Assalamualaikum wr.wb
Berikut Tugas ke Empat mengenai "GEOTERMAL"

I.     GEOTHERMAL

1.1.       Pengertian Gheotermal

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.

1.2.       Sejarah Geothermal

Sejak Paleolithikum manusia telah menggunakan energi ini dan bangsa Romawi menggunakan panas ini sebagai penghangat ruangan.Bahkan tak mau kalah dengan manusia, monyet-monyet di jepang sudah menggunakannya untuk menghangatkan diri. Kemudian pada awal abad ke-19, penggunaan geothermal secara modern mulai berkembang. Sejak 70 tahun yang lalu di Islandia, geothermal telah digunakan untuk penggunaan langsung seperti pemanasan rumah, pemanasan rumah kaca, dll. Dan pada tahun 1904 Italia menemukan kegunaan geothermal untuk pembangkit listrik.

Di Indonesia, eksplorasi ini telah dimulai pada tahun 1918 di Kamojang, JawaBarat. Tahun 1926-1929 dimulai pemboran sumur dan didapatkan sumber uap kering. Salah satu sumur yang masih beroperasi yaitu KMJ-3.  Di dunia, sekitar 10,750 MW listrik mengalir di 24 negara. Dan sekitar 28 Gigawatt digunakan untuk penggunaan langsung seperti pemanas ruangan, proses industri, desalinasi, dan agrikultur.

1.3.       Proses Terbentuknya Geothermal

Di Indonesia sendiri, geothermal terbentuk akibat proses tektonik lempeng. Di Indonesia, 3 lempeng tektonik aktif bergerak diIndonesia, yaitu lempeng Eurasia, lempeng Pasifik, dan lempeng Indo-Australia. Tumbukan antar tiga lempeng tektonik ini telah memberikan pembentukan energi panas bumi yang sangat penting diIndonesia. Pada akhirnya Indonesia termasuk  zona subduksi, dimana pada zona ini terjadi penunjaman di sekitar pulau Sumatra, Jawa-Nusa Tenggara, Maluku, dan Sulawesi. Lempeng tektonik merupakan pengalir panas dari inti bumi sehingga banyak sekali geothermal yang dapat didirikan pada zona lempeng tektonik. Pada di zona ini juga terbentuk gunung api yang berkontribusi pada reservoir panas di pulau jawa yang menempati batuan vulkanik. Panas inti mencapai 5000 0C lebih. 

    Dua penyebab inti bumi itu panas tekanan yang begitu besar karena gravitasi bumi mencoba mengkompres atau menekan materi, sehingga bagian yang tengah menjadi paling terdesak. Bumi mengandung banyak bahan radioaktif seperti Uranium-238, Uranium-235 danThorium-232. Bahan – bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi. Panas tersebut dengan sendirinya berusaha untuk mengalir keluar, akan tetapi ditahan oleh mantel yang mengelilinginya. 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. Memperlihatkan secara skematis terjadinya sumber uap, yang biasanya disebut fumarole atau geyser serta sumber air panas.

Magma yang terletak didalam lapisan mantel, memanasi lapisan batu padat. Diatas batu padat terletak suatu lapisan batu berpori, yaitu batu mempunyai banyak lubang kecil. Bila lapisan batu berpori ini berisi air, air itu turut dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas itu. Maka akan menghasilkan air panas bahkan terbentuk uap. Bila diatas lapisan batu berpori terdapat satu lapisan batu padat, maka lapisan batu berpori berfungsi sebagai boiler. Uap dan juga air panas bertekanan akan berusaha keluar.

Gambar1. Proses Terbentuknya Geothermal

Gejala panas bumi pada umumnya tampak dipermukaan bumi berupa mata air panas, fumarola, geyser dan sulfatora. Dengan jalan pengeboran, uap alam yang bersuhu dan tekanan tinggi dapat diambil dari dalam bumi dan dialirkan kegenerator turbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.

1.4.       Prinsip kerja pusat listrik tenaga panas bumi (PLTP)

        Pada pusat listrik tenaga panas bumi turbin berfungsi sebagai mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda/poros turbin. Pada turbin tidak terdapat bagian mesin yang bergerak translasi, melainkan gerakan rotasi. Bagian turbin yang berputar biasa disebut dengan istilah rotor/roda/poros turbin, sedangkan bagian turbin yang tidak berputar dinamai dengan istilah stator. Roda turbin terletak didalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang digerakkannya atau memutar bebannya (generator listrik, pompa, kompresor, baling-baling, dll).

Didalam turbin fluida kerja mengalami ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan dan mengalir secara kontinyu. Penamaan turbin didasarkan pada jenis fluida yang mengalir didalamnya, apabila fluida kerjanya berupa uap maka turbin biasa disebut dengan turbin uap.

Gambar2. Prinsip kerja pusat listrik tenaga panas bumi (PLTP)

PRINSIP KERJA PUSAT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP)

Pusat listrik tenaga panas bumi (PLTP) mempunyai beberapa peralatan utama sebagai berikut :

-Turbin uap (steam turbine).

-Condensor (Condenser).

-Separator.

-Demister.

-Pompa-pompa.

   Uap dari sumur produksi mula-mula dialirkan ke steam receiving header (1), yang berfungsi menjamin pasokan uap tidak akan mengalami gangguan meskipun terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi. Selanjutnya melalui flow meter (2) dialirkan ke separator (3) dan demister (4) untuk memisahkan zat-zat padat, silika dan bintik-bintik air yang terbawa didalamnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi, dan pembentukan kerak pada sudu dan nozzle turbine.

Uap yang telah bersih itu dialirkan melalui main steam valve/electric control valve/governor valve (5) menuju ke turbine (6). Di dalam turbine, uap tersebut berfungsi untuk memutar double flow condensing yang dikopel dengan generator (7), pada kecepatan 3000 rpm. Proses ini menghasilkan energi listrik dengan arus 3 phase, frekuensi 50 Hz, dan tegangan 11,8 kV. Melalui step-up transformer (8), arus listrik dinaikkan tegangannya hingga 150 kV, selanjutnya dihubungkan secara paralel dengan sistem penyaluran (9).

     Agar turbin bekerja secara efisien, maka exhaust steam yang keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum (0,10 bar), dengan mengkondensasikan uap dalam condenser (10) kontak langsung yang dipasang di bawah turbine. Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas condenser, kemudian terkondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan lewat spray-nozzle. Level kondensat dijaga selalu dalam kondisi normal oleh dua buah cooling water pump(11), lalu didinginkan dalam cooling water(12) sebelum disirkulasikan kembali.

Untuk menjaga kevakuman condenser, gas yang tak terkondensasi harus dikeluarkan secara kontinyu oleh sistem ekstraksi gas. Gas-gas ini mengandung: CO285-90% wt; H2S 3,5% wt; sisanya adalah N2 dangas-gas lainnya. Sistem ekstraksi gas terdiri atas first-stage dan second-stage (13) sedangkan di pada PLTP yang lain dapat terdiri dari ejector dan liquid ring vacuum pump.

Sistem pendingin di PLTP merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari air hasil kondensasi uap, dimana kelebihan kondensat yang terjadi direinjeksi ke dalam sumur reinjeksi (14). Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasikan adalah dengan mengalirkan udara pendingin secara paksa dengan arah aliran tegak lurus, menggunakan 5 forced draft fan. Proses ini terjadi di dalam cooling water.

Sekitar 70% uap yang terkondensasi akan hilang karena penguapan dalam cooling water, sedangkan sisanya diinjeksikan kembali ke dalam reservoir (15). Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan, mengurangi ground subsidence, menjaga tekanan, sertarecharge water bagi reservoir. Aliran air dari reservoir disirkulasikan lagi oleh primary pump (16). Kemudian melalui after condenser dan intercondenser(17) dimasukkan kembali ke dalam reservoir.

1.5.Hubungan antara Geothermal dan Energi Panas Bumi.

 Secara singkat geotermal didefinisikan sebagai panas yang berasal dari dalam bumi. Sedangkan energi panas bumi adalah energi yang ditimbulkan oleh panas tersebut. Panas bumi menghasilkan energi yang bersih (dari polusi) dan berkesinambungan atau dapat diperbarui. Sumberdaya energi panas bumi dapat ditemukan pada air dan batuan panas di dekat permukaan bumi sampai beberapa kilometer di bawah permukaan.Bahkan jauh lebih dalam lagi sampai pada sumber panas yang ekstrim dari batuan yang mencair atau magma. Untuk menangkap panas bumi tersebut harus dilakukan pemboran sumur seperti yang dilakukan pada sumur produksi minyakbumi. Sumur tersebut menangkap air tanah yang terpanaskan, kemudian uap dan air panas dipisahkan. Uap air panas dibersihkan dan dialirkan untuk memutar turbin. Air panas yang telah dipisahkan dimasukkan kembali ke dalam reservoir melalui sumur injeksi yang dapat membantu untuk menimbulkan lagi sumber uap. 

Gambar4. Struktur Lapisan Bumi

             Secara struktur, lapisan bumi dibagi menjadi tiga bagian, yaitu kerak bumi (crush), selimut (mantle), dan inti bumi (core). Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.10 ºC. Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 km dinamakan litosfer. Selimut bumi memiliki tebal mencapai 2.900 km dan merupakan lapisan batuan padat. Suhu di bagian bawah selimut bumi mencapai 3.000 ºC. Inti bumi terdiri dari material cair yang terdapat pada kedalaman 2900-5200 km. Inti dalam ini terdiri dari nikel dan besi yang suhunya mencapai 4.500 ºC. Secara universal, setiap penurunan 1 km kedalaman ke perut bumi temperatur naik sebesar 25 – 30ºC. Atau setiap kedalaman bertambah 100 meter temperatur naik sekitar 2,5 sampai 3ºC. Jadi semakin jauh ke dalam perut bumi suhu batuan akan makin tinggi.Bila suhu di permukaan bumi adalah 27ºC maka untuk kedalaman 100 meter suhu bisa mencapai sekitar 29,5ºC. Pertambahan panas ini disebut gradien geothermal.

Beberapa keunggulan sumber energi panas bumi adalah:

a         -Menyediakan tenaga listrik yang andal dengan pembangkit yang tidak memakan tempat

b        -Terbarui dan berkesinambungan

c         -Memberikan tenaga beban dasar yang konstan

d        -Memberikan keuntungan ekonomi secara lokal

e         -Dapat dikontrol secara jarak jauh

f        - Tersedia melimpah

g        -Nyaris tanpa polusi

h        -Menghasilkan karbon dioksida 65 kali lebih kecil dari batubara

Faktor yang masih menghambat perkembangan industri listrik tenaga panas bumi di Indonesia antara lain adalah mahalnya biaya eksplorasi terutama untuk pemboran eksplorasi. Besarnya biaya pemboran eksplorasi berbanding secara eksponensial dengan kedalaman, padahal untuk mendapatkan temperatur yang tinggi harus membor lebih dalam. Konsekuensinya sumur eksplorasi panas bumi di Indonesia masih terlalu sedikit sehingga tingkat ketidak-pastian keberhasilan masih tinggi. Kendala yang lain adalah investor ragu dengan proyek di Indonesia karena beaya eksplorasi dan pengembangan harus ditanggung dan tidak kembali sampai energi terjual kepada pelanggan.

1.6.       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.

1.7.       Masa Depan Listrik Panas Bumi

Meningkatnya kebutuhan energi dunia ditambah lagi dengan se-makin tingginya kesadaran akan kebersihan dan keselamatan lingkungan, maka panas bumi (geothermal) akan mempunyai masa depan yang cerah.  Indonesia sendiri sebetulnya sangat ber-peluang untuk melakukan pemanfaatan geo-thermal sebagai pembangkit listrik, bahkan berpotensi sebagai negara pengekspor listrik bila ditangani secara serius. Hal ini tidak berlebihan, mengingat banyaknya sumber geothermal yang sudah siap diekploitasi di sepanjang Sumatra, Jawa, dan Sulawesi.

Keuntungan Tenaga Panas Bumi 

a   Pembangkit listrik tenaga Panas Bumi hampir tidak menimpulkan polusi atau emisi gas rumah kaca. Tenaga ini juga tidak berisik dan dapat diandalkan. Pembangkit listik tenaga geothermal menghasilkan listrik sekitar 90%, dibandingkan 65-75 persen pembangkit listrik berbahan bakar fosil. 

b   Salah satu limbah yang dihasilkan dari kegiatan operasional PLTPB CGI adalah drill cutting dari kegiatan pengeboran (drilling). Limbah drill cutting dapat dimanfaatkan sebagai pengganti agregat halus untuk konstruksi beton ringan.

Permasalahan dengan pembuatan PLTPB ini adalah anatara lain :

Panas bumi yang dapat dieksploitasi sangat jauh didalam perut bumi. Untungnya dibeberapa negara terdapat retakan-retakan sehingga panas bumi relatif rendah. Indonesia ternyata juga termasuk dalam daerah lingkaran gunung berapi sehingga letak panas bumi lebih rendah dari yang lain.

Untuk mencapai pnas bumi yang dapat dieksploitasi diperlukan pengeboran pada suhu tinggi dan biasanya batuan keras.

         Air panas dari geothermal kadang kadang bisa habis karena dieksploitasi. Ada pengalaman dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, ternyata setelah beroparasi beberapa tahun ternyata uap air tidak ada lagi. Berdasarkan penelitian ternyata air di perut bumi di sekitar daerah tersebut telah habis sehingga tidak bisa menghasilkan uap. Solusi dari hal itu adalah dengan cara mengebor dan memasukkan air ke perut bumi sehingga proses penguapan akan berlanjut lagi.

TERIMAKASIH..

SEMOGA BERMANFAAT...