Makalah Geothermal

7/16/2019 Makalah Geothermal

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-geothermal-5633855b90273 1/14

Makalah Geothermal

Pengertian Geothermal 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.

Energi panas bumi adalah energi yang diekstraksi dari panas yang tersimpan di dalam bumi.

Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet

ini diciptakan. Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan bumi.

Energi ini telah dipergunakan untuk memanaskan (ruangan ketika musim dingin atau air)

sejak peradaban Romawi, namun sekarang lebih populer untuk menghasilkan energi listrik.

Sekitar 10 Giga Watt pembangkit listrik tenaga panas bumi telah dipasang di seluruh dunia

pada tahun 2007, dan menyumbang sekitar 0.3% total energi listrik dunia.

Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat

area perbatasan lapisan tektonik.

Pangeran Piero Ginori Conti mencoba generator panas bumi pertama pada 4 July 1904 di area

panas bumi Larderello di Italia. Grup area sumber panas bumi terbesar di dunia, disebut The

Geyser, berada di California, Amerika Serikat. Pada tahun 2004, lima negara (El Salvador,

Kenya, Filipina, Islandia, dan Kostarika) telah menggunakan panas bumi untuk menghasilkan

lebih dari 15% kebutuhan listriknya.

Hubungan antara Geothermal dan Energi Panas Bumi.

Secara singkat geothermal 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.Menurut Undang-undang Nomor 27 Tahun 2003 tentang panas bumi, geothermal adalah

sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air dan batuan bersama mineral

http://tolulima.blogspot.com/2012/12/makalah-geothermal.html





ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu

sistem panas bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan. Panas bumi

mengalir secara kontinyu dari dalam bumi menuju kepermukaan yang manifestasinya dapat

berupa: gunung berapi, mata air panas, dan geyser.

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 1.100oC. 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.

Di dalam kulit bumi, ada kalanya aliran air berada dekat dengan batu-batuan panas yangtemperaturnya bisa mencapai 148°C. Air tersebut tidak menjadi uap (steam) karena tidak ada

kontak dengan udara. Bila air panas tersebut keluar ke permukaan bumi melalui celah atau

http://2.bp.blogspot.com/-u2mt_drte9M/UNMYC0vMHcI/AAAAAAAAAUg/LFtihlid5RY/s1600/attachment7.jpeg



retakan di kulit bumi, maka akan timbul air panas yang biasa disebut dengan hot spring. Air

panas alam (hot spring) ini biasa dimanfaatkan untuk kolam air panas dan banyak pula yang

sekaligus dijadikan tempat wisata.

Apabila air panas alam mengalami kontak dengan udara karena fraktur atau retakan, maka

semburan akan keluar melalui retakan tersebut dalam bentuk air panas dan uap panas (steam).

Air panas dan steam inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenagalistrik. Agar energi geotermal dapat dikonversi menjadi energi listrik, tentunya diperlukan

sebuah sistem pembangkitan listrik (power plants). Apabila air panas alam mengalami kontak

dengan udara karena fraktur atau retakan, maka semburan akan keluar melalui retakan

tersebut dalam bentuk air panas dan uap panas (steam). Air panas dan steam inilah yang

kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Agar energi geotermal

dapat dikonversi menjadi energi listrik, tentunya diperlukan sebuah sistem pembangkitan

listrik (power plants). Teknologi yang digunakan dalam pembangkit listrik ini adalah Dry

Steam Power plant, Flash Steam Power plant, dan Bynary-cycle Power Plant.

Pada prinsipnya, Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) sama dengan Pembangkit Listrik

Tenaga Panas bumi (PLTP). Yang membedakannya adalah pada PLTU uap dibuatdipermukaan menggunakan boiler, sedangkan pada PLTP uap berasal dari reservoir panas

bumi. Pembangkit yang digunakan untuk merubah panas bumi menjadi tenaga listrik secara

umum mempunyai komponen yang sama dengan power plant lain yang bukan berbasis panas

bumi, yaitu terdiri dari generator, heat exchanger, chiller, pompa, dsb.

Seperti halnya pencarian bahan tambang yang lain, untuk sampai kepada tahap produksi perlu

dilakukan survei atau eksplorasi. Cara untuk memperoleh sumber panas bumi adalah dengan

eksplorasi yang harus dilakukan dalam beberapa tahap. Tahapan survei eksplorasi sumber

panas bumi adalah seperti berikut:

Survei pendahuluan dengan interpretasi dan analisa foto udara dan citra satelit

Kajian kegunungapian atau studi volkanologiPemetaan geologi dan strutur geologi

Survei geokimia

Survei geofisika

Pemboran eksplorasi

Faktor penting yang sangat mempengaruhi keberhasilan produksi tenaga listrik dari energi

panas bumi adalah besarnya gradien geotermal serta besarnya panas yang dihasilkan. Semakin

besar gradien geotermal maka akan semakin dangkal sumur produksi yang dibutuhkan, dan

semakin tinggi temperatur yang dapat ditangkap sampai ke permukaan, maka akan semakin

mengurangi biaya produksi di permukaan.

Energi panas bumi dapat menyediakan sumber tenaga yang bersih dan terbarukan serta dapat

memberikan keuntungan yang signifikan. Emisi energi panas bumi tak mengandung polutan

kimiawi atau tak mengeluarkan limbah dan hanya mengandung sebagian besar air yang

diinjeksikan kembali kedalam bumi. Energi panas bumi adalah sumber tenaga yang andal

yang dapat mengurangi kebutuhan impor bahan bakar fosil. Panas bumi juga dapat terbarukan

karena praktis sumber panas alami dari dalam bumi tidak ada batasnya.

Beberapa keunggulan sumber energi panas bumi adalah:

Menyediakan tenaga listrik yang andal dengan pembangkit yang tidak memakan tempatTerbarui dan berkesinambungan

Memberikan tenaga beban dasar yang konstan



Memberikan keuntungan ekonomi secara lokal

Dapat dikontrol secara jarak jauh

Tersedia melimpah

Nyaris tanpa polusi

Menghasilkan karbon dioksida 65 kali lebih kecil dari batubara

Faktor yang masih menghambat perkembangan industri listrik tenaga panas bumi di Indonesiaantara 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.

Menurut Direktorat Inventarisasi Sumber Daya Mineral (DIM), saat ini diperkirakan total

potensi energi panas bumi Indonesia sebesar 27000 MW.Potensi ini setara dengan 40% dari

cadangan panas bumi dunia. Lokasi panas bumi di Indonesia tersebar di 252 tempat mengikuti jalur gunung api yang membentang dari Sumatra, Jawa, Nusa Tenggara, Sulawesi sampai

Maluku. Dari 252 lokasi panas bumi yang ada, baru 31% yang telah dilakukan survei secara

rinci. Sehingga jumlah potensi tersebut akan berubah sesuai dengan hasil survey

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 yangkita 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 sebelumdigunakan untuk menggerakkan 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 inimaka 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 :

1. Dapur magma sebagai sumber panas bumi

2. Kondisi hidrologi

3. Manifestasi panas bumi

4. Reservoir

5. 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 susunankimiawi 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 :

1. 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 besarankeluaran energi panas (thermal energy output) dari reservoir di bawah permukaan.



2. 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.

3. Travertin, adalah jenis karbonat yang diendapkan di dekat atau permukaan; ketika air

meteorik yang sedang bersirkulasi sepanjang bukaan-bukaan struktur mengalami pemanasanoleh 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.

4. 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 :

1. Entalpi rendah, mempunyai batas suhu <125oC dengan rapat daya spekulatif 10 MW/km2dan konversi energi 10%.

2. Entalpi sedang, mempunyai kisaran suhu 125 ? 225oC dengan rapat daya spekulatif 12,5

MW/km2 dan konversi energi 10%.

3. Entalpi tinggi, mempunyai batas suhu >225oC dengan rapat daya spekulatif 15 MW/km2

dan konversi energi 15%.

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 :

1. Spekulatif, dicirikan oleh terdapatnya manifestasi panas bumi aktif dimana luas reservoir

dihitung dari data geologi yang tersedia dan rapat dayanya berdasarkan asumsi.

2. 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 berdasarkangeotermometer.



Kriteria cadangan terdiri dari :

1. 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.

2. Mungkin, dibuktikan oleh sebuah sumur eksplorasi yang berhasil dimana estimasi luas danketebalan reservoir didasarkan pada data sumur dan hasil penyelidikan ilmu kebumian rinci

terpadu. Parameter batuan, fluida dan suhu reservoir diperoleh dari pengukuran langsung

dalam sumur.

3. 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.

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

Metoda estimasi volumetrik dibagi menjadi 3 yaitu :

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 suatureservoir, 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)

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. Efisiensi

termal dari pembangkit listrik tenaga panas bumi cenderung rendah karena fluida panas bumi

berada pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan dengan uap atau air mendidih.

Berdasarkan hukum termodinamika, rendahnya temperatur membatasi efisiensi dari mesin

kalor dalam mengambil energi selama menghasilkan listrik. Sisa panas terbuang, kecuali jika

bisa dimanfaatkan secara lokal dan langsung, misalnya untuk pemanas ruangan. Efisiensi

sistem tidak mempengaruhi biaya operasional seperti pembangkit listrik tenaga bahan bakar

fosil.

Energi panas bumi pada umumnya harus di konversikan terlebih dahulu menjadi tenaga

listrik. Uap air yang dimiliki sumur panas bumi memiliki tekanan tinggi yang di pergunakan

untuk memutar turbin generator listrik. Dalam bentuk aslinya, energi panas bumi yang berupa

uap air bertekanan tinggi, tidak mungkin di transportasikan seperti halnya BBM atau gas.

Baru setelah di konversikan menjadi tenaga listrik, bentuk energi yang seperti ini dapat di

alirkan ke tempat-tempat yang jauh melalui jaringan transmisi listrik.

Konversi ini dilaksanakan dalam pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP) dimana tenaga

uap panas bumi di gunakan untuk memutar turbin generator listrik. Secara garis besar sifat



panas bumi ini dapat dikelompokan menjadi dua, yaitu jenis dominasi uap dan dominasi air.

Agar dapat dimanfaatkan secara ekonomis, sumber panasbumi harus memenuhi berbagai

persyaratan antara lain:

Memiliki suhu yang relative tinggi (minimal 2300 )

Bertekanan uap yang cukup besar (minimal 35 atmosfir)

Mempunyai volume uap yang cukup banyak (10 ton/jam setara dengan 1000 KW listrik)

Kedalamanya tidak melebihi 2500 meter

Fluidanya tidak bersifat korosif

Lokasinya sesuai dengan kepentingan konsumen

Kekayaan alam Indonesia memang melimpah ruah, dari mulai sumber daya alam sampai

sumber daya mineral semua tersedia. Sumber daya mineral yang melimpah di negara tercinta

ini antara lain emas, tembaga, platina, nikel, timah, batu bara, migas, dan panas bumi. Untuk

mengelola panas bumi (geothermal) Pertamina telah membentuk PT Pertamina Geothermal

Energy, Desember 2006 yang lalu. Geothermal adalah salah satu kekayaan sumber daya

mineral yang belum banyak dimanfaatkan. Salah satu sumber geothermal kita yang berpotensi

besar tetapi belum dieksploitasi adalah yang ada di Sarulla, dekat Tarutung, Sumut. Sumber

panas bumi Sarulla bahkan dikabarkan memiliki cadangan terbesar di dunia.

Saat ini panas bumi (geothermal) mulai menjadi perhatian dunia karena energi yang

dihasilkan dapat dikonversi menjadi energi listrik, selain bebas polusi. Beberapa pembangkit

listrik bertenaga panas bumi telah terpasang di manca negara seperti di Amerika Serikat,Inggris, Perancis, Italia, Swedia, Swiss, Jerman, Selandia Baru, Australia, dan Jepang.

Amerika saat ini bahkan sedang sibuk dengan riset besar mereka di bidang geothermal dengan

nama Enhanced Geothermal Systems (EGS). EGS diprakarsai oleh US Department of Energy

(DOE) dan bekerja sama dengan beberapa universitas seperti MIT, Southern Methodist

University, dan University of Utah. Proyek ini merupakan program jangka panjang dimana

pada 2050 geothermal meru-pakan sumber utama tenaga listrik Amerika Serikat. Program

EGS bertujuan untuk meningkatkan sumber daya geothermal, menciptakan teknologi ter-baik

dan ekonomis, memperpanjang life time sumur-sumur produksi, ekspansi sumber daya,

menekan harga listrik geothermal menjadi seekono-mis mungkin, dan keunggulan lingkungan

hidup. Program EGS telah mulai aktif sejak Desember 2005 yang lalu.

Terjadinya Lumpur Panas dan Panas Bumi

Untuk memahami bagaimana panas bumi terbentuk, kita bisa analogikan bumi ini dengan

telur ayam yang direbus. Bila telur rebus tadi kita belah, maka kuning telurnya itu dapat kita

pandang sebagai perut bumi. Kemudian putih telur itulah lapisan-lapisan bumi, dan kulitnya

itu merupakan kulit bumi. Di bawah kulit bumi, yaitu lapisan atas merupakan batu-batuan dan

lumpur panas yang disebut magma. Magma yang keluar ke permukaan bumi melalui gunung

disebut dengan lava.

Setiap 100 meter kita turun ke dalam perut bumi, temperatur batu-batuan cair tersebut naik

sekitar 30 C. Jadi semakin jauh ke dalam perut bumi suhu batu-batuan maupun lumpur akanmakin tinggi. Bila suhu di permukaan bumi adalah 270 C maka untuk kedalaman 100 meter

suhu bisa mencapai sekitar 300 C. Untuk kedalaman 1 kilometer suhu batu-batuan dan lumpur



bisa mencapai 57-600 C. Bila kita ukur pada kedalaman 2 kilometer suhu batuan dan lumpur

bisa mencapai 1200 C atau lebih. Lebih panas dari air rebusan yang baru mendidih. Bahkan

bila lumpur ini menyembur keluar pun masih tetap panas. Hal seperti inilah yang terjadi di

Sidoarjo dan sekitarnya dimana lumpur panas masih menyembur.

Di dalam kulit bumi ada kalanya aliran air dekat sekali dengan batu-batuan panas di mana

suhu bisa mencapai 1480C. Air tersebut tidak menjadi uap (steam) karena tidak ada kontak dengan udara. Bila air panas tadi bisa keluar ke permukaan bumi karena ada celah atau terjadi

retakan di kulit bumi, maka timbul air panas yang biasa disebut dengan hot spring. Air panas

alam (hot spring) ini biasa dimanfaatkan sebagai kolam air panas, dan banyak pula yang

sekaligus menjadi tempat wisata. Di Indonesia banyak juga air panas alami yang

dimanfaatkan sebagai sarana pemandian dan tempat wisata seperti Ciater, Cipanas-Garut,

Sipoholon dan Desa Hutabarat di Tarutung, Lau Debuk-debuk di Tanah Karo, dan beberapa

tempat lainnya di penjuru tanah air.

Kadang-kadang air panas alami tersebut keluar sebagai geyser. Di Amerika sekitar 10.000

tahun yang lalu suku Indian mengguna-kan air panas alam (hot spring) untuk memasak, di

mana daerah sekitar mata air tersebut adalah daerah bebas (netral). Beberapa sumber air panasdan geyser malah dikeramatkan suku Indian pada masa lalu seperti California Hot Springs dan

Geyser di daerah wisata Napa, Cali-fornia. Saat ini panas alam bahkan digunakan sebagai

pemanas ruangan di kala musim dingin seperti yang terdapat di San Bernardino, Cali-fornia

Selatan. Hal yang sama juga dapat kita temui di Islandia (country of Iceland) dimana gedung-

gedung dan kolam renang dipanaskan dengan air panas alam (hot spring) yang kadang kala

disebut dengan geothermal hot water.

Selain sebagai pemanas, panas bumi ternyata dapat juga mengha-silkan tenaga listrik. Di atas

telah di-sebutkan bahwa air panas alam ter-sebut bila bercampur dengan udara karena terjadi

fraktur atau retakan maka selain air panas akan keluar juga uap panas (steam). Air panas dan

steam inilah yang kemudian dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit tenaga listrik. Agar panas bumi (geothermal) tersebut bisa dikonversi menjadi ener-gi listrik tentu diperlukan

pembangkit (power plants).

Reservoir panas bumi biasanya diklasifi-kasikan ke dalam dua golongan yaitu yang ber-suhu

rendah (low temperature) dengan suhu <1500 C dan yang bersuhu tinggi (high tempera-ture)

dengan suhu diatas 1500C. Yang paling baik untuk digunakan sebagai sumber pem-bangkit

tenaga listrik adalah yang masuk kate-gori high temperature. Namun dengan perkem-bangan

teknologi, sumber panas bumi dengan kategori low temperature juga dapat digunakan asalkan

suhunya melebihi 500 C.

Pembangkit (power plants) untuk pembang-kit listrik tenaga panas bumi dapat beroperasi

pada suhu yang relatif rendah yaitu berkisar antara 122 s/d 4820 F (50 s/d 2500 C). Banding-

kan dengan pembangkit pada PLTN yang akan beroperasi pada suhu sekitar 10220 F atau

5500 C. Inilah salah satu keunggulan pembangkit listrik geothermal. Keuntungan lainnya

ialah bersih dan aman, bahkan geothermal adalah yang terbersih dibandingkan dengan nuklir,

minyak bumi dan batu bara.

Pembangkit yang digunakan untuk meng-konversi fluida geothermal menjadi tenaga listrik

secara umum mempunyai komponen yang sama dengan power plants lain yang bukan

berbasis geothermal, yaitu terdiri dari gene-rator, turbin sebagai penggerak generator, heat

exchanger, chiller, pompa, dan sebagainya. Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit panas bumi (geothermal power plants) yang dapat mengkonversi panas bumi



menjadi sumber daya listrik, yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. Ketiga macam

teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.

1. Dry Steam Power Plants

Pembangkit tipe ini adalah yang pertama kali ada. Pada tipe ini uap panas (steam) lang-sung

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 per-tama 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 dapatdigunakan sebagai sumber pembangkit Flash Steam Power Plants. Fluida panas tersebut

dialir-kan kedalam tangki flash yang tekanannya lebih rendah sehingga terjadi uap panas

secara cepat. Uap panas yang disebut dengan flash inilah yang menggerakkan turbin untuk

meng-aktifkan generator yang kemudian menghasil-kan listrik. Sisa panas yang tidak terpakai

ma-suk kembali ke reservoir melalui injection well. Con-toh dari Flash Steam Power Plants

adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal power plants di Coso Geothermal field,

California, USA.

3. Binary Cycle Power Plants (BCPP)

http://2.bp.blogspot.com/-PCA4HBsc9T4/UNMYse1eM5I/AAAAAAAAAU0/maQiaR3eNTg/s1600/attachment11.jpeg

http://2.bp.blogspot.com/-SvY1KJdo_ss/UNMYYesjoJI/AAAAAAAAAUs/iaUp0qpUkV4/s1600/attachment9.jpeg

http://2.bp.blogspot.com/-PCA4HBsc9T4/UNMYse1eM5I/AAAAAAAAAU0/maQiaR3eNTg/s1600/attachment11.jpeg

http://2.bp.blogspot.com/-SvY1KJdo_ss/UNMYYesjoJI/AAAAAAAAAUs/iaUp0qpUkV4/s1600/attachment9.jpeg



BCPP menggunakan teknologi yang berbeda dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu dry

steam dan flash steam. Pada BCPP air panas atau uap panas yang berasal dari sumur pro-

duksi (production well) tidak pernah menyentuh turbin. Air panas bumi digunakan untuk

memanaskan apa yang disebut dengan working fluid pada heat exchanger. Working fluid

kemu-dian menjadi panas dan menghasilkan uap berupa flash. Uap yang dihasilkan di heat

exchanger tadi lalu dialirkan untuk memutar turbin dan selanjutnya menggerakkan genera-tor 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 ren-dah yaitu 90-1750C. Contoh

pene-rapan teknologi tipe BCPP ini ada di Mammoth Pacific Binary Geo-thermal Power

Plants di Casa Di-ablo geothermal field, USA. Diper-kirakan pembangkit listrik panas bumi

BCPP akan semakin banyak digunakan dimasa yang akan datang.

Masa Depan Listrik PanasBumi

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. Program EGS (enhanced geothermal systems) yang

dilakukan Amerika Serikat misalnya, adalah suatu program besar-besaran untuk menjadikan

geothermal sebagai salah satu primadona pembangkit listrik pada 2050 yang akan datang.

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. Untuk mempermudah pelaksanaannya tidak ada sa-lahnya bila kita bekerja sama dengan negara maju asalkan

kepentingan kita yang lebih dominan. Misalnya kita bekerja sama dengan US Department of

Energy (DOE) untuk men-dapat berbagai hasil riset mereka dalam EGS.• (Gilbert Hutauruk –

SBTI-Direktorat Umum & SDM).

Keuntungan Tenaga Panas Bumi

1. 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.

http://3.bp.blogspot.com/-0nue3ZXDlv4/UNMY5EzHE5I/AAAAAAAAAU8/QRE0HBgdkfg/s1600/attachment13.jpeg



2. 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. Untuk itu, perusahaan melakukan

kajian guna memastikan pemanfaatan drill cutting tersebut tidak akan merusak kualitas

lingkungan. Limbah drill cutting dapat dimanfaatkan untuk saluran drainase, blok beton, dan

batako. Produk tersebut dipilih karena telah mengalami proses solidifikasi sehingga aman

lingkungan. Komposisi campuran untuk memperoleh produk yang memenuhi SNI juga telahdiupayakan.

Permasalahan dengan pembuatan PLTPB ini adalah anatar lain :

1. 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.

2. Untuk mencapai pnas bumi yang dapat dieksploitasi diperlukan pengeboran pada suhu

tinggi dan biasanya batuan keras.

3. Air panas dari geothermal kadang kadang bisa habis karena dieksploitasi. Ada pengalaman

dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, ternyata setelah beroparasi beberapa tahunternyata 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.

Makalah Geothermal

Documents

Transcript of Makalah Geothermal