Artikel PLTP

INOVASITEKNOLOGI

PLTP

18010025 - Rendy Afriasnyah Nawawi18010060 - Faqih Alfaruq18010069 - M. Ikramurrasyid

Teknik Tenaga Listrik – STEI ITB2013

By

SEJARAH PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK PANAS BUMI DI DUNIA

Penemuan pembangkit listrik tenaga panas bumi

dimulai pada tahun 1904 di sebuah desa di

Larderello, Italia oleh Prince Piero Ginori Conti.

Prince Piero Ginori Conti menguji coba pembangkit

listrik tenaga panas bumi yang pertama dan

pembangkit tersebut berhasil menyalakan empat buah

bola lampu. Kemudian pada tahun 1911 pembangkit

listrik tenaga panas bumi komersial pertama

dibangun pula di situ. Pada tahun 1914, listrik

didistribusikan dari unit pembangkit sebesar 250

kW ke kota terdekat, Volterra dan Pomarance.

Pembangkit-pembangkit uji coba dibangun di Beppu,

Jepang dan di California, Amerika Serikat pada

tahun 1920, namun hingga tahun 1958 hanya Italia

satu-satunya pemilik industri pembangkit listrik

tenaga panas bumi.

Pada tahun 1958, Selandia Baru menjadi penghasil

listrik tenaga panas bumi terbesar kedua

setelah Pembangkit Wairakei dioperasikan. Wairakei

merupakan pembangkit pertama yang menggunakan

teknologi flash steam.

1

Pada tahun 1960, Pacific Gas & Electric Company

(PG&E) mulai mengoperasikan pembangkit listrik

tenaga panas bumi pertama di Amerika Serikat

di The Geysers, California. Turbin aslinya

bertahan hingga 30 tahun dan menghasilkan daya

bersih 11 megawatt. Kemudian setelah itu semakin

berkembang dan menjadi paling besar kapasitasnya,

yaitu 2800 MW.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi dengan sistem

siklus biner pertama kali diuji coba di Rusia dan

kemudian diperkenalkan ke Amerika Serikat pada

tahun 1981, akibat krisis energi tahun 1970-an dan

perubahan-perubahan penting dalam kebijakan

regulasi. Teknologi ini memungkinkan penggunaan

sumber panas yang bersuhu lebih rendah dari

sebelumnya. Pada tahun 2006, sebuah pembangkit

dengan sistem siklus biner di mata air panas

Chena, Alaska, Amerika Serikat mulai beroperasi,

menghasilkan listrik dari sumber dengan rekor suhu

terendah 57°C.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi sampai dengan

baru-baru ini hanya dapat dibangun pada sumber

panas bumi dengan suhu yang tinggi dan berada

dekat dengan permukaan tanah. Pengembangan

pembangkit dengan sistem siklus biner dan

2

peningkatan dalam teknologi pengeboran dan

penggalian memungkinkan dibuatnya Sistem Panas

Bumi yang Ditingkatkan (Enhanced Geothermal Systems)

dalam rentang geografis yang lebih besar. Proyek

demostrasi sudah beroperasi diLandau-Pfalz,

Jerman, and Soultz-sous-Forêts, Perancis,

sementara percobaan awal di Basel, Swiss

dibatalkan setelah mengakibatkan gempa bumi.

Proyek-proyek demonstrasi lainnya sedang dibangun

diAustralia, Inggris, dan Amerika

Serikat. Efisiensi termal pembangkit listrik

tenaga panas bumi pada umumnya rendah, berkisar

10-23%, karena fluida panas bumi bersuhu lebih

rendah dibandingkan dengan uap dari ketel uap.

Berdasarkan hukum termodinamika suhu yang rendah

ini membatasi efisiensi mesin kalor dalam

memanfaatkan energi saat menghasilkan listrik.

Panas sisa menjadi terbuang, kecuali jika dapat

dipergunakan langsung secara lokal, misalnya untuk

rumah kaca, kilang gergaji, atau sistem pemanasan

distrik. Efisiensi sistem tidak memengaruhi biaya

operasional sebagaimana pada pembangkit batubara

atau pembangkit bahan bakar fosil lainnya, namun

tetap berpengaruh terhadap kelangsungan hidup

pembangkit. Untuk dapat menghasilkan energi lebih

dari yang dipakai oleh pompa pembangkit,

3

dibutuhkan ladang panas bumi bersuhu tinggi dan

siklus termodinakmika khusus. Karena pembangkit

listrik tenaga panas bumi tidak bergantung pada

sumber energi yang berubah-ubah, seperti misalnya

tenaga angin atau surya, faktor

kapasitasnya (capacity factor) bisa cukup besar,

pernah ditunjukkan dapat mencapai hingga 96%.

Namun demikian, rata-rata global faktor kapasitas

pembangkit listrik tenaga panas bumi adalah 74,5%

pada tahun 2008 menurut IPCC.

TEKNOLOGI PEMBANGKIT YANG DIGUNAKAN SAAT INI

Pembangkit Uap Langsung (Direct-Steam Plants)

Pembangkit tipe tertua ini pertama kali digunakan

di Lardarello, Italia, pada 1904 dimana saat ini

masih berfungsi dengan baik. Di Amerika Serikat

pun direct-steam plants masih digunakan seperti yang

ada di Geysers, California Utara. PLTP sistem uap

langsung mengambil sumber uap panas dari bawah

permukaan. Sistem ini dipakai jika fluida yang

dikeluarkan melalui sumur produksi berupa fasa

uap. Uap tersebut yang langsung dimanfaatkan untuk

memutar turbin dan kemudian turbin akan mengubah

energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan

4

memutar generator untuk menghasilkan energi

listrik. Uap air yang keluar dari turbin akan

diembunkan oleh kondensor kemudian menjadi air dan

selanjutnya air tersebut diinjeksikan kembali ke

perut bumi melalui sumur injeksi.

Pembangkit Uap Terpisah (Flash-Steam Plants)

Pembangkit tipe Flash Steam merupakan pembangkit

yang paling umum digunakan. Pembangkit jenis ini

memanfaatkan reservoir panas bumi yang berisi air

dengan temperatur lebih besar dari 82°C. Air yang

sangat panas ini dialirkan ke atas melalui pipa

5

sumur produksi dengan tekanannya sendiri. Karena

mengalir keatas, tekanannya menurun dan beberapa

bagian dari air menjadi uap. Campuran uap dan air

yang didapatkan dari sumur produksi akan

dipisahkan terlebih dahulu antara uap dan air nya

di dalam separator. Uap ini kemudian akan

dialirkan untuk memutar turbin. Sisa air dan uap

yang terkondensasi kemudian disuntikkan kembali

melalui sumur injeksi kedalam reservoir, yang

memungkinkan sumber energi ini berkesinambungan

dan terbarui. Contoh dari Flash Steam Power

Plants adalah Cal-Energy Navy I flash geothermal power

plants di Coso Geothermal field, California, USA.

6

Jenis-jenis teknologi dari pembangkit Flash Steam

diantaranya adalah sebagai berikut:

1. Single Flash-Steam

Siklus ini digunakan apabila fluida dikepala

sumur dalam kondisi cair jenuh. Fluida

dialirkan ke sebuah flasher (tangki cetus)

agar menguap, banyaknya uap yang dihasilkan

tergantung dari tekanan flasher. Didalam flasher

tekanan diturunkan sehingga campuran 2 fasa

memperoleh tingkat kekeringan yang lebih

baik. Fraksi uap yang dihasilkan kemudian

dialirkan ke turbin dan fraksi cair di

injeksikan kembali kedalam tanah.

7

2. Double Flash-Steam

Pada sistem ini digunakan dua pemisahan

fluida yaitu separator dan flasher dan

digunakan komposisi 2 turbin, yaitu HP-turbin

dan LP-turbin yang disusun secara tandem

(ganda). Air yang keluar dari separator tidak

langsung di injeksikan kedalam tanah, tetapi

dimasukkan kedalam flasher dimana tekanan air

tersebut diturunkan lagi didalam flasher,

sehingga diperoleh tingkat kekeringan yang

8

lebih baik untuk memutar turbin tekanan

rendah (LP turbin). Contoh lapangan yang

menggunakan sistem konversi seperti ini

adalah Hatchobaru (Jepang), dan Kratla

(Iceland).

3. Triple Flash-Steam

Tipe ini menggunakan lebih banyak flasher

(tiga atau lebih) dengan menggunakan lebih

banyak titik-titik tekanan uap masukan pada

9

turbin/generator. Dengan demikian tiap-tiap

turbin/generator yang dipasang dapat

mensuplai daya listrik. Hal demikian

dimungkinkan apabila sumber geotermalnya

lebih dari satu sumur yang tersedia.

Pembangkit Siklus Biner (Binary-Cycle Plants)

Pembangkit ini menggunakan teknologi yang berbeda

dengan kedua teknologi sebelumnya yaitu dry

steam danflash steam. Pembangkit sistem Binary

dioperasikan dengan air pada temperatur lebih

rendah yaitu antara 107°-182°C. Pada pembangkit

ini air panas atau uap panas yang berasal dari

sumur produksi tidak pernah menyentuh turbin. Air

panas bumi digunakan untuk memanaskan apa yang

10

disebut dengan working fluid (biasanya senyawa

organik seperti isobutana, yang mempunyai titik

didih rendah) 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 Plants ini

sebenarnya merupakan sistem tertutup. Jadi tidak

ada yang dilepas ke atmosfer. Keunggulan dari

pembangkit tipe ini ialah dapat dioperasikan pada

suhu rendah yaitu 90-1750 oC. Contoh penerapan

teknologi pembangkit tipe ini ada di Mammoth

Pacific Binary Geo-thermal Power Plants di Casa

Diablo geothermal field, USA. Diperkirakan pembangkit

listrik panas bumi tipe ini akan semakin banyak

digunakan dimasa yang akan datang.

Pembangkit Hibrid (Combined-Cycle Plants)

11

Untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan

energi panas bumi di beberapa industri mulai

digunakan sistem pembangkit listrik dengan siklus

kombinasi. Fluida panas bumi dari sumur dipisahkan

fasa-fasanya dengan separator. Uap dari separator

dialirkan ke turbin I, dan setelah itu sebelum

fluida diinjeksikan kembali ke dalam reservoir,

fluida digunakan untuk memanaskan fluida

organik yang mempunyai titik didih rendah. Uap

dari fluida organik tersebut kemudian digunakan

untuk menggerakkan tubin ke II.

Tipe ini juga menggunakan bahan bakar fosil yang

berdasarkan termodinamika dengan meningkatkan

efisiensi ekspansi dalam turbin yang disebabkan

oleh uap kering alami dalam pembangkit hibrid

dibanding dengan ekspansi uap basah.

12

INOVASI TEKNOLOGI PADA PEMBANGKIT LISTRIK PANAS BUMI

Enchanced Geothermal Systems (EGS)

Meningkatnya kebutuhan energi dunia ditambah lagi

dengan semakin 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 geothermal 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 salahnya bila

kita bekerja sama dengan negara maju asalkan

kepentingan kita yang lebih dominan. Misalnya kita

bekerja sama dengan US Department of Energy (DOE)

13

untuk mendapat berbagai hasil riset mereka dalam

EGS.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi membutuhkan

sumber panas bersuhu tinggi yang hanya dapat

berasal dari jauh di bawah tanah. Panas tersebut

harus dibawa ke permukaan lewat sirkulasi fluida,

baik melalui saluran magma, mata air panas,

sirkulasi hidrotermal, sumur minyak, sumur bor,

atau gabungan dari contoh-contoh tersebut.

14

Sirkulasi ini terkadang muncul secara alami pada

tempat dimana kerak bumi tipis. Saluran magma

membawa panas dekat ke permukaan, dan mata air

panas membawanya ke permukaan. Jika tidak tersedia

mata air panas maka sumur harus dibor untuk

menjadi akuifer air panas. Jika jauh dari batas

lempeng tektonik, gradien panas bumi di sebagian

besar tempat adalah 25-30°C per kilometer

kedalaman, sehingga membuat sumur menjadi harus

beberapa kilometer dalamnya untuk dapat

membangkitkan listrik. Jumlah dan mutu sumber daya

panas yang dapat dipulihkan meningkat sebanding

dengan kedalaman pengeboran dan kedekatan dengan

batas lempeng tektonik. Pada tanah yang panas dan

kering, atau dimana tekanan air tidak memadai,

fluida dapat disuntikkan untuk merangsang

produksi. Pengembang akan menggali dua lubang di

calon lokasi, dan memecah batu di antara keduanya

dengan bahan peledak atau air bertekanan tinggi.

Kemudian memompakan air atau karbon dioksida cair

ke salah satu lubang galian, sehingga keluar di

lubang galian lainnya dalam bentuk gas. Pendekatan

ini disebut hot dry rock geothermal energy di

Eropa atau enhanced geothermal systems di Amerika

Utara. Pendekatan ini dapat menghasilkan potensi

yang jauh lebih besar dibandingkan dengan jika

15

dihubungkan secara konvensional ke akuifer alami.

Perkiraan potensi pembangkit listrik dari tenaga

panas bumi bervariasi dari 35-2000 GW tergantung

pada skala penanaman modal. Ini tidak termasuk

panas non-listrik yang dipulihkan oleh pembangkit

co-generation, pompa kalor panas bumi atau

penggunaan langsung lainnya.

Sebuah laporan tahun 2006 oleh Institut Teknologi

Massachusetts (MIT), yang mengikutsertakan potensi

dari sistem panas bumi yang ditingkatkan (enhanced

geothermal systems), memperkirakan bahwa investasi

sebesar 1 miliar dolar AS untuk penelitian dan

pengembangan selama 15 tahun lebih akan

memungkinkan tercapainya kapasitas pembangkitan

listrik sebesar 100 GW pada tahun 2050 di Amerika

Serikat saja. Laporan MIT memperkirakan bahwa

lebih dari 200 zettajoule (ZJ) akan dapat

dihasilkan, dengan potensi untuk ditingkatkan

hingga lebih dari 2.000 ZJ dengan perbaikan

teknologi - cukup untuk memenuhi kebutuhan energi

seluruh dunia saat ini selama beberapa milenium.

Saat ini sumur panas bumi jarang lebih dari 3 km

dalamnya. Taksiran tertinggi atas potensi sumber

daya panas bumi memperkirakan kedalaman sumur 10

km. Penggalian hingga mendekati kedalaman ini

16

sekarang sudah dapat dilakukan dalam industri

perminyakan, walaupun biayanya sangat mahal. Sumur

penelitian terdalam di dunia, Kola superdeep

borehole, dalamnya 12,3 km. Rekor tersebut baru-

baru ini sudah dapat ditiru oleh sumur minyak

komersial seperti sumur Z-12 milik Exxon di ladang

Chayvo, Sakhalin. Sumur dengan kedalaman lebih

dari 4 km umumnya menanggung biaya pengeboran

hingga puluhan juta dolar. Tantangan teknologinya

adalah untuk menggali lubang yang lebar dengan

biaya rendah dan untuk memecahkan volume batu yang

lebih banyak.

Enhanced geothermal systems (EGS) pada dasarnya

menginjeksikan air kedalam sumur untuk dipanaskan

dan dipomopa kembali keluar. Air diinjeksikan

dalam tekanan tinggi untuk melebarkaan celah batu

sebagai jalan aliran air. Teknik ini diadaptasi

dari teknik ekstraksi minyak dan gas. Walau

bagaimana pun, hal ini dilakukan dalam formasi

geologis pada kedalaman yang sangat dalam dan

tidak digunakan bahan kimia sehingga mengurangi

kemungkinan kerusakan lingkungan. EGS skala kecil

telah dibangun di Rhine Graben, Prancis dan Landau

& Insheim, Jerman.

17

Enhanced geothermal systems (EGS) menghasilkan energi

geothermal listrik tanpa membutuhkan konveksi

alami dari sumber hidrotermal sampai saat ini

geothermal power system hanya dapat dimanfaatkan

pada daerah yang memiliki sumber panas,

permeabilitas bebatuan yang besar, dan berisi air

dari permukaan yang ditutup oleh cap rock yang

dapat diekstrak enrginya.

DAFTAR PUSTAKA

[1] DiPippo, Ronald. Geothermal Power Systems. North Dartmouth, Massachusetts : University of Massachusetts Dartmouth.

[2] http://refginanda.blogspot.com/2013/04/sistem-pusat-listrik-tenaga-panas-bumi_26.html

[3] http://ilmuwanmuda.wordpress.com/2009/03/23/teknologi-geotermal/

[4] http://jendeladenngabei.blogspot.com/2012/11/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi.html

[5] http://joe-proudly-present.blogspot.com/2010/11/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi.html

18