Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi


ENERGI PANAS BUMI dan PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI

Panas bumi adalah sebuah sumber energi panas yang terdapat dan terbentuk di dalam kerak bumi.Panas Bumiadalah 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 pemanfaatannya diperlukan proses penambangan. (Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panas Bumi).Geothermal berasal dari bahasa Yunani yang terdiri dari 2 kata yaitu geo yang berarti bumi dan thermal yang artinya panas, berarti geothermal adalah panas yang berasal dari dalam bumi. Proses terbentuknya energi panas bumi sangat berkaitan dengan teori tektonik lempeng yaitu teori yang menjelaskan mengenai fenomena-fenomena alam yang terjadi seperti gempa bumi, terbentuknya pegunungan, lipatan, palung, dan juga proses vulkanisme yaitu proses yang berkaitan langsung dengan geothermal.

Berdasarkan penelitian gelombang seismik, para peneliti kebumian dapat mengetahui struktur bumi dari luar sampai ke dalam, yaitu kerak pada bagian luar, mantel, dan inti pada bagian paling dalam. Semakin ke dalam bumi (inti bumi), tekanan dan temperature akan meningkat. Untuk kita ketahui, Temperature pada inti bumi berkisar ± 4200 C. Panas yang terdapat pada inti bumi akan ditransfer ke batuan yang berada di bagian mantel dan kerak bumi. Batuan yang memiliki titik lebur lebih rendah dari temperature yang diterima dari inti bumi akan meleleh dan lelehan dari batuan tersebutlah yang kita kenal dengan magma. Magma memiliki densitas yang lebih rendah dari batuan, otomatis batuan yang telah menjadi magma tadi akan mengalir ke permukaan bumi. Jika magma sampai ke permukaan maka magma tersebut berubah nama dengan sebutan lava (contoh lava yang sering kita lihat jika terjadi erupsi (letusan) gunung api.

Renewable energy itu secara mudahnya adalah energi yang dapat diperbaharui dan ramah lingkungan, diantaranya adalah biodiesel (pemamfaatan biji jarak), pembangkit listrik tenaga angin, pembangkit listrik tenaga nuklir, dan pembangkit listrik tenaga panas bumi

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan Panas bumi (Geothermal) sebagai energi penggeraknya. Untuk membangkitkan listrik dengan panas bumi dilakukan dengan mengebor tanah di daerah yang berpotensi panas bumi untuk membuat lubang gas panas yang akan dimanfaatkan untuk memanaskan ketel uap (boiler) sehingga uapnya bisa menggerakkan turbin uap yang tersambung ke Generator. Untuk panas bumi yang mempunyai tekanan tinggi, dapat langsung memutar turbin generator, setelah uap yang keluar dibersihkan terlebih dahulu. Pembangkit listrik tenaga panas bumi termasuk sumber Energi terbaharui.

Prinsip terbentuknya 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.

Prinsip kerja panas bumi : Uap hasil penguapan air tanah yang terdapat di dalam tanah akan tetap berada di dalam 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). Setelah uap memutar turbin dan uap telah kehilangan tekanan dan entalpi maka uap tersebut akan mengalami proses pengembunan sehingga uap akan berubah kembali menjadi air. Air hasil pendinginan (condensattion) yang didinginkan dengan condensator akan dikumpulkan dan akan diinjeksikan kembali ke dalam tanah, sehingga volume air tanah tidak akan berkurang secara drastis. Salah satunya Karena proses injeksi inilah kenapa energi geothermal disebut dengan energi yang terbarukan (renewable) dan energi yang ramah lingkungan.
Energi panas bumi yang ada di Indonesia pada saat ini dapat dikelompokkan menjadi:
1. Energi panas bumi “uap basah”
Pemanfaatan energi panas bumi yang ideal adalah bila panas bumi yang keluar dari perut bumi berupa uap kering, sehingga dapat digunakan langsung untuk menggerakkan turbin generator listrik. Namun uap kering yang demikian ini jarang ditemukan termasuk di Indonesia dan pada umumnya uap yang keluar berupa uap basah yang mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan terlebih dulu 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.
2. Energi panas bumi “air panas”
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 energi panas bumi jenis ini, digunakan sistem biner (dua buah sistem utama) yaitu wadah air panas sebagai sistem primemya dan sistem sekundernya berupa alat penukar panas (heat exchanger) yang akan menghasilkan uap untuk menggerakkan turbin. Energi panas bumi “uap panas” bersifat korosif, sehingga biaya awal pemanfaatannya lebih besar dibandingkan dengan energi panas bumi jenis lainnya.
3. Energi panas bumi “batuan panas”
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.

Karakteristik Sumber Panas Bumi

Langkah awal dalam rangka penyiapan konservasi energi panas bumi adalah studi sistem panas bumi itu sendiri terutama melalui pemahaman terhadap karakteristik sumber panas bumi sebagai bagian penting dalam sistem, diantaranya berkaitan dengan :

? Dapur magma sebagai sumber panas bumi

? Kondisi hidrologi

? Manifestasi panas bumi

? Reservoir

? Umur (lifetime) sumber panas bumi.

Dapur magma sebagai sumber panas bumi

Pada dasarnya energi panas yang dihasilkan oleh suatu wilayah gunungapi mempunyai kaitan erat dengan sistem magmatik yang mendasarinya, dan salah satu karakteristik penunjang potensi panas bumi adalah letak dapur magmanya di bawah permukaan sebagai sumber panas (heat source).

Terutama di daerah-daerah yang terletak di jalur vulkanik-magmatik, ukuran dapur magma itu sendiri berhubungan erat dengan kegiatan vulkanisma. Dalam perjalanannya menuju permukaan, magma akan mengalami proses diferensiasi dan berevolusi menghasilkan susunan kimiawi yang berbeda sesuai kedalaman. Dapur magma yang terbentuk pada kedalaman menengah kemungkinan terkontaminasi oleh bahan-bahan kerak bumi yang kaya akan silika dan gas, sehingga bersifat lebih eksplosif. Volumenya dapat diperkirakan dari kenampakan-kenampakan fisik berupa ukuran kaldera, distribusi lubang kepundan, pola rekahan, pengangkatan topografi dan hasil erupsi gunungapi; atau melalui cara identifikasi dengan metoda geofisika (bayangan seismik atau anomali geofisika lainnya.

Magma akan mengalirkan sejumlah panas yang signifikan ke dalam batuan-batuan pembentuk kerak bumi; makin besar ukuran dapur magma maka semakin besar pula sumber daya panasnya, dimana secara ekonomis menjadi ukuran jumlah energi yang dapat dimanfaatkan dari suatu sumber panas bumi.

Kondisi Hidrologi

Pada busur kepulauan dengan kegiatan vulkanisma/magmatisma masih berjalan, dimana magma di bawah permukaan berinteraksi dengan lokasi-lokasi bersiklus basah atau cukup persediaan air; akan terjadi pendinginan magma dan proses hidrotermal untuk menciptakan lingkungan fasa uap-air bersuhu/bertekanan tertentu, yang memberikan peluang terjadinya sistem panas bumi aktif.

Demikian pentingnya peranan air dalam mempertahankan kelangsungan sistem panas bumi sehingga sangat dipengaruhi oleh siklus hidrologi, yang diyakini dapat terjaga keseimbangannya apabila pasokan dari lingkungan tidak terhenti. Keberadaan sumber-sumber air lainnya seperti air tanah, air connate, air laut/danau, es atau air hujan akan sangat dibutuhkan sebagai pemasok kembali (recharge) air yang hilang mengingat kandungan air dalam magma (juvenile) tidak mencukupi jumlah yang dibutuhkan dalam mempertahankan proses interaksi air – magma.

Kondisi hidrologi pada suatu sistem panas bumi sangat dipengaruhi oleh bentang alam lingkungan dimana terjadiya, dan berperan terutama dalam membentuk manifestasi-manifestasi permukaan yang dapat memberikan petunjuk tentang keberadaan sumber panas bumi di bawah permukaan. Pada daerah berelief (topografi) rendah, manifestasi-manifestasi panas bumi dapat berbentuk mulai dari kolam air panas dengan pH mendekati netral, pengendapan sinter silika hingga zona-zona uap mengandung H2S yang berpeluang menghasilkan fluida bersifat asam; menandakan bahwa sumber fluida hidrotermal/panas bumi berada relatif tidak jauh dari permukaan. Sementara pada daerah dengan topografi tingi (vulkanik andesitik) dimana kenampakan manifestasi berupa fumarol atau solfatara, menggambarkan bahwa sumber panas bumi berada pada kondisi relatif dalam; yang memerlukan waktu dan jarak panjang untuk mencapai permukaan.

Manifestasi panas bumi

Bukti kegiatan panas bumi dinyatakan oleh manifestasi-manifestasi di permukaan, menandakan bahwa fluida hidrotermal yang berasal dari reservoir telah keluar melalui bukaan-bukaan struktur atau satuan-satuan batuan berpermeabilitas. Beberapa manifestasi menjadi penting untuk diketahui karena dapat digunakan sebagai indikator dalam penentuan suhu reservoir panas bumi, diantaranya :

? Mata air panas, dapat terbentuk dalam beberapa tingkatan mulai dari rembesan hingga menghasilkan air dan uap panas yang dapat dimanfaatkan secara langsung (pemanas ruangan/rumah pertanian atau air mandi) atau penggerak turbin listrik; dan yang paling penting adalah bahwa dengan menghitung/mengukur suhunya dapat diperkirakan besaran keluaran energi panas (thermal energy output) dari reservoir di bawah permukaan.

? Sinter silika, berasal dari fluida hidrotermal bersusunan alkalin dengan kandungan cukup silika; diendapkan ketika fluida yang jenuh silika amorf mengalami pendinginan dari 100o ke 50oC. Endapan ini dapat digunakan sebagai indikator yang baik bagi keberadaan reservoir bersuhu >175oC.

? Travertin, adalah jenis karbonat yang diendapkan di dekat atau permukaan; ketika air meteorik yang sedang bersirkulasi sepanjang bukaan-bukaan struktur mengalami pemanasan oleh magma dan bereaksi dengan batuan karbonat. Biasanya terbentuk sebagai timbunan/gundukan di sekitar mata air panas bersuhu sekitar 30o – 100oC, dapat digunakan sebagai indikator suhu reservoir panas bumi berkapasitas energi kecil yang terlalu lemah untuk menggerakkan turbin listrik tetapi dapat dimanfaatkan secara langsung.

? Kawah dan endapan hidrotermal. Kedua jenis manifestasi ini erat hubungannya dengan kegiatan erupsi hidrotermal dan merupakan indikator kuat dari keberadaan reservoir hidrotermal aktif. Kawah dihasilkan oleh erupsi berkekuatan supersonik karena tekanan uap panas yang berasal dari reservoir hidrotermal dalam (kedalaman ±400 m, suhu 230oC) melampaui tekanan litostatik, ketika aliran uap tersebut terhambat oleh lapisan batuan tidak permeabel (caprock). Sedangkan endapan hidrotermal (jatuhan) dihasilkan oleh erupsi berkekuatan balistik dari reservoir hidrotermal dangkal (kedalaman ±200 m, suhu 195oC), ketika transmisi tekanan uap panas melebihi tekanan litostatik karena tertutupnya bukaan-bukaan batuan yang dilaluinya.

Reservoir

Reservoir adalah suatu volume batuan di bawah permukaan bumi yang mempunyai cukup porositas dan permeabilitas untuk meloloskan fluida (sumber energi panas bumi) yang terperangkap didalamnya; diklasifikasikan menjadi 3 (tiga) yaitu :

? Entalpi rendah, mempunyai batas suhu <125oC dengan rapat daya spekulatif 10 MW/km2 dan konversi energi 10%.

? Entalpi sedang, mempunyai kisaran suhu 125 ? 225oC dengan rapat daya spekulatif 12,5 MW/km2 dan konversi energi 10%.

? Entalpi tinggi, mempunyai batas suhu >225oC dengan rapat daya spekulatif 15 MW/km2 dan konversi energi 15%.

(2) Potensi Panas Bumi

Potensi panas bumi Indonesia dapat dibagi dalam 2 (dua) kelas, yaitu : sumber daya dan cadangan; yang masing-masing dibagi lagi menjadi subkelas-subkelas.

Kriteria sumber daya terdiri dari :

? Spekulatif, dicirikan oleh terdapatnya manifestasi panas bumi aktif dimana luas reservoir dihitung dari data geologi yang tersedia dan rapat dayanya berdasarkan asumsi.

? Hipotesis, dicirikan oleh manifestasi panas bumi aktif dengan data dasar hasil survei regional geologi, geokimia dan geofisika. Luas daerah prospek ditentukan berdasarkan penyebaran manifestasi dan batasan geologi, sementara penentuan suhu berdasarkan geotermometer.

Kriteria cadangan terdiri dari :

? Terduga, dibuktikan oleh data pemboran landaian suhu dimana estimasi luas dan ketebalan reservoir serta parameter fisika batuan dan fluida dilakukan berdasarkan data ilmu kebumian terpadu, yang digambarkan dalam bentuk model tentatif.

? Mungkin, dibuktikan oleh sebuah sumur eksplorasi yang berhasil dimana estimasi luas dan ketebalan reservoir didasarkan pada data sumur dan hasil penyelidikan ilmu kebumian rinci terpadu. Parameter batuan, fluida dan suhu reservoir diperoleh dari pengukuran langsung dalam sumur.

? Terbukti, dibuktikan oleh lebih dari satu sumur eksplorasi yang berhasil mengeluarkan uap/air panas, dimana estimasi luas dan ketebalan reservoir didasarkan kepada data sumur dan hasil penyelidikan ilmu kebumian rinci terpadu. Parameter batuan dan fluida serta suhu reservoir didapatkan dari data pengukuran langsung dalam sumur dan atau laboratorium.

(3) Umur Kegiatan (lifetime) dan Metoda estimasi Potensi Panas Bumi

Walaupun sistem panas bumi menghasilkan sumber daya energi yang selalu terbarukan, tidak berarti akan berumur tanpa batas; dengan demikian harus ada upaya untuk mengetahui umur (lifetime) kegiatan suatu sumber panas bumi. Penggunaan metoda K/Ar dan Rb/Sr adalah salah satu teknik paling popular dikenal untuk penentuan umur (age dating), yang diterapkan terhadap mineral-mineral hidrotermal tertentu dari inti (core) bor batuan-batuan terubah hidrotermal, dapat dilakukan dengan cara :

a. Tidak langsung dari suatu sistem panas bumi aktif. Penentuan umur dengan cara ini dilakukan melalui studi banding umur relatif mineral-mineral ubahan tertentu hasil proses hidrotermal terhadap umur batuan reservoir.

b. Analogi pengukuran atau perkiraan lamanya kegiatan dalam suatu sistem fosil panas bumi, terutama yang berkaitan dengan cebakan bijih hidrotermal. Dilakukan melalui studi tentang peran bukaan struktur dalam proses hidrotermal dan pembentukan cebakan mineral, serta perbedaan episoda pengendapan mineral-mineral ubahan/bijih, penutupan bukaan-bukaan struktur dan pembentukan kembali bukaan/rekahan.

Estimasi terhadap potensi panas bumi dilakukan dalam rangka penentuan kualitasnya, sehingga dapat diketahui pemanfaatannya baik sebagai sumber energi listrik maupun pemakaian langsung dalam kaitannya dengan upaya optimalisasi produksi energi panas bumi. Secara garis besar metoda estimasi dilakukan melalui perhitungan volumetrik dan simulasi numerik.

Metoda estimasi volumetrik dibagi menjadi

Metoda perbandingan, yaitu menye-tarakan suatu daerah panas bumi baru yang belum diketahui potensinya dengan lapangan yang diketahui berpotensi, dimana keduanya memiliki kemiripan kondisi geologi. Metoda ini digunakan untuk menghitung potensi energi panas bumi dengan klasifikasi sumber daya spekulatif.

Model lumped parameter, didasarkan pada anggapan bahwa reservoir panas bumi berupa bentuk kotak sehingga perhitungan volume = luas sebaran x ketebalan; dengan syarat bahwa : (a) kandungan energi panas dalam bentuk fluida berada dalam batuan; dan (b) kandungan massa fluida terdapat dalam resrvoir. Metoda ini digunakan untuk menghitung potensi energi panas bumi dengan kategori sumber daya hipotesis, cadangan terduga, mungkin dan terbukti.

Metoda estimasi simulasi numerik :

Metoda ini terutama digunakan pada kondisi dimana pada suatu lapangan panas bumi telah tersedia beberapa sumur eksplorasi dengan semburan fluida panas. Data sumur dibuat simulasi, yang selanjutnya digambar dalam sistem kisi (grid) dan bentuk tiga dimensi. Dengan metoda ini dapat dihitung potensi cadangan terbukti dari suatu reservoir, termasuk umur, optimasi produksi dan sistem distribusi panasnya.

Kendala-kendala yang mungkin terjadi pada tahap produksi

Saluran pipa adalah salah satu fasilitas penting untuk transport uap menuju turbin, yang dapat mengalami kendala atau kerusakan selama menjalankan fungsinya. Penyebab terjadinya kendala/kerusakan tersebut diantaranya adalah : kesalahan rancangan/desain, masalah konstruksi, pengoperasian yang tidak tepat, suhu uap dan pengendapan (scaling) bahan-bahan kimiawi tertentu (silika, kalsit atau belerang); dimana semuanya akan berdampak kepada menurunnya daya tahan pipa tersebut. Dua faktor terakhir masing-masing dapat menimbulkan penipisan/korosi dan penyempitan pada pipa penyalur fluida. Apabila terjadi kendala pada jalur pipa utama transportasi dan tidak ditangani secara proporsional, maka akan menyebabkan penurunan produktifitas eksploitasi; bahkan kemung-kinan kehilangan secara signifikan nilai ekonomis dengan akibat penutupan operasional suatu perusahaan pembangkit listrik.

Harga Jual Panas Bumi

Purnomo mengatakan, secara bertahap harga jual panas bumi (geotermal) akan mencapai 5 dollar AS per kWh dalam kurun 30 tahun kontrak pembangkit listrik. Pada kurun 10 tahun pertama produksi, harga jual geotermal kemungkinan masih di atas 5 sen dollar AS per kWh guna pengembalian investasi, namun secara bertahap akan turun menjadi 5 sen dollar per kWh.
(dikutip dari Kompas, 24 Oktober 2007)

“Harga listrik dari sumber energi panas bumi 6 sen dollar AS per kilowatt jam, dari sumber energi batu bara 3 sen dollar AS. Produksi listrik dari panas bumi tidak mendapat subsidi, sedangkan dari batu bara mendapat subsidi,” kata Direktur Pusat Teknologi Konversi dan Konservasi Energi Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) Arya Rezavidi, Kamis (11/10).
(dikutip dari Kompas, 12 Oktober 2007)

Artikel Terkait:

Tinggalkan Komentar

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: