Ilham Akbar (09/283874/TK/35175)

Dio Masera (09/284319/TK/35242)

Helmi Ainun Naim (09/284320/TK/34243)

Rekayasa Peningkatan Efesiensi Energi Panas Bumi

Energi geothermal (dari bahasa Yunani; geo = bumi, thermal = panas) memanfaatkan

panas dari beberapa sumber, yaitu air panas atau reservoir uap yang terletak jauh di dalam

perut bumi dan diakses dengan mengebor; reservoir geothermal yang dekat dengan

permukaan bumi; dan geothermal dangkal dengan suhu berkisar 10° - 16° C.

Sumber energi panas bumi yang tersebar luas hampir di seluruh kepulauan Indonesia

tersebut, ada yang memiliki entalpi tinggi, sedang maupun rendah, Menurut diagram Lindall

(D.N. Anderson, 1979), surnber energi yang memiliki entalpi tinggi (temperatur ≥ 200° C)

pemanfaatannya adalah untuk pembangkit listrik. Sedangkan yang memiliki entalpi sedang

hingga rendah (temperatur ≤ 200°C) dapat dimanfaatkan sebagai balneotherapy.

Terdapat beberapa metode untuk meningkatkan efesiensi panas bumi, diantaranya

adalah:

Pemanfaatan Langsung (Direct Use)

Pemanfaatan secara langsung energi geothermal adalah dengan menggunakan panas yang

dihasilkan tanpa melalui proses konversi energi. Pemanfaatan secara langsung energi

geothermal dilakukan dengan pengeboran reservoir geothermal untuk mendapatkan air panas

dengan laju yang konstan. Air panas yang dihasilkan dinaikkan melalui sebuah sumur dan

menggunakan sistem pemipaan, sebuah heat exchanger, pengatur aliran kemana panas

tersebut akan digunakan. Sistem pembuang juga diperlukan untuk menginjeksikan air dingin ke

bawah tanah atau membuangnya di permukaan. Ada beberapa macam usaha untuk

memanfaatkan energi panasbumi secara langsung selain untuk pembangkit listrik. Pemanfaatan

langsung dari energi ini digunakan di lebih dari 40 negara di dunia dan air panas dari sumber

panasbumi ini menyuplai energi sampai dengan 11.000 MW. Sementara itu di 35 negara

selebihnya menggunakan air panas dari sumber panasbumi untuk keperluan mandi.

Gambar di bawah (Diagram Lindal) menunjukkan berbagai macam jenis pemanfaatan energi

panasbumi secara langsung berdasarkan suhu fluida panasbumi yang ada. Banyak bidang usaha

dan kegiatan manusia yang dapat disokong oleh energi panasbumi. Peran ini akan terus

meningkat melihat kecenderungan makin berkurangnya jenis energi fosil dan konvensional.

Sampai saat ini pemanfaatan panasbumi sudah banyak dilakukan, terutama di negara-

negara maju. Beberapa pemanfaatan energi panasbumi selain untuk listrik yang sudah banyak

dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Kegiatan pertanian.

2. Pemanas ruangan.

3. Pendingin ruangan.

4. Budidaya perikanan.

5. Penggunaan untuk aplikasi industri.

Hingga saat ini di Indonesia, selain untuk kolam renang, fluida panasbumi belum dimanfaatkan

untuk sektor non-listrik secara optimal, akan tetapi di masa datang fluida panasbumi dapat

digunakan untuk pengeringan teh, kopra, tembakau dan hasil pertanian lainnya, juga untuk

pengeringan kayu, dan industri.

Organic Rankine Cycle (ORC)

Peningkatan efesiensi energi panas bumi pada suatu pembangkit listrik dapat

menggunakan Organic Rankine Cycle (ORC). Metode tersebut merupakan modifikasi dari siklus

Rankine konvensional dimana refrigeran digunakan sebagai fluida kerja untuk menghasilkan energi

listrik adalah salah satu contoh model yang memanfaatkan energi terbuang (waste energy)

seperti gas buang PLTG, PLTD maupun sumber panas bumi. Sistem ini menggunakan

temperatur dan tekanan rendah untuk menghasilkan uap refrigeran yang digunakan dapat

menggerakkan turbin yang selanjutnya akan mampu menghasilkan energi listrik.

Sistem ini terdiri dari empat komponen utama yaitu evaporator, turbin uap, kondensor,

dan pompa. Mekanisme kerjanya menggunakan Fluida kerja yang dipompa menuju evaporator

untuk membangkitkan uap. Uap tersebut digunakan untuk menggerakkan turbin uap yang

selanjutnya dapat menghasilkan energi listrik. Uap hasil ekspansi turbin dikondensasi dan

dialirkan oleh pompa kembali ke evaporator. Demikian sistem ini terjadi secara kontinyu.

Sistem ini hanya memerlukan temperatur dan tekanan rendah untuk menghasilkan uap

refrigerant yang digunakan untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi listrik.

Disamping itu sistem ini tidak memerlukan furnace sebagai tempat pembakaran bahan bakar

yang dapat menghasilkan emisi gas buang sehingga dapat menimbulkan polusi udara. Maka

dengan menggunakan system Organic Rankine Cycle (ORC), dapat menggunakan berbagai

macam sumber panas seperti panas bumi yang temperatur rendah ( 90-1600 C ). Instalasi sistem

Organic Rankine Cycle (ORC) dapat dilihat pada Gambar di bawah:

Dengan siklus rankine organik dapat yang dapat menggunakan suhu panas rendah yaitu

lebih rendah dari 100 derajat celcius (+80 derajat) . Sementara untuk fluida kerja yang dipakai

dalam siklus rankine organik haruslah memenuhi aspek keamanan lingkungan dan keamanan

dalam penggunaannya yakni nilai potensi pemanasan global dan penipisan lapisan ozon yang

dapat ditimbulkan, serta kemudahan dalam mendapatkan nya. Untuk itu perlu dipilih fluida

kerja yang optimal. Tabel berikut menunjukkan beberapa cairan organik yang dapat digunakan

sebagai fluida kerja yang telah memenuhi standar keamanan lingkungan.

Fluida yang digunakan untuk pembangkitan siklus ORC dari golongan CFC, yaitu

refrigerant R-12. CFC R-12 sangat efisien dan diklasifikasikan sebagai A1 (toksisitas rendah -

tidak ada propagasi api). Serta dari golongan HCFC dipilih refrigerant R-134a dan R-152a. HCFC

digunakan dalam proses kompresi uap untuk semua jenis kompresor. HCFC R-134a dan R-152a

efisien sehingga diklasifikasikan sebagai B1 (toksisitas lebih tinggi - tidak ada propagasi api).

Berikut adalah tabel penggunaan jenis refrigerant untuk sistem ORC.

Untuk mempermudah penganalisaan termodinamika siklus ini, proses-proses

diatas dapat di sederhanakan dalam diagram T-S berikut :

Dari diagram T-S diatas dapat dilihat bahwa untuk siklus rankine organik fluida kerja

dipanaskan pada suhu dibawah 1000 C ( 850C ) di evaporator berbeda dengan siklus rankine

konvensional yang fluida kerja nya dipanaskan hingga mencapai suhu 1000 C, hal ini tentunya

dapat menyebabkan berkurang nya energi untuk memanaskan fulida hingga menghasilkan uap.

Berdasarkan diagram diatas terdapat 4 proses dalam siklus Rankine organik :

Proses 1: Fluida organik dipompa ke evaporator dari bertekanan rendah ke

tekanan tinggi dalam bentuk cair. Proses ini membutuhkan sedikit input

energi.

Proses 2: Fluida organik cair masuk ke evaporator di mana fluida dipanaskan

hingga menjadi uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh

desuperheating.

Proses 3: Uap desuperheating bergerak menuju turbin yang berfungsi memutar

generator yang menghasilkan energi listrik. Hal ini mengurangi

temperatur dan tekanan uap.

Proses 4: Uap basah memasuki kondensor di mana uap diembunkan dalam

tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.

Dalam siklus Rankine ideal, pompa dan turbin adalah isentropic Maka

analisa pada masing-masing proses pada siklus untuk tiap satu-satuan massa dapat

ditulis sebagai berikut:

o Desain Organic Rankine Cycle (ORC) untuk refrigerant R-12

o Desain Organic Rankine Cycle (ORC) untuk refrigerant R-134a

Daftar Pustaka

1. http://thegoldenjubilee.blogspot.com/2011/07/pemanfaatan-langsung-energi-panas-

bumi.html diakses tanggal 28 September 2012

2. http://www.greenpeace.org/seasia/id/campaigns/perubahan-iklim-global/Energi-

Bersih/geothermal/ diakses tanggal 28 September 2012

3. http://www.planethijau.com/mod.php?

mod=informasi&op=viewinfo&intypeid=4&infoid=8 diakses tanggal 28 September 2012

4. http://www.sdm.kiev.ua/eng/refregerants/appendix20.html diakses tanggal 28

September 2012

5. http://webcache.googleusercontent.com/search?

q=cache:LUFAezsHDn0J:repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/26312/4/Chapter

%2520I.pdf+&hl=id&gl=id diakses tanggal 28 September 2012