe BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geothermal Power Plants di Casa Diablo geothermal field, USA. Diperkirakan pembangkit listrik panas bumi BCPP akan semakin banyak digunakan dimasa yang akan datang.
2.3 Komponen Utama PLTPB dan fungsinya
Peralatan utama PLTP
Peralatan utama PLTP terdiri dari kepala sumur dan valve, separator, silincer,
kondensor, gas extraction dijelaskan pada penjelasan dibawah ini.
Kepala Sumur dan Valve
Seperti halnya sumur-sumur minyak dan gas, di sumur panas bumi juga dipasang
beberapa Valve (katup) untuk mengatur aliran fluida. Valve-valve tsb ada yang
dipasang di atas atau di dalam sebuah lubang yang dibeton (Concrete cellar).
Disamping itu biasanya dilengkapi juga oleh Bleed Valve, yaitu valve untuk
menyemburkan ke udara dengan laju aliran sangat kecil (bleeding), saat sumur tidak
diproduktifkan. Fluida perlu dikeluarkan dengan laju alir sangat kecil agar sumur
tetap panas dan gas tidak terjebak di dalam sumur, dan juga untuk menghindari
terjadinya thermal shock atau perubahan panas secara tiba-tiba yang disebabkan
karena pemanasan atau pendinginan mendadak dapat dihindarkan.
Disamping itu ada juga yang dilengkapi dengan Ball Floatt Valve yang merupakan
Valve pengaman dari kemungkinan terbawanya air ke dalam aliran pipa uap. Bila ada
air yang terbawa, bola akan naik dan menghentikanaliran. Kenaikkan tekanan akan
menyebabkan Bursting Disc pecah dan mengalihkan aliran ke Silincer.
Gb 1. Valve Pada Kepala Sumur PLTP
Separator
Separator berfungsi untuk memisahkan uap dari air yang bercampur dalam aliran
dua fasa. Separator yang mempunyai effisiensi yang tinggi adalah jenis Cyclone,
dimana aliran uap yang masuk dari arah samping dan berputar menimbulkan gaya
sentrifugal. Air akan terlempar ke dinding, sedangkan uap akan mengisi bagian
tengah pipa, dan mengalir keatas. Uap yang keluar dari separator jenis ini mempuyai
tingkat kekeringan (dryness) yang sangat tinggi, lebih dari 99%. Effisiensi dari jenis
ini akan berkurang bila kecepatan masuk lebih dari 50 m/detik.
Gb 2. Cyclone Separator
Silincer
Silincer merupakan silinder yang didalamnya diberi suatu pelapis untuk
mengendapkan suara dan bagian atasnya terbuka. Fluida dari sumur yang akan
disemburkan untuk dibuang, akan menimbulkan kebisingan yang luar biasa hingga
dapat memekakkan telinga dan bahkan bila tanpa perlindungan telinga, dapat
menyebabkan rusaknya pendengaran. Maka diperlukan Silencer untuk mengurangi
kebisingan dan biasanya juga mengontrol aliran fluida yang akan dibuang.
Apabila fluida dari sumur berupa uap kering, silincer yang digunakan biasanya
berupa lubang yang diisi dengan batuan yang mempunyai ukuran dan bentuk
beragam.
Gb 3. Silincer
Turbin Uap
Turbin uap adalah suatu mesin penggerak, yang menggunakan energi
dari fluida kerja (uap) untuk menggerakkan / memutar sudu-sudu turbin. Sudu – sudu
turbin ini memutar poros, poros karena dikopling dengan generator, maka akan
menggerakkan generator yang akan menghasilkan listrik.
Pada dasarnya dikenal 2 jenis turbin :
· Turbin dengan tekanan keluaran sama dengan tekanan udara luar (Atmospheric
Exhaust / Back Pressure Turbine) atau disebut juga turbin tanpa condenser. Pada
jenis ini uap keluar dari turbin langsung dibuang ke udara.
· Turbin dengan condenser (Condensing unit Turbine). Pada jenis ini uap keluar dari
turbin dikondensasikan lagi menjadi air di condenser.
Gb 4. Turbin Uap PLTP
Kondensor
Fungsi kondensor adalah untuk mengkondensasikan uap menjadi air dengan cara
membuat kondisi vakum di dalam bejana (kondensor). Proses terjadinya vakum
dengan cara thermodinamika bukan cara mekanik.
Fluida yang keluar dari turbin masuk ke condenser sebagian besar adalah uap
bercampur dengan air dingin, di kondensor akan mencapai kesetimbangan massa dan
energi.
Pada volume yang sama, air akan mempunyai massa ratusan kali lipat dibandingkan
dengan uap. Sehingga jika uap dalam massa tertentu mengisi seluruh ruangan dalam
kondensor, kemudian disemprotkan air maka uap akan menyusut volumenya, karena
sebagian atau seluruhnya berubah menjadi air (tergantung jumlah air yang
disemprotkan) yang memiliki volume jauh lebih kecil. Akibat penyusutan volume
uap dalam kondensor inilah akan mengakibatkan kondisi ruangan dalam kondensro
menjadi vakum.
Gas Extraction
Untuk menjaga agar kondisi di dalam kondensor tetap vacuum, maka Non
Condensable Gas (NCG) harus dikeluarkan dari kondensor, dengan cara dihisap oleh
Ejector .
http://www.irsamukhti.com/2012/10/fasilitas-lapangan-geothermal.html
Makalah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Okt 9
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang dilalui oleh sabuk vulkanik (volcanic belt) yang di
dalamnya terdapat sekurang-kurangnya 177 pusat gunung api yang masih aktif.
Sabuk vulkanik tersebut membentang dari Aceh hingga Lampung di Pulau Sumatra,
Jawa, Nusa Tenggara, Maluku dan Sulawesi membentuk jalur gunung api sepanjang
kurang lebih 7000 km. Meskipun aktifitas sering menimbulkan bencana, gunung api
sebenarnya memberikan berkah terpendam berupa sumber panas bumi. Potensi total
energi panas bumi di sepanjang jalur gunung api tersebut hingga tahun 2004
terindentifikasi sebesar 27.140,5 MW yang merupakan 40 % dari seluruh potensi
energi panas bumi yang ada di dunia.
Energi panas bumi merupakan sumber energi lokal yang tidak dapat di ekspor dan
sangat ideal untuk mengurangi peran bahan bakar fosil guna meningkatkan nilai
tambah nasional dan merupakan sumber energi yang ideal untuk pengembangan
daerah setempat. Selain itu, energi panas bumi adalah energi terbarukan yang tidak
tergantung pada iklim dan cuaca, sehingga keandalan terhadap sumber energinya
tinggi. Dari segi pengembangan sumber energi ini juga mempunyai fleksibilatas yang
tinggi karena dalam memenuhi kebutuhan beban dapat dilaksanakan secara
bertahap sesuai dengan kebutuhan.
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana pengertian Energi Panas Bumi?
2. Bagaimana Energi Panas Bumi Di Indonesia?
3. Bagaimana Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi?
4. Bagaimana prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi?
5. Bagaimana manfaat Energi Panas Bumi?
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui pengertian Energi Panas Bumi.
2. Untuk mengetahui Energi Panas Bumi Di Indonesia.
3. Untuk mengetahui apa itu Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi.
4. Untuk mengetahui prinsip kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi.
5. Untuk mengetahui manfaat Energi Panas Bumi.
D. Manfaat
Manfaat Penulisan Makalah ini tak lain adalah agar dapat memperluas pengetahuan
dan pemahaman tentang Energi Panas Bumi dan manfaatnya bagi kehidupan.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Pengertian Energi Panas Bumi
Energi geothermal merupakan sumber energi terbarukan berupa energi thermal
(panas) yang dihasilkan dan disimpan di dalam inti bumi. Istilah geothermal berakar
dari bahasa Yunani dimana kata, “geo”, berarti bumi dan, “thermos”, berarti panas,
menjadi geothermal yang juga sering disebut panas bumi. Energi panas di inti bumi
sebagian besar berasal dari peluruhan radioaktif dari berbagai mineral di dalam inti
bumi.
Energi geothermal merupakan sumber energi bersih bila dibandingkan dengan bahan
bakar fosil karena sumur geothermal melepaskan sangat sedikit gas rumah kaca
yang terperangkap jauh di dalam inti bumi, ini dapat diabaikan bila dibandingkan
dengan jumlah gas rumah kaca yang dilepaskan oleh pembakaran bahan bakar fosil.
Ada cukup energi geothermal di dalam inti bumi, lebih dari kebutuhan energi dunia
saat ini. Namun, sangat sedikit dari total energi panas bumi yang dimanfaatkan pada
skala global karena dengan teknologi saat ini hanya daerah di dekat batas-batas
tektonik yang menguntungkan untuk dieksploitasi.
Pembangkit listrik geothermal saat ini beroperasi di 24 negara di seluruh dunia, dan
negara yang terbesar di dunia dalam hal kapasitas instalasi energi panas bumi adalah
Amerika Serikat. Pada tahun 2010 Amerika Serikat memiliki 77 pembangkit listrik
tenaga panas bumi yang memproduksi lebih dari 3000 MW.
B. Energi Panas Bumi yang Ada di Indonesia
Di Indonesia usaha pencarian sumber energi panas bumi pertama kali dilakukan di
daerah Kawah Kamojang pada tahun 1917. Pada tahun 1926 hingga tahun 1929 lima
sumur eksplorasi dibor dimana sampai saat ini salah satu dari sumur tersebut, yaitu
sumur KMJ‐3 masih memproduksikan uap panas kering atau dry steam. Pecahnya
perang dunia dan perang kemerdekaan Indonesia mungkin merupakan salah satu
alasan dihentikannya kegiatan eksplorasi di daerah tersebut.
Kawah Kamojang
Kegiatan eksplorasi panas bumi di Indonesia baru dilakukan secara luas pada tahun
1972. Direktorat Vulkanologi dan Pertamina, dengan bantuan Pemerintah Perancis
dan New Zealand melakukan survey pendahuluan di seluruh wilayah Indonesia. Dari
hasil survey dilaporkan bahwa di Indonesia terdapat 217 prospek panas bumi, yaitu di
sepanjang jalur vulkanik mulai dari bagian barat Sumatera, terus ke Pulau Jawa, Bali,
Nusa Tenggara dan kemudian membelok ke arah utara melalui Maluku dan Sulawesi.
Survey yang dilakukan selanjutnya telah berhasil menemukan beberapa daerah
prospek baru sehingga jumlahnya meningkat menjadi 256 prospek, yaitu 84 prospek
di Sumatera, 76 prospek di Jawa, 51 prospek di Sulawesi, 21 prospek di Nusa
Tenggara, 3 prospek di Irian, 15 prospek di Maluku dan 5 prospek di Kalimantan.
Sistem panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistem hidrothermal yang
mempunyai temperatur tinggi (>225oC), hanya beberapa diantaranya yang
mempunyai temperatur sedang (150‐225oC).
Energi Panas Bumi Di Indonesia
Terjadinya sumber energi panas bumi di Indonesia serta karakteristiknya dijelaskan
oleh Budihardi (1998) sebagai berikut. Ada tiga lempengan yang berinteraksi di
Indonesia, yaitu lempeng Pasifik, lempeng India‐Australia dan lempeng Eurasia.
Tumbukan yang terjadi antara ketiga lempeng tektonik tersebut telah memberikan
peranan yang sangat penting bagi terbentuknya sumber energi panas bumi di
Indonesia.
Lempeng Tektonik Di Indonesia
Tumbukan antara lempeng India‐Australia di sebelah selatan dan lempeng Eurasia di
sebelah utara mengasilkan zona penunjaman (subduksi) di kedalaman 160 ‐ 210 km
di bawah Pulau Jawa‐ Nusa Tenggara dan di kedalaman sekitar 100 km (Rocks et. al,
1982) di bawah Pulau Sumatera. Hal ini menyebabkan proses magmatisasi di bawah
Pulau Sumatera lebih dangkal dibandingkan dengan di bawah Pulau Jawa atau Nusa
Tenggara. Karena perbedaan kedalaman jenis magma yang dihasilkannya berbeda.
Pada kedalaman yang lebih besar jenis magma yang dihasilkan akan lebih bersifat
basa dan lebih cair dengan kandungan gas magmatik yang lebih tinggi sehingga
menghasilkan erupsi gunung api yang lebih kuat yang pada akhirnya akan
menghasilkan endapan vulkanik yang lebih tebal dan terhampar luas. Oleh karena
itu, reservoir panas bumi di Pulau Jawa umumnya lebih dalam dan menempati batuan
vulkanik, sedangkan reservoir panas bumi di Sumatera terdapat di dalam batuan
sedimen dan ditemukan pada kedalaman yang lebih dangkal.
Plate Tectonic Processes
Sistem panas bumi di Pulau Sumatera umumnya berkaitan dengan kegiatan gunung
apiandesitisriolitis yang disebabkan oleh sumber magma yang bersifat lebih asam
dan lebih kental, sedangkan di Pulau Jawa, Nusa Tenggara dan Sulawesi umumnya
berasosiasi dengan kegiatan vulkanik bersifat andesitis‐basaltis dengan sumber
magma yang lebih cair. Karakteristik geologi untuk daerah panas bumi di ujung utara
Pulau Sulawesi memperlihatkan kesamaan karakteristik dengan di Pulau Jawa.
Akibat dari sistem penunjaman yang berbeda, tekanan atau kompresi yang dihasilkan
oleh tumbukan miring (oblique) antara lempeng India‐Australia dan lempeng Eurasia
menghasilkan sesar regional yang memanjang sepanjang Pulau Sumatera yang
merupakan sarana bagi kemunculan sumber-sumber panas bumi yang berkaitan
dengan gunung‐gunung api muda. Lebih lanjut dapat disimpulkan bahwa sistem
panas bumi di Pulau Sumatera umumnya lebih dikontrol oleh sistem patahan regional
yang terkait dengan sistim sesar Sumatera, sedangkan di Jawa sampai Sulawesi,
sistem panas buminya lebih dikontrol oleh sistem pensesaran yang bersifat lokal dan
oleh sistem depresi kaldera yang terbentuk karena pemindahan masa batuan bawah
permukaan pada saat letusan gunung api yang intensif dan ekstensif. Reservoir
panas bumi di Sumatera umumnya menempati batuan sedimen yang telah
mengalami beberapa kali deformasi tektonik atau pensesaran setidak‐tidaknya sejak
Tersier sampai Resen. Hal ini menyebabkan terbentuknya porositas atau
permeabilitas sekunder pada batuan sedimen yang dominan yang pada akhirnya
menghasilkan permeabilitas reservoir panas bumi yang besar, lebih besar
dibandingkan dengan permeabilitas reservoir pada lapangan‐lapangan panas bumi di
Pulau Jawa ataupun di Sulawesi.
Sistem Hidrothermal
Sistem panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistem hidrothermal yang
mempunyai temperatur tinggi (>225oC), hanya beberapa diantaranya yang
mempunyai temperature sedang (150‐225oC). Pada dasarnya sistem panas bumi
jenis hidrothermal terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari suatu sumber
panas ke sekelilingnya yang terjadi secara konduksi dan secara konveksi.
Perpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan, sedangkan perpindahan
panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan suatu sumber
panas. Perpindahan panas secara konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung
(bouyancy). Air karena gaya gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk
bergerak ke bawah, akan tetapi apabila air tersebut kontak dengan suatu sumber
panas maka akan terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi lebih
tinggi dan air menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas
bergerak ke atasdan air yang lebih dingin bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi
sirkulasi air atau arus konveksi.
Gambar 2.5 Arus Konveksi Air
Adanya suatu sistem hidrothermal di bawah permukaan sering kali ditunjukkan oleh
adanya manifestasi panas bumi di permukaan (geothermal surface manifestation),
seperti mata air panas, kubangan lumpur panas (mud pools), geyser dan manifestasi
panas bumi lainnya, dimana beberapa diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air
panas sering dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam,
mencuci, masak dll. Manifestasi panas bumi di permukaan diperkirakan terjadi karena
adanya perambatan panas dari bawah permukaan atau karena adanya rekahan-
rekahan yang memungkinkan fluida panas bumi (uap dan air panas) mengalir ke
permukaan.
Manifestasi Panas Bumi Di Permukaan
Berdasarkan pada jenis fluida produksi dan jenis kandungan fluida utamanya, sistem
hidrotermal dibedakan menjadi dua, yaitu sistem satu fasa atau sistem dua fasa.
Sistem dua fasa dapat merupakan sistem dominasi air atau sistem dominasi uap.
Sistem dominasi uap merupakan sistem yang sangat jarang dijumpai dimana
reservoir panas buminya mempunyai kandungan fasa uap yang lebih dominan
dibandingkan dengan fasa airnya. Rekahan umumnya terisi oleh uap dan pori‐pori
batuan masih menyimpan air. Reservoir air panasnya umumnya terletak jauh di
kedalaman di bawah reservoir dominasi uapnya. Sistem dominasi air merupakan
sistem panas bumi yang umum terdapat di dunia dimana reservoirnya mempunyai
kandungan air yang sangat dominan walaupun “boiling” sering terjadi pada bagian
atas reservoir membentuk lapisan penudung uap yang mempunyai temperatur dan
tekanan tinggi.
Dibandingkan dengan temperatur reservoir minyak, temperatur reservoir panas bumi
relatif sangat tinggi, bisa mencapai 3500C. Berdasarkan pada besarnya temperatur,
Hochstein (1990) membedakan sistem panas bumi menjadi tiga, yaitu:
1. Sistem panas bumi bertemperatur rendah, yaitu suatu sistem yang reservoirnya
mengandung fluida dengan temperatur lebih kecil dari 1250C.
2. Sistem/reservoir bertemperatur sedang, yaitu suatu sistem yang reservoirnya
mengandung fluida bertemperatur antara 1250C dan 2250C.
3. Sistem/reservoir bertemperatur tinggi, yaitu suatu sistem yang reservoirnya
mengandung fluida bertemperatur di atas 2250C.
Sistem panas bumi sering kali juga diklasifikasikan berdasarkan entalpi fluida yaitu
sistem entalpi rendah, sedang dan tinggi. Kriteria yang digunakan sebagai dasar
klasifikasi pada kenyataannya tidak berdasarkan pada harga entalpi, akan tetapi
berdasarkan pada temperatur mengingat entalpi adalah fungsi dari temperatur. Pada
tabel di bawah ini ditunjukkan klasifikasi sistem panas bumi yang biasa digunakan.
Tabel Klasifikasi Sistem Panas Bumi
Muffer &
Cataldi (1978) Benderiter &
Cormy (1990) Haenel, Rybach &
Stegna (1988) Hochestein
(1990)
Sistem panasbumi entalpi rendah 150oC >200oC >150oC >225oC
C. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah pembangkit listrik yang menggunakan
panas bumi sebagai sumber energinya. Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya
dapat dibangun di sekitar lempeng tektonik di mana temperatur tinggi dari sumber
panas bumi tersedia di dekat permukaan. Pengembangan dan penyempurnaan dalam
teknologi pengeboran dan ekstraksi telah memperluas jangkauan pembangunan
pembangkit listrik tenaga panas bumi dari lempeng tektonik terdekat.
Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) pada prinsipnya sama seperti
Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), hanya pada PLTU uap dibuat di permukaan
menggunakan boiler, sedangkan pada PLTP uap berasal dari reservoir panas bumi.
Apabila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan
langsung ke turbin, dan kemudian turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi
energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik.
Prinsip kerja PLTP Prinsip kerja PLTU
Jenis Energi Panas Bumi
Energi panas bumi adalah termasuk energi primer yaitu energi yang diberikan oleh
alam seperti minyak bumi, gas bumi, batubara dan tenaga air. Energi primer ini di
Indonesia tersedia dalam jumlah sedikit (terbatas) dibandingkan dengan cadangan
energi primer dunia. Sedangkan cadangan energi panas bumi di Indonesia relatif
lebih besar bila dibandingkan dengan cadangan energi primer lainnya, hanya saja
belum dimanfaatkan secara optimal. Selain dari pada itu panas bumi adalah termasuk
juga energi yang terbarukan, yaitu energi non fosil yang bila dikelola dengan baik
maka sumberdayanya relatif tidak akan habis, jadi amat sangat menguntungkan.
Energi panas bumi yang ada di Indonesia pada saat ini dapat dikelompokkan menjadi:
1. Energi Panas Bumi “Uap Basah”
Dry System Poer Plant
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.
2. Energi Panas Bumi “Air Panas”
Flash System Power Plant
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 energy panas bumi jenis ini, digunakan nergy biner (dua buah
energy utama) yaitu wadah air panas sebagai energy primemya dan energy
sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilkan
uap untuk menggerakkan turbin. Energi panas bumi “air panas” bersifat korosif,
sehingga biaya awal pemanfaatannya lebih besar dibandingkan dengan energy panas
bumi jenis lainnya.
3. Energi Panas Bumi “Batuan Panas”
Binary Cycle Power Plant
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.
D. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
a. Uap di supply dari sumur produksi melalui sistem transmisi uap yang kemudian
masuk ke dalam Steam Receiving Header sebagai media pengumpul uap. Steam
Receiving Header dilengkapi dengan Rupture Disc yang berfungsi sebagai pengaman
terakhir unit .Bila terjadi tekanan berlebih (over pressure) di dalam Steam Receiving
maka uap akan dibuang melaluiVent Structure.Vent Structure berfungsi untuk
warming-up di pipe line ketika akan start unit dan sebagai katup pengaman yang
akan membuang tekanan bila sudden trip terjadi.
b. Dari Steam Receiving Header uap kemudian dialirkan ke Separator (Cyclone Type)
yang berfungsi untuk memisahkan uap (pure steam) dari benda-benda asing seperti
partikel berat (Sodium, Potasium, Calsium, Silika, Boron, Amonia, Fluor dll).
c. Kemudian uap masuk ke Demister yang berfungsi untuk memisahkan moisture
yang terkandung dalam uap, sehingga diharapkan uap bersih yang akan masuk ke
dalam Turbin.
d. Uap masuk ke dalam Turbin sehingga terjadi konversi energi dari Energi Kalor yang
terkandung dalam uap menjadi Energi Kinetik yang diterima oleh sudu-sudu Turbin.
Turbin yang dikopel dengan generator akan menyebabkan generatkut berputar saat
turbin berputar sehingga terjadi konversi dari Energi Kinetik menjadi Energi Mekanik.
e. Generator berputar menghasilkan Energi Listrik (Electricity)
f. Exhaust Steam (uap bekas) dari Turbin dikondensasikan di dalam Condensor
dengan sistemJet Spray (Direct Contact Condensor).
g. NCG (Non Condensable Gas) yang masuk kedalam Condensor dihisap oleh First
Ejectorkemudian masuk ke Intercondensor sebagai media pendingin dan penangkap
NCG. Setelah dari Intercondensor, NCG dihisap lagi oleh Second Ejector masuk ke
dalam Aftercondensorsebagai media pendingin dan kemudian dibuang ke atmosfir
melalui Cooling Tower.
h. Dari Condensor air hasil condensasi dialirkan oleh Main Cooling Water Pump masuk
keCooling Tower. Selanjutnya air hasil pendinginan dari Cooling Tower uap kering
disirkulasikan kembali ke dalam Condensor sebagai media pendingin.
i. Primary Cooling System disamping sebagai pendingin Secondary Cooling System
juga mengisi air pendingin ke Intercondensor dan Aftercondensor.
j. Overflow dari Cold Basin Cooling Tower akan ditampung untuk kepentingan
Reinjection Pump.
k. River Make-Up Pump beroperasi hanya saat akan mengisi Basin Cooling Tower.
Siklus Prinsip Kerja PLTP
Diagram Prinsip Kerja PLTP
Peralatan pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
a. Kepala Sumur dan Valve
Seperti halnya sumur-sumur minyak dan gas, di sumur panas bumi juga dipasang
beberapa Valve (katup) untuk mengatur aliran fluida. Valve-valve tsb ada yang
dipasang di atas atau di dalam sebuah lubang yang dibeton (Concrete cellar).
Disamping itu biasanya dilengkapi juga oleh Bleed Valve, yaitu valve untuk
menyemburkan ke udara dengan laju aliran sangat kecil (bleeding), saat sumur tidak
diproduktifkan. Fluida perlu dikeluarkan dengan laju alir sangat kecil agar sumur
tetap panas dan gas tidak terjebak di dalam sumur, dan juga untuk menghindari
terjadinya thermal shock atau perubahan panas secara tiba-tiba yang disebabkan
karena pemanasan atau pendinginan mendadak dapat dihindarkan.
Disamping itu ada juga yang dilengkapi dengan Ball Floatt Valve yang merupakan
Valve pengaman dari kemungkinan terbawanya air ke dalam aliran pipa uap. Bila ada
air yang terbawa, bola akan naik dan menghentikanaliran. Kenaikkan tekanan akan
menyebabkan Bursting Disc pecah dan mengalihkan aliran ke Silincer.
Valve pada Kepala Sumur PLTP
b. Steam Receiving Header
Steam Receiving Header adalah stasiun pengumpul uap dari beberapa sumur
produksi sebelum uap tersebut dialirkan menuju turbin.
Steam Receiving Header
c. Separator
Separator berfungsi untuk memisahkan uap dari air yang bercampur dalam aliran dua
fasa. Separator yang mempunyai effisiensi yang tinggi adalah jenis Cyclone, dimana
aliran uap yang masuk dari arah samping dan berputar menimbulkan gaya
sentrifugal. Air akan terlempar ke dinding, sedangkan uap akan mengisi bagian
tengah pipa, dan mengalir keatas. Uap yang keluar dari separator jenis ini mempuyai
tingkat kekeringan (dryness) yang sangat tinggi, lebih dari 99%. Effisiensi dari jenis
ini akan berkurang bila kecepatan masuk lebih dari 50 m/detik.
Cyclone Separator pada PLTP
d. Demister
Demister adalah peralatan yang berfungsi untuk menangkap butiran butiran air yang
masih terkandung di dalam uap sesaat sebelum uap tersebut memasuki turbin.
Sehingga demister dipasang tidak jauh dari turbin uap.
Demister
e. Silincer
Silincer merupakan silinder yang didalamnya diberi suatu pelapis untuk
mengendapkan suara dan bagian atasnya terbuka. Fluida dari sumur yang akan
disemburkan untuk dibuang, akan menimbulkan kebisingan yang luar biasa hingga
dapat memekakkan telinga dan bahkan bila tanpa perlindungan telinga, dapat
menyebabkan rusaknya pendengaran. Maka diperlukan Silencer untuk mengurangi
kebisingan dan biasanya juga mengontrol aliran fluida yang akan dibuang.Apabila
fluida dari sumur berupa uap kering, silincer yang digunakan biasanya berupa lubang
yang diisi dengan batuan yang mempunyai ukuran dan bentuk beragam.
Silincer
f. Turbin Uap
Turbin uap adalah suatu mesin penggerak, yang menggunakan energi dari fluida
kerja (uap) untuk menggerakkan / memutar sudu-sudu turbin. Sudu – sudu turbin ini
memutar poros, poros karena dikopling dengan generator, maka akan menggerakkan
generator yang akan menghasilkan listrik. Pada dasarnya dikenal 2 jenis turbin :
• Turbin dengan tekanan keluaran sama dengan tekanan udara luar (Atmospheric
Exhaust / Back Pressure Turbine) atau disebut juga turbin tanpa condenser. Pada
jenis ini uap keluar dari turbin langsung dibuang ke udara.
• Turbin dengan condenser (Condensing unit Turbine). Pada jenis ini uap keluar dari
turbin dikondensasikan lagi menjadi air di condenser.
Turbin Uap
g. Kondensor
Fungsi kondensor adalah untuk mengkondensasikan uap menjadi air dengan cara
membuat kondisi vakum di dalam bejana (kondensor). Proses terjadinya vakum
dengan cara thermodinamika bukan cara mekanik.Fluida yang keluar dari turbin
masuk ke condenser sebagian besar adalah uap bercampur dengan air dingin, di
kondensor akan mencapai kesetimbangan massa dan energi.Pada volume yang
sama, air akan mempunyai massa ratusan kali lipat dibandingkan dengan uap.
Sehingga jika uap dalam massa tertentu mengisi seluruh ruangan dalam kondensor,
kemudian disemprotkan air maka uap akan menyusut volumenya, karena sebagian
atau seluruhnya berubah menjadi air (tergantung jumlah air yang disemprotkan) yang
memiliki volume jauh lebih kecil. Akibat penyusutan volume uap dalam kondensor
inilah akan mengakibatkan kondisi ruangan dalam kondensro menjadi vakum.
Kondensor
h. Main cooling waterpump
Main cooling waterpump adalah pompa yang bertugas untuk memompakan air
kondensat dari kondensor menuju ke menara pendingin.
Main cooling waterpump
i. Main Cooling Tower
Fungsi dari menara pendingin adalah menurunkan temperaturair kondensat yang
keluar dari kondensor. Air kondensat yang telah diturunkan temperaturnya ini
sebagian akan dikembalikan ke kondensor untuk emngkondensasikan fluida
berikutnya dan sebagian lagi akan dialirkan ke sumur injeksi untuk dikembalikan ke
dalam perut bumi.
Menara pendingin terdapat dua jenis yaitu Mechanical Draft Cooling Tower dan
Natural Draught Cooling Tower. Pada Mechanical Draft Cooling Tower, air panas dari
kondensor disemprotkan pada strukutur kayu berlapis yang disebutt fill. Udara yang
dilewatkan pada bagian bawah fill dan air jatuh dari bagian atasfill. Ketika air
mengalir melawati rangkaian fill tersebut, maka perpindahan panas akan terjadi dari
air ke udara. Ciri khas dari menara pendingin jenis ini adalah terdapatnya kipas
angina (fan) di bagian atas menara yang kecepatannya dapat diatur sesuai dengan
kondisi udara diluar dan beban dari turbin. Fungsi dari fan ini adalah mengatur aliran
udara pendingin. Natural Draught Cooling Tower adalah menara pendingin yang
bekerja dengan prnsip hamper sama dengan Mechanical Draft Cooling Tower, hanya
saja aliran udara pendingin pada Natural Draught Cooling Tower tidak berasal dari
fan, aliran udara pendingin pada menara pendingin jenis ini terjadi sebagai akibat
dari bentuk fisik menara yang berbentuk corong tinggi terbuka ke atas. Saat ini
Mechanical Draft Cooling Tower lebih umum digunakan dibandingkan Natural Draught
Cooling Tower.
Main Cooling Tower
j. Reinjection Pump
Reinjection pump adalah pompa yang digunakan untuk mngalirkan air hasil
pemisahan dan air kondensat kembali ke dalam perut bumi.
k. Gas Extraction
Untuk menjaga agar kondisi di dalam kondensor tetap vacuum, maka Non
Condensable Gas (NCG) harus dikeluarkan dari kondensor, dengan cara dihisap oleh
Ejector .
E. Pemanfaatan Energi Panas Bumi Bagi kehidupan
Air dan uap panas yang keluar ke permukaan bumi dapat dimanfaatkan secara
langsung sebagai pemanas. Selain bermanfaat sebagai pemanas, panas bumi dapat
dimanfaatkan sebagai tenaga pembangkit listrik. Air panas alami bila bercampur
dengan udara akan menimbulkan uap panas (steam). Air panas dan uap inilah yang
kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Agar panas bumi
dapat dikonversi menjadi energi listrik maka diperlukan pembangkit (power plants).
Reservoir panas bumi biasanya diklasifikasikan ke dalam dua golongan yaitu yang
bersuhu rendah (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
dari panas bumi dapat beroperasi pada suhu yang relatif rendah yaitu berkisar antara
50 s/d 250ºC.
PLTP Kamojang
Selain untuk tenaga listrik, panas bumi dapat langsung dimanfaatkan untuk kegiatan
usaha pemanfaatan energi dan/atau fluidanya, misalnya dimanfaatkan dalam dunia
agroindustri. Sifat panas bumi sebagai energi terbarukan menjamin kehandalan
operasional pembangkit karena fluida panas bumi sebagai sumber tenaga yang
digunakan sebagai penggeraknya akan selalu tersedia dan tidak akan mengalami
penurunan jumlah. Pada sektor lingkungan, berdirinya pembangkit panas bumi tidak
akan mempengaruhi persediaan air tanah di daerah tersebut karena sisa buangan air
disuntikkan ke bumi dengan kedalaman yang jauh dari lapisan aliran air tanah.
Limbah yang dihasilkan juga hanya berupa air sehingga tidak mengotori udara dan
merusak atmosfer. 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.
Di sektor pariwisata, keberadaan panas bumi seperti air panas maupun uap panas
menjadi daya tarik tersendiri untuk mendatangkan orang. Tempat pemandian air
panas di Cipanas, Ciateur, mapun hutan taman wisata cagar alam Kamojang menjadi
tempat tujuan bagi orang untuk berwisata.
Pemandian Air Panas Ciateur
Taman Wisata Cagar Alam Kamojang
Selain diamanfaatkan pada sektor pariwisata Energi Panas Bumi juga dapat
dimanfaatkan untuk Pengeringan. Energi panas bumi dapat digunakan secara
langsung (teknologi sederhana) untuk proses pengeringan terhadap hasil pertanian,
perkebunan dan perikanan dengan proses yang tidak terlalu sulit. Air panas yang
berasal dari mata air panas atau sumur produksi panas bumi pada suhu yang cukup
tinggi dialirkan melalui suatu heat exchanger, yang kemudian memanaskan ruangan
pengering yang dibuat khusus untuk pengeringan hasil pertanian.
Pengeringan Hasil pertanian
Kelebihan dan Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga panas Bumi
1) Kelebihan
a. Bersih
PLTP tidak membakar bahan bakar untuk menghasilkan uap panas guna memutar
turbin serta menghemat pemanfaatan bahan bakar fosil yang tidak bisa diperbaharui.
Kita mengurangi emisi yang merusak atmosfir kita.
b. Tidak boros lahan
Lokal area yang diperlukan untuk membangun PLTP ukurannya per MW lebih kecil
dibandingkan hampir semua jenis pembangkit lain.
c. Dapat diandalkan
PLTP dirancang untuk beroperasi 24 jam sehari sepanjang tahun. Suatu pembangkit
listrik geothermal terletak diatas sumber bahan bakarnya. Hal ini membuat resisten
terhadap hambatan penghasilan listrik yang diakibatkan oleh cuaca dan bencara
alam yang bias mengganggu transportasi bahan bakar.
d. Fleksibel
Suatu PLTP bisa memiliki rancangan moduler, dengan tambahan dipasang sebagai
peningkatan yang diperlukan untuk memenuhi permintaan listrik yang meningkat.
e. Mengurangi pengeluaran
Uang tidak perlu dikeluarkan untuk mengimpor bahan bakar untuk PLTP, selalu
terdapat dimana pembangkit itu berada.
f. Pembangunan
PLTP dilokasi terpencil bisa miningkatkan standar kualitas hidup dengan cara
membawa listrik ke orang yang bertempat tinggal jauh dari sentra populasi listrik.
g. Dengan ratifikasi “kyoto protocol” menunjukkan komitmen negara maju terkait
global warming untuk insentif atau carbon credit terhadap pembangunan (clean
development mechanism) berdasarkan seberapa besar pengurangan CO2
dibandingkan dengan base line yang telah ditetapkan.
Grafik Emisi Gas dari Bermacam-macam Pembangkit
Dari grafik diatas pembangkit dengan bahan bakar panas bumi memiliki emisi yang
paling rendah yaitu 100 kg/kWh.
2) Kekurangan
a. PLTP dibangun didaerah lapang panas bumi dimana terdapat banyak sumber air
panas atau uap yang mengeluarkan gas H2S. Kandungan ini bersifat korosit yang
menyebabkan peralatan mesin maupun listrik berkarat.
b. Ancaman akan adanya hujan asam.
c. Penurunan stabilitas tanah yang akan berakibat pada bahaya erosi dan akan
mempengaruhi pada kegiatan operasional.
d. Menyusut dan menurunnya debit maupun kualitas sumber mata air tanah maupun
danau-danau di sekitar area pembangunan yang akan menyebabkan gangguan pada
kehidupan biota perairan dan menurunkan kemampuan tanah untuk menahan air.
e. Berubahnya tata guna lahan, perubahan dan ancaman kebakaran hutan dimana
diperlukan waktu antara 30-50 tahun untuk mengembalikan fungsi hutan lindung
semeperti semula.
f. Terganggunya kelimpahan dan keanekaragaman jenis biota air karena diperkirakan
akan tercemar zat-zat kimia SO2, CO2, CO, NO2 dan H2S.
https://kyukimura2629.wordpress.com/2014/10/09/makalah-pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi/