Bumi Dan Energi Kalor

BUMI DAN ENERGI KALOR

A.                 Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah suatu teknologi yang digunakan untuk memanfaatkan tenaga panas bumi menjadi tenaga listrik. Menurut salah satu teori, pada prinsipnya bumi merupakan pecahan yang terlempar dari matahari, karena itu bumi masih memiliki inti yang panas sekali dan meleleh. Bumi juga mengandung banyak bahan radioaktif seperti uranium -23x, uranium 2s51 dan thorium –r3r. Sebagaimana halnya dalam inti sebuah reaktor nuklir, kegiatan bahan-bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi yang berusaha untuk keluar dan mencapai permukaan bumi. Semua energi panas bumi ini sering tampak dipermukaan bumi dalam bentuk semburan air panas, uap panas, dan sumber air belerang.

Prinsip kerja pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah sebagai berikut: air panas ang berasal dari sumur akan disalurkan ke separator, oleh separator air dengan uap dipisah, kemudian uap akan digunakan untuk menggerakkan turbin. Ada dua sistem dalam pembangkit ini yaitu:

1. Simple flash (kilas nyala tunggal)

2. Double flash (kilas nyala ganda)

Dapat dikemukakan bahwa sistem double flash adalah 15-20% lebih produktif dengan sumur yang sama dibanding dengan simple flash. Uap yang keluar dari sumur sering mengandung berbagai unsur kimia yang terlarut dalam bahan-bahan padat sehingga uap itu tidak begitu murni, zat-zat pengotor antara lain Fe, Cl, SiO2, H2S, dan NH4. pengotor ini akan mengurangi efisiensi PLTP, merusak sudu-sudu turbin dan mencemari lingkungan.

            Perkiraan atau estimasi yang memberikan besarnya potensi energi panas bumi menurut metode Perry adalah:

E = D x Dt x P

Dimana:           E = arus energi (kcal per detik)

D = debit air pana (liter per detik)

Dt = perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin.

B.        Konsep Energi Panas Bumi

Energi panas bumi dihasilkan dari batuan panas yang terbentuk beberapa kilometer di bawah permukaan bumi yang memanaskan air di sekitarnya sehingga akan menghasilkan sumber uap panas atau geiser

Sumber uap panas ini di bor. Uap panas yang keluar dari pengeboran setelah disaring, digunakan untuk menggerakkan generator sehingga menghasilkan energi listrik.

Agar uap panas selalu keluar dengan kecepatan tetap, air dingin harus dipompakan untuk mendesak uap panas. Semburan uap panas dengan kecepatan tertentu akan menggerakkan turbin yang dihubungkan ke genertaor sehingga generator menghasilkan energi listrik.

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. Skema pembangkitan tenaga listrik atas dasar pemanfaatan energi panas bumi "uap basah" dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Pembangkitan tenaga listrik dari energi panas bumi "uap basah".  

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. Skema pembangkitan tenaga listrik panas bumi "air panas" sistem biner dapat dilihat pada Gambar 2. 

Skema pembangkitan tenaga listrik energi panas bumi "air panas"

 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.

C.        Sumber Energi Panas Bumi

Energi panas-bumi (geothermal energy) adalah energi panas yang berasal dari kedalaman bumi yang berada di bawah daratan antara 32-40 km dan di bawah lautan antara 10-13 km.

 Panas geotermal ini dijumpai dalam 3 kondisi alamiah:

(1) Steam (uap),

(2) Hot water (air panas), dan

(3) Dry rock (batuan panas).

Adapun sumber panas-bumi dikelompokkan menjadi 3 macam, yaitu: hydrothermal, geopressured, dan petrothermal. Sistem hydrothermal terdiri dari 2 macam yaitu vapor -dominated system dan liquid-dominated system.

Pergerakan lapisan bumi yang saling bertumbukan menyebabkan terjadinya proses radioaktif di kedalaman lapisan bumi sehingga menyebabkan terbentuknya magma dengan temperatur lebih dari 2000 °C. Setiap tahun air hujan serta lelehan salju meresap ke dalam lapisan bumi, dan tertampung di suatu lapisan batuan yang telah terkena arus panas dan magma. Lapisan batuan itu disebut dengan geothermal reservoir yang mempunyai kisaran temperatur antara 200° - 300 °C. Siklus air yang setiap tahun berlangsung menyebabkan lapisan batuan reservoir sebagai tempat penghasil energi panas bumi yang dapat terus menerus diproduksi dalam jangka waktu yang sangat lama. Itulah sebabnya mengapa panas bumi disebut sebagai energi terbarukan dan sumber energi panas bumi tersebut berasal dari magma.

D.        Manfaat Energi Panas Bumi

Sebagian besar energi panas-bumi yang diperoleh dimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik. Lebih dari 200 lokasi panas-bumi terletak di daerah terpencil seperti Nusa Tenggara dan Maluku berpeluang untuk pengembangan listrik pedesaan. Pengembangan sumber panas-bumi skala kecil (<10 MW) dimanfaatkan untuk listrik pedesaan disamping untuk keperluan pertanian/perkebunan dan industri kecil.

Direktorat Perencanaan PT. PLN memproyeksikan kebutuhan energi listrik pada tahun 1998/1999 sebesar 17.247 MW dan pada tahun 2003/2004 sebesar 27.284 MW.

Soegianto menggambarkan kebutuhan sumber energi pada tahun 1998/1999 untuk pembangkitan tenaga listrik dari kelima jenis sumber energi (migas & batubara, tenaga-air, panas-bumi) sebesar 664,8 SBM atau sebesar 1130,16 MW dengan perincian 51% BBM, 24% gas, 18% batubara, 5% tenaga air, dan 2 % panas bumi (12 SBM=20,4 MW). Sedangkan pemasokan masing-masing energi untuk pembangkitan listrik berjumlah 242,2 SBM atau sebesar 411,74 MW, dengan perincian: 31% BBM, 22% gas, 28 % batubara, 14 % tenaga air, dan 5 % panas bumi. Apabila ditinjau partisipasi masing-masing jenis sumber energi tersebut, panas bumi dan tenaga air dapat memenuhi total kebutuhan yang direncanakan untuk jenis energi tersebut. Dalam hal ini ada peluang penggantian kebutuhan energi fosil dengan energi panas bumi maupun energi terbarukan lainnya.

Seperti diketahui, energi panas bumi memiliki beberapa manfaat lainnya dibandingkan sumber energi terbarukan yang lain, diantaranya:

(1) hemat ruang dan pengaruh dampak visual yang minimal,

(2) mampu berproduksi secara terus menerus selama 24 jam, sehingga tidak membutuhkan tempat penyimpanan energi (energy storage), serta

(3) tingkat ketersediaan (availability) yang sangat tinggi yaitu diatas 95%.

Tabel 1
Daerah-Daerah Prospek Berpotensi Panas Bumi
Dengan Kapasitas Total Energi 1.205 MW Yang Telah Ada Pengembangnya*)

L o k a s i		Kapasitas (MW)
Sumatera Utara	Sarulla	6 x 55
	Sibayak	3 x 40
Sumatera Selatan	Lumut Bai	3 x 70
Jawa Barat	•Patuha •Kamojang •Gunung Salak 7 •Wayang Windu 2 •Cibuni	2 x 55 2 x 30 3 x 55 2 x 110 1 x 10
Jawa Tengah	Dieng 2	2 x 60
Kapasitas Total		1.205

Tabel 2
Daerah-Daerah Prospek Berpotensi Sumber Panas Bumi Dengan Kapasitas Total 1.590 MW Yang Belum Ada Pengembangnya*)

L o k a s i		Kapasitas (MW)
Nangroe Aceh Darussalam	Pulau Weh	2 x 40
Begkulu	•Ululais •Rantau Dedap	3 x 55 3 x 70
Lampung	•Ulubelu •Lumut Balai	3 x 55 6 x 55
Jawa barat	Karaha bodas	2 x 110
Jawa timur	Argopuro	3 x 70
Gorontalo	Kotamobagu	2 x 40
Sulawesi Utara	•Lahendong 2 •Tompaso	2 x 20 2 x 40
Maluku	Ambon	2 x 25
Kapasitas Total		1.590

E.        Dampak Energi Panas Bumi Terhadap Lingkungan

Energi panas-bumi mempunyai banyak kelebihan dalam hal keramahannya terhadap lingkungan dibanding energi yang lain. Energi panas-bumi dapat menghasilkan

1.      Tenaga listrik langsung di lokasi,

2.      Dengan biaya relatif rendah,

3.      Tanpa mencemari lapisan udara, air, ataupun menciptakan limbah yang berbahaya.

4.      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.

5.      Limbah yang dihasilkan juga hanya berupa air sehingga tidak mengotori udara dan merusak atmosfer.

6.      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.

Ungkapan bahwa panas bumi tidak mencemari lingkungan disebabkan sebagian besar problem yang timbul dapat dikontrol atau dieliminasi, dan pencemaran ini lebih bersifar lokal. Meskipun demikian gas-gas yang terkandung, antara lain gas hidrogen sulfida (H2S), perlu mendapat perhatian.

Walau penggunaan energi panas-bumi dampak positifnya lebih menonjol untuk pembangkitan tenaga listrik, sebenarnya energi panas-bumi juga dapat memberikan dampak negatif terhadap lingkungan, seperti: polusi suhu, penurunan permukaan tanah, dan tumpang tindih lahan.