Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (7)
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
ENERGI GEOTHERMAL
Pengertian energy geothermal adalah energi sumber daya alam berupa fluida panas dan atau uap
yang terbentuk pada reservoir di dalam bumi melalui pemanasan air bawah permukaan oleh
batuan beku panas.
Pentingnya mengembangkan energi panas bumi
Kebutuhan energi (listrik) terus meningkat
Keterbatasan dan menurunnya cadangan energi fosil (migas, batubara)
Potensi panasbumi sangat besar (27.000 MW), pemanfaatannya belum optimal (3%)
Terbaharui secara alami (renewable)
Ramah lingkungan (emisi gas sangat rendah, tidak ada limbah cair)
Pengembangan energi panasbumi akan menguragi ketergantungan pada sumber energi
fosil (migas)
TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Dry Steam Plants
Ini cara
pertama yang digunakan. Uap air bawah tanah secara langsung digunakan untuk
memutar turbin.
Flash
Cara
Steam Plants
ini adalah yang paling
umum. Sistem menarik air panas bertekanan tinggi ke permukaan. Air kemudian diangkut
ke kamae bertekanan rendah sehongga menghasilkan uap air yang kemudian memutar
turbin. Uap air dan air sisa diinjeksikan kembali ke dalam tanah
Binary Cycle Plants
Sistem ini memanfaatkan pertukaran panas antara air panas bawah permukaan ke cairan
organic yang memiliki titik didih lebih rendah. Uap yang dihasilkan digunakan untuki
memutar turbin. Sistem ini memanfaatkan uap yang suhunya lebih rendah dan
menghasilkan emisi lebih rendah dari Flash Steam Plants (2500 F – 3600 F).
Hot Dry Rocks
Model paling sederhana menggunakn satu sumur injeksi dan dua sumur produksi. Air
dingin bertekanan diinjeksikan ke batuan panas di bawag permukaan. Selanjutnya air
dengan temperature tinggi dibawa ke permukaan melalui sumur produksi
PRINSIP KERJA DARI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Apabila fluida panas bumi keluar dari kepala sumur sebagai campuran fluida dua fasa
(fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini
dimungkinkan dengan melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan
dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke
turbin. Apabila sumber daya panas bumi mempunyai temperatur sedang, fluida panas bumi
masih dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik dengan menggunakan pembangkit listrik
Siklus binari (binary plant). Dalam siklus pembangkit ini, fluida sekunder ((isobutane,
isopentane or ammonia) dipanasi oleh fluida panasbumi melalui mesin penukar kalor atau heat
exchanger.. Dalam siklus pembangkit ini, fluida dipanasi oleh panas bumi melalui mesin penukar
kalor atau heat exchanger. Fluida menguap pada temperature lebih rendah dari temperature titik
didih air pada tekanan yang sama. Fluida mengalir ke turbin dan setelah dimanfaatkan
dikondesasikan sebelum dipanaskan kembali oleh fluida panas bumi. Siklus tetutup dimana
fluida panas bumi tidak diambil masanya tetapi hanya panasnya saja yang diekstraksi oleh fluida
kedua, sementara fluida panas bumi diinjeksikan kembali kedalam reservoir. Setelah energy
panas diubah menjadi energy listrik, fluida dikembalikan ke bawah permukaan (reservoir)
melalui sumur injeksi. Penginjeksian air kedalam reservoir merupakan suatu keharusan untuk
menjaga keseimbangan masa sehingga memperlambat penurunan tekanan reservoir dan
mencegah terjadinya subsidence. Penginjeksian kembali fluida panas bumi setelah fluida tersebut
dimanfaatkan untuk pembangkit listtrik, serta adanya recharge (rembesan) air permukaan,
menjadikan energu panas bumi sebagai energy. Pembangkit (power plants) untuk pembangkit
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.
HUBUNGAN
ANTAR
VARIABEL
FISIS
DARI
PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Hubungan variabel fisis yang ada (temperatur dan entropi) digambarkan dalam diagram
T-s atau yang sering dikenal dengan nama siklus rankine.
Titik 1 merupakan keadaan fluida yang datang dari sumur produksi. Fluida datang dari
sumur produksi adalah fluida dua fasa (campuran uap dan air0 dengan kandungan air sangat
tinggi (lebih dari 90%). Untuk mendapatkan fraksi uap yang lebih banyak maka tekanan fluida
diturunkan. Proses ini dikenal juga dengan nama flashing. Pada proses flashing temperatur
fluida turun bersamaan dengan penurunan tekanan, entalpi tetap, entropi naik dan jumlah fraksi
uap meningkat.
Titik 2 merupakan keadaan fluida yang berada pada separator (alat pemisah uap dan air).
Fluida telah mengalami flashing atau penurunan tekanan dan temperatur. Terlihat pada diagram
T-s bahwa pada titik 2 merupakan fluida dua fasa dengan kandungan fasa uap lebih banyak
daripada kandungan fasa cair. Pada titik ini dilakukan pemisahan uap dan cair. Fasa uap
diteruskan menuju ke turbin untuk memutar rotor turbin. Sedangkan fasa cair diinjeksikan
kembali ke sumur injeksi.
Titik 3 merupakan keadaan uap yang sudah terpisah dari uap. Seperti yang dijekaskan
sebelumnya, fasa cair ini diinjeksikan kembali ke sumur injeksi.
Titik 4 merupakan keadaan uap yang telah terpisah dari fasa cair. Seperti yang dijelaskan
sebelumnya fasa ini diteruskan menuju ke turbin. Adanya penurunan tekanan (pressure drop)
pada sepanjang pipa alir dari separator menuju ke turbin menyebabkan titik 4 tidak segaris
dengan titik 2. Seandainya tidak ada pressure drop maka titik 2 dan titik 4 akan segaris.
Titik 5 merupakan titik keluar dari turbin. Titik ini sekaligus titik masuknya fluida ke
kondenser. Adanya rugi-rugi daya ketika uap memutar turbin seperti head loss akibat gesekan
antar komponen, menyebabkan entropi keluar turbin lebih besar dibanding entropi saat masuk
turbin. Andaikan proses ini ideal, maka entropi keluar turbin akan sama dengan entropi masuk
turbin (isentropic). Atau titik keluar turbin akan jatuh pada titik 5s. Semakin mendekati
isentropic proses ini maka akan semakin tinggi efisiensi yang diperoleh.
Titik 6 merupakan titik masuknya fluida ke kondenser. Fluida yang keluar dari turbin
merupakan fluida dua fasa dengan komposisi fasa uap 80% dan fasa cair 20%. Agar menjadi fasa
cair semua maka fluida perlu dikondensasi melalui kondenser. Lalu dari kondenser fasa cair akan
diinjeksikan lagi ke sumur injeksi.
Titik 7 Merupakan proses penguapan yang terjadi pada menara pendingin yang terjadi
saat adanya perpindahan panas setelah fluida melewati kondenser. Terlihat pada diagram T-s titik
7 merupakan fasa uap semua.
DIAGRAM BLOK/SISTEM KERJA DARI PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA PANAS BUMI
Diagram blok proses pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Skema Proses Pemanasan Air oleh Fluida Panas Bumi dan Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)
KINERJA DARI SISTEM (EFISIENSI) PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
PANAS BUMI
Efisiensi merupakan persentase parbandingan antara output dengan input.
Ƞ=
Energi output
x 100
Energiinput
Ƞ=
Energi listrik yang dihasilkan
x 100
Energi panas bumi
Energi panas bumi (Kcal/detik) = D x dT x P
D = Debit (Liter/Detik)
dT = Perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin (K)
P = Panas Jenis (Kcal/kg)
SPESIFIKASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
PLTP KAMOJANG
Unit 1 (30 MW)
Uni 2 dan 3 (masing-masing 55MW)
Putaran Turbin sekitar 3000 rpm
listrik dengan arus 3 fasa
frekuensi 50 Hz
dengan tegangan 11,8 KV. Selanjutnya, melalui transformer step – up, arus listrik dinaikkan
tegangannya hingga 150 KV.
ANALISA ANTARA KINERJA DIBANDING SPESIFIKASI
Antara kinerja dibandingkan dengan spesifikasi akan berbeda. Kinerja akan berada sedikit
dibawah spesifikasi. Karena nilai output akan berada sedikit dibawah nilai input. Ada beberapa
hal yang menyebabkan nilai output sedikit dibawah nilai input, yaitu :
1. Adanya penurunan tekanan (pressure drop) pada sepanjang pipa alir dari separator menuju
ke turbin. Pipa yang panjang pasti akan menghasilkan pressure drop. Semakin panjang pipa
maka akan semakin besar pressure drop. Semakin besar pressure drop maka akan semakin
kecil kinerja yang dihasilkan. Dan semakin kecil kinerja maka akan semakin berkurang
efisiensi nya.
2. Adanya rugi-rugi daya ketika uap memutar turbin seperti head loss akibat gesekan antar
komponen, menyebabkan entropi keluar turbin lebih besar dibanding entropi saat masuk
turbin. Andaikan proses ini ideal, maka entropi keluar turbin akan sama dengan entropi
masuk turbin (isentropic). Semakin mendekati isentropic proses ini maka akan semakin
besar kinerja yang dihasilkan. Dan semakin besar kinerja yang dihasilkan maka akan
semakin tinggi efisiensi yang diperoleh.
3. Adanya rugi-rugi panas atau penurunan temperatur. Hal ini dapat terjadi karena panjangnya
pipa yang mengalirkan air dari sumur produksi menuju separator. Semakin besar rugi-rugi
panas maka akan menurunkan temperatur pada separator. Dan apabila temperatur separator
turun maka kinerja PLTP juga akan berkurang. Berkurangnya kinerja maka efisiensi yang
diperoleh juga akan menurun.
DAFTAR PUSTAKA :
http://www.esdm.go.id/berita/panas-bumi/45-panasbumi/3548-lapangan-kamojang-pltp-pertamadi-indonesia.html
http://pge.pertamina.com/index.php?option=com_content&view=article&id=9&Itemid=16’
http://konversi.wordpress.com/2011/05/22/mengapa-pltp-mempunyai-efisiensi-rendah/
http://www.meti.or.id/subpage.php?page=3&mode=content&idcontent=128
http://irsamukhti.blogspot.com/2012/01/sekilas-pembangkit-lisrik-tenaga.html
ENERGI GEOTHERMAL
Pengertian energy geothermal adalah energi sumber daya alam berupa fluida panas dan atau uap
yang terbentuk pada reservoir di dalam bumi melalui pemanasan air bawah permukaan oleh
batuan beku panas.
Pentingnya mengembangkan energi panas bumi
Kebutuhan energi (listrik) terus meningkat
Keterbatasan dan menurunnya cadangan energi fosil (migas, batubara)
Potensi panasbumi sangat besar (27.000 MW), pemanfaatannya belum optimal (3%)
Terbaharui secara alami (renewable)
Ramah lingkungan (emisi gas sangat rendah, tidak ada limbah cair)
Pengembangan energi panasbumi akan menguragi ketergantungan pada sumber energi
fosil (migas)
TEKNOLOGI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Dry Steam Plants
Ini cara
pertama yang digunakan. Uap air bawah tanah secara langsung digunakan untuk
memutar turbin.
Flash
Cara
Steam Plants
ini adalah yang paling
umum. Sistem menarik air panas bertekanan tinggi ke permukaan. Air kemudian diangkut
ke kamae bertekanan rendah sehongga menghasilkan uap air yang kemudian memutar
turbin. Uap air dan air sisa diinjeksikan kembali ke dalam tanah
Binary Cycle Plants
Sistem ini memanfaatkan pertukaran panas antara air panas bawah permukaan ke cairan
organic yang memiliki titik didih lebih rendah. Uap yang dihasilkan digunakan untuki
memutar turbin. Sistem ini memanfaatkan uap yang suhunya lebih rendah dan
menghasilkan emisi lebih rendah dari Flash Steam Plants (2500 F – 3600 F).
Hot Dry Rocks
Model paling sederhana menggunakn satu sumur injeksi dan dua sumur produksi. Air
dingin bertekanan diinjeksikan ke batuan panas di bawag permukaan. Selanjutnya air
dengan temperature tinggi dibawa ke permukaan melalui sumur produksi
PRINSIP KERJA DARI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Apabila fluida panas bumi keluar dari kepala sumur sebagai campuran fluida dua fasa
(fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini
dimungkinkan dengan melewatkan fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan
dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke
turbin. Apabila sumber daya panas bumi mempunyai temperatur sedang, fluida panas bumi
masih dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik dengan menggunakan pembangkit listrik
Siklus binari (binary plant). Dalam siklus pembangkit ini, fluida sekunder ((isobutane,
isopentane or ammonia) dipanasi oleh fluida panasbumi melalui mesin penukar kalor atau heat
exchanger.. Dalam siklus pembangkit ini, fluida dipanasi oleh panas bumi melalui mesin penukar
kalor atau heat exchanger. Fluida menguap pada temperature lebih rendah dari temperature titik
didih air pada tekanan yang sama. Fluida mengalir ke turbin dan setelah dimanfaatkan
dikondesasikan sebelum dipanaskan kembali oleh fluida panas bumi. Siklus tetutup dimana
fluida panas bumi tidak diambil masanya tetapi hanya panasnya saja yang diekstraksi oleh fluida
kedua, sementara fluida panas bumi diinjeksikan kembali kedalam reservoir. Setelah energy
panas diubah menjadi energy listrik, fluida dikembalikan ke bawah permukaan (reservoir)
melalui sumur injeksi. Penginjeksian air kedalam reservoir merupakan suatu keharusan untuk
menjaga keseimbangan masa sehingga memperlambat penurunan tekanan reservoir dan
mencegah terjadinya subsidence. Penginjeksian kembali fluida panas bumi setelah fluida tersebut
dimanfaatkan untuk pembangkit listtrik, serta adanya recharge (rembesan) air permukaan,
menjadikan energu panas bumi sebagai energy. Pembangkit (power plants) untuk pembangkit
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.
HUBUNGAN
ANTAR
VARIABEL
FISIS
DARI
PEMBANGKIT
LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
Hubungan variabel fisis yang ada (temperatur dan entropi) digambarkan dalam diagram
T-s atau yang sering dikenal dengan nama siklus rankine.
Titik 1 merupakan keadaan fluida yang datang dari sumur produksi. Fluida datang dari
sumur produksi adalah fluida dua fasa (campuran uap dan air0 dengan kandungan air sangat
tinggi (lebih dari 90%). Untuk mendapatkan fraksi uap yang lebih banyak maka tekanan fluida
diturunkan. Proses ini dikenal juga dengan nama flashing. Pada proses flashing temperatur
fluida turun bersamaan dengan penurunan tekanan, entalpi tetap, entropi naik dan jumlah fraksi
uap meningkat.
Titik 2 merupakan keadaan fluida yang berada pada separator (alat pemisah uap dan air).
Fluida telah mengalami flashing atau penurunan tekanan dan temperatur. Terlihat pada diagram
T-s bahwa pada titik 2 merupakan fluida dua fasa dengan kandungan fasa uap lebih banyak
daripada kandungan fasa cair. Pada titik ini dilakukan pemisahan uap dan cair. Fasa uap
diteruskan menuju ke turbin untuk memutar rotor turbin. Sedangkan fasa cair diinjeksikan
kembali ke sumur injeksi.
Titik 3 merupakan keadaan uap yang sudah terpisah dari uap. Seperti yang dijekaskan
sebelumnya, fasa cair ini diinjeksikan kembali ke sumur injeksi.
Titik 4 merupakan keadaan uap yang telah terpisah dari fasa cair. Seperti yang dijelaskan
sebelumnya fasa ini diteruskan menuju ke turbin. Adanya penurunan tekanan (pressure drop)
pada sepanjang pipa alir dari separator menuju ke turbin menyebabkan titik 4 tidak segaris
dengan titik 2. Seandainya tidak ada pressure drop maka titik 2 dan titik 4 akan segaris.
Titik 5 merupakan titik keluar dari turbin. Titik ini sekaligus titik masuknya fluida ke
kondenser. Adanya rugi-rugi daya ketika uap memutar turbin seperti head loss akibat gesekan
antar komponen, menyebabkan entropi keluar turbin lebih besar dibanding entropi saat masuk
turbin. Andaikan proses ini ideal, maka entropi keluar turbin akan sama dengan entropi masuk
turbin (isentropic). Atau titik keluar turbin akan jatuh pada titik 5s. Semakin mendekati
isentropic proses ini maka akan semakin tinggi efisiensi yang diperoleh.
Titik 6 merupakan titik masuknya fluida ke kondenser. Fluida yang keluar dari turbin
merupakan fluida dua fasa dengan komposisi fasa uap 80% dan fasa cair 20%. Agar menjadi fasa
cair semua maka fluida perlu dikondensasi melalui kondenser. Lalu dari kondenser fasa cair akan
diinjeksikan lagi ke sumur injeksi.
Titik 7 Merupakan proses penguapan yang terjadi pada menara pendingin yang terjadi
saat adanya perpindahan panas setelah fluida melewati kondenser. Terlihat pada diagram T-s titik
7 merupakan fasa uap semua.
DIAGRAM BLOK/SISTEM KERJA DARI PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA PANAS BUMI
Diagram blok proses pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Skema Proses Pemanasan Air oleh Fluida Panas Bumi dan Alat Penukar Kalor (Heat Exchanger)
KINERJA DARI SISTEM (EFISIENSI) PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
PANAS BUMI
Efisiensi merupakan persentase parbandingan antara output dengan input.
Ƞ=
Energi output
x 100
Energiinput
Ƞ=
Energi listrik yang dihasilkan
x 100
Energi panas bumi
Energi panas bumi (Kcal/detik) = D x dT x P
D = Debit (Liter/Detik)
dT = Perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin (K)
P = Panas Jenis (Kcal/kg)
SPESIFIKASI PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI
PLTP KAMOJANG
Unit 1 (30 MW)
Uni 2 dan 3 (masing-masing 55MW)
Putaran Turbin sekitar 3000 rpm
listrik dengan arus 3 fasa
frekuensi 50 Hz
dengan tegangan 11,8 KV. Selanjutnya, melalui transformer step – up, arus listrik dinaikkan
tegangannya hingga 150 KV.
ANALISA ANTARA KINERJA DIBANDING SPESIFIKASI
Antara kinerja dibandingkan dengan spesifikasi akan berbeda. Kinerja akan berada sedikit
dibawah spesifikasi. Karena nilai output akan berada sedikit dibawah nilai input. Ada beberapa
hal yang menyebabkan nilai output sedikit dibawah nilai input, yaitu :
1. Adanya penurunan tekanan (pressure drop) pada sepanjang pipa alir dari separator menuju
ke turbin. Pipa yang panjang pasti akan menghasilkan pressure drop. Semakin panjang pipa
maka akan semakin besar pressure drop. Semakin besar pressure drop maka akan semakin
kecil kinerja yang dihasilkan. Dan semakin kecil kinerja maka akan semakin berkurang
efisiensi nya.
2. Adanya rugi-rugi daya ketika uap memutar turbin seperti head loss akibat gesekan antar
komponen, menyebabkan entropi keluar turbin lebih besar dibanding entropi saat masuk
turbin. Andaikan proses ini ideal, maka entropi keluar turbin akan sama dengan entropi
masuk turbin (isentropic). Semakin mendekati isentropic proses ini maka akan semakin
besar kinerja yang dihasilkan. Dan semakin besar kinerja yang dihasilkan maka akan
semakin tinggi efisiensi yang diperoleh.
3. Adanya rugi-rugi panas atau penurunan temperatur. Hal ini dapat terjadi karena panjangnya
pipa yang mengalirkan air dari sumur produksi menuju separator. Semakin besar rugi-rugi
panas maka akan menurunkan temperatur pada separator. Dan apabila temperatur separator
turun maka kinerja PLTP juga akan berkurang. Berkurangnya kinerja maka efisiensi yang
diperoleh juga akan menurun.
DAFTAR PUSTAKA :
http://www.esdm.go.id/berita/panas-bumi/45-panasbumi/3548-lapangan-kamojang-pltp-pertamadi-indonesia.html
http://pge.pertamina.com/index.php?option=com_content&view=article&id=9&Itemid=16’
http://konversi.wordpress.com/2011/05/22/mengapa-pltp-mempunyai-efisiensi-rendah/
http://www.meti.or.id/subpage.php?page=3&mode=content&idcontent=128
http://irsamukhti.blogspot.com/2012/01/sekilas-pembangkit-lisrik-tenaga.html