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/