Topic 9: Energi Panas Bumi

Week 7

Topic 9: Energi Panas Bumi

Pendahuluan
Topik ini membahas energi panas bumi, yang merupakan energi yang berasal dari panas dari dalam bumi. Telah
dikembangkan dalam 5 hingga 10 tahun terakhir dengan perkembangan teknologi seperti Hot Dry Rock (HDR) sehingga
memungkinkan pengembangan energi panas bumi di negara-negara tanpa vulkanik aktif.

Tujuan Belajar
Di akhir kuliah ini anda semestinya mampu:






Menjelaskan asal sumber daya panas bumi dan mendiskusikan keberlanjutan sumber ini.
Menjelaskan berbagai jenis sumber daya panas bumi.
Menjelaskan mekanisme untuk menghasilkan energi dari sumber panas bumi dan dampak lingkungan yang
mungkin timbul dari penggunaannya.

Memberikan diskusi kritis dari pilihan masa depan untuk energi panas bumi.

Bacaan Wajib
RISE Factsheet on Geothermal Power at http://www.rise.org.au/info/

Tutorial Questions
1.
2.

*Diskusikan prospek penggunaan HDR sebagai sumber energi terbarukan skala besar.
Apa dampak lingkungan dari penggunaan sumber energi panas bumi? Bandingkan dengan sistem pembangkit
listrik lain yang ada kini.

Kosep Penting
1.
2.

Teknologi panas bumi saat ini berfokus pada sistem hidrotermal - jenis sistem yang tergantung pada uap /
campuran air yang tersedia.
Dengan pengelolaan yang baik, sumber daya panas bumi dapat dipertahankan dan dioperasikan selama bertahuntahun.


Last modified: 01 November 2010

PEC292/PEC592 Topic Notes

Topic 9 – Energi Panas Bumi
Pendahuluan
• Energi berbentuk di dalam interior Bumi
• Asal:
o Panas primordial
¾ panas yang dihasilkan saat pembentukan bumi
¾ energi kinetik pada penambahan materi
¾ temperatur di pusat bumi ~ 7000 derajat C
o o Panas yang ditimbulkan oleh peluruhan isotop radioaktif berumur panjang
¾ 40K, 232Th, 235U, dan 238U
• Rata-rata aliran panas (di permukaan bumi) = 82 mW / m²
o Kerak granit = 57 mW / m²
o Kerak basal = 99 mW / m²
• Total output global = 4 x 1013 W = 40.000 GW
• Sumber panas bumi = energi panas yang dapat diekstraksi dengan biaya yang kompetitif dibanding energi fosil

• Tidak sepenuhnya berupa sumber energi terbarukan (pada skala umur hidup manusia)
o panas dipindahkan lebih cepat daripada penggantiannya
o dibuktikan dengan penurunan suhu di ladang produksi
• Diisi kembali oleh aliran panas alami bumi
o Reservoir yang secara termal berkurang, namun diperlukan puluhan atau ratusan tahun untuk mengisi kembali
• Sumber daya panas bumi karena itu digunakan secara tidak lestari, dan secara efektif 'ditambang' seperti bahan
bakar fosil.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) di New Zealand (Photos Chris Lund)





Total kapasitas PLTPB dunia sekitar 8,735 GW, atau 50 milyar kWh / tahun, lebih kecil dari 1% dari seluruh
listrik dunia
Penggunaan panas bumi sebagai sumber panas diperkirakan kecil dibandingkan dengan panas dari sumber lain.
Amerika Serikat adalah produsen terbesar tenaga listrik panas bumi, diikuti oleh Filipina

Kapasitas terpasang PLTPB dan produksi menurut negara

(dari Renewable Energy World, July-August 2004)






Tingkat pertumbuhan rata-rata sejak 1945 ~ 7%
Puncak pertumbuhan sebesar 14% pada 1970-an
Faktor kapasitas rata-rata sebesar 71%
Menyediakan sekitar 1/5 dari kebutuhan energi untuk Filipina, El Salvador dan Kenya

Kontribusi PLTPB pada listrik nasional menurut negara
(dari Renewable Energy World, July-August 2004)



Sumber panas bumi juga digunakan secara luas untuk aplikasi non-listrik
o Pemanas ruangan
o Proses pertanian.

ƒ Pemanasan tanah
ƒ Rumah kaca
ƒ Pengeringan material organik
o Proses industri.
ƒ Air hangat untuk pertambangan
ƒ Penguapan gula
ƒ Ektraksi garam
o Sekitar 10 GW energi panas dari sumber panas bumi di berbagai negara seperti Jepang, China, New
Zealand, Iceland dan Italy

Sumber
• Ada aliran panas yang konstan dari interior panas bumi, dan peningkatan suhu makin tinggi saat pergi lebih dalam





ke bawah tanah.
Dibanyak tempat, panas ini terlalu kecil untuk dimanfaatkan menggunakan teknologi saat ini.
Hot spot (arus panas sekitar 300mW / m²) – biasanya pada pertemuan lempeng - daerah gunung berapi dan gempa

bumi.
Sumber enthalpy tinggi - batuan cair sekitar 1000 ° C beberapa km di bawah permukaan
Sumber enthalpy rendah – panas yang sudah berkurang dari batuan cair atau air.

Peta lempeng Bumi:
www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/glossary/l_n/lithospheric_plates.html
Foto: NASA Goddard Space Flight Center





Beberapa lokasi di dunia memiliki air yang sangat panas atau uap hanya beberapa ratus meter di bawah
permukaan.
Di mana cairan panas menembus kulit bumi, ditemukan air panas (hot spring) atau geyse.
Kolam lumpur panas dan ventilasi vulkanik dengan uap panas juga merupakan daerah entalpi tinggi.

Hot springs dan geyser di Rotarua, New Zealand
(Photo Chris Lund).










Ada empat tipe sumber geothermal: hydrothermal, geopressured, hot dry rock dan magma.
Dari empat tipe tersebut, hanya sumber hydrothermal yang kini dapat diekploitasi secara komersial.
Hydrothermal, atau air panas, timbul ketika air panas dan / atau uap yang terbentuk pada batuan retak atau keropos
pada kedalaman dangkal hingga sedang (100m – 4,5km) sebagai akibat dari intrusi magma cair dari interior bumi
pada kerak bumi
Sumber hydrothermal suhu tinggi, dengan suhu dari 180 ° C sampai lebih dari 350 ° C, biasanya dipanaskan oleh
batuan cair panas.
Sementara sumber suhu rendah, dengan suhu dari 100 ° C sampai 180 ° C, dapat diproduksi melalui berbagai
proses.
Sumber hidrotermal tersedia dalam bentuk uap atau air panas, tergantung pada suhu dan tekanan yang terlibat.
Sumber daya kelas tinggi biasanya digunakan untuk pembangkit listrik, sedangkan sumber daya kadar rendah
digunakan dalam aplikasi pemanasan langsung.


Lokasi geothermal.
(Image adapted from Boyle, 1998)

Sistem Hydrothermal
• Teknologi kini focus pada sistem hydrothermal
• Persyaratan:
o Kawasan yang mengandung air yang bias dijangkau bor
ƒ Batuan berpori yang dapat menyimpan air
ƒ Batuan yang memungkinkan aliran air
o Batuan yang dapat menahan cairan geothermal
o Sumber panas
• Hasilnya adalah campuran air dan uap yang terperangkan di bawah tanah
Pembangkit Listrik

Jenis sistem yang digunakan tergantung pada campuran / uap air yang tersedia:
• Dry steam - langsung ke turbin uap
o dibuang ke atmosfir
ƒ sederhana
ƒ paling tidak efisien

ƒ membutuhkan uap dalam jumlah besar
o menggunakan kondensor dan menara pendingin
ƒ kurang uap
ƒ lebih efisien
ƒ kandungan gas yang tidak terkondensasi harus kurang dari 15%
• Uap basah / sistem air panas
o Single flash steam power plant
Air dan uap mengalir cepat saat naik ke permukaan; sering disimpan sebagai tekanan sehingga naik ke
permukaan sebagai air bertekanan, digunakan pemisah untuk memisahkan uap dari air panas; uap
kemudian digunakan untuk mengoperasikan turbin; umumnya tekanan uap dan suhu rendah.
o Binary cycle power plant
Sumur menghasilkan air panas > 85 ° C; air panas digunakan untuk merebus cairan sekunder dengan
titik didih lebih rendah dari air, misalnya freon, isobutane, amonia; organik siklus Rankine - pada
dasarnya siklus turbin uap menggunakan fluida kerja yang berbeda; suhu lebih rendah; efisiensi lebih
rendah; ukuran unit umumnya lebih kecil

Keuntungan
• Dengan pengelolaan yang baik, sumber panas bumi dapat dipertahankan dan dioperasikan selama bertahun-tahun.
• Teknologi Panas Bumi, dengan menggunakan mengendali emisi modern, memiliki dampak lingkungan minimal.






Pembangkit panas bumi modern melepaskan 0,2% karbon dioksida lebih rendah dari pembangkit bahan bakar fosil
paling bersih, kurang dari 1% belerang dioksida dan kurang dari 0,1% partikulat.
Energi panas bumi tidak terkait dengan dampak lingkungan seperti hujan asam, polusi pertambangan, lubang
terbuka, tumpahan minyak, pembuangan limbah radioaktif atau pembendungan sungai.
Stasiun panas bumi sangat bisa diandalkan dibandingkan dengan pembangkit listrik konvensional.
Memiliki ketersediaan dan faktor kapasitas yang tinggi. Dirancang untuk beroperasi 24 jam sehari, tidak
tergantung cuaca atau pengiriman bahan bakar.
Teknologi pembangkit Panas Bumi memiliki desain modular dan sangat fleksibel. Output dari pembangkit panas
bumi dapat ditambah sesuai kebutuhan




Energi Panas Bumi mengurangi kebutuhan impor bahan bakar. Isu ini sangat penting di negara-negara
berkembang.
Pembangkit tenaga panas bumi hanya memerlukan kawasan yang kecil.


Ekonomi
• Biaya listrik yang dihasilkan telah menurun (4-5 sen US / kWh), dan dalam banyak kasus kompetitif dengan


pembangkit bahan bakar fosil.
Komponen biaya pembangunan Stasiun Listrik Tenaga Panas Bumi:
o eksplorasi dan survey permukaan untuk mengidentifikasi adanya lapangan panas bumi
o pemboran, produksi dan injeksi ulang sumur (termasuk sumur non-produktif)
o pembangunan instalasi permukaan - pipa uap, pipa air, instalasi pengolahan cairan, dan pembangkit listrik
o biaya operasi dan biaya pemeliharaan

Dampak Lingkungan
• Polusi udara
o Gas tak terkondensasi (CO2, H2S, NH3, CH4, N2,H2)
o Biasanya lebih rendah dari pembangkit bahan bakar fosil
• Polusi air
o Injeksi ulang
• Perubahan lahan
• Polusi suara (jika tidak dioperasikan secara baik)
• Limbah padat
Pilihan Masa Depan
• Binary cycle plant menjadi lebih popular – menggunakan suhu di bawah 100°C dan air sisa dapat digunakan untuk




suplai air panas pemukiman.
Geopressurised Reservoirs
o reservoir dalam (4-6 km) air asin pada tekanan yang sangat tinggi.
o energi yang tersedia adalah energi panas, energi hidrolik, dan gas metana.
o potensi besar, saat ini belum terbukti.
o wilayah reservoir geopressured yang ditemukan sampai saat ini adalah di Teluk Meksiko utara.
Hot Dry Rocks
o Rekayasa akuifer buatan dengan tekanan hidrolik; air mengalir dari sumur injeksi melalui batuan panas
retak dan dikumpulkan pada sumur produksi.
o Sebuah energi yang besar, masih dalam tahap eksperimen.

Hot Dry Rocks
• Konsep untuk memanfaatkan energi panas bumi di batuan kering panas untuk menciptakan suatu reservoir panas




bumi buatan dengan pengeboran sumur kembar jauh ke dalam batu, dan kemudian membentuk sistem pertukaran
panas yang besar dengan rekah hidrolik atau bahan peledak.
Air beredar/sirkulasi ke bawah melalui sumur injeksi melewati waduk buatan bawah tanah (yang memanaskan air),
dan naik ke permukaan.
Meskipun ada banyak potensi di teknologi ini, belum dapat dibuat dalam skala komersial.
Sumber daya ini hampir tak terbatas dan lebih mudah diakses.

Skema sistem geothermal hot dry rock.
(From Hot Rock Energy program, Australian National University )

Skema sistem geothermal hot dry rock.
Courtesy of Pacific Power

Geothermal di Indonesia



Indonesia terletak pada Pacific Ring of Fire, diperkirakan memiliki potensi geothermal sebesar 27,000 MW, salah
satu yang terbesar di dunia (40%).
Telah diidentifikasi 256 lokasi geothermal di Indonesia. Sebagian besar di Sumatra (13.800 MW), Jawa dan Bali
(9.250 MW), dan Sulawesi (2.000 MW), dan sebagian kecil tersebar di kepulauan Indonesia.
o 84 di Sumatera
o 76 di Jawa
o 51 di Sulawesi
o 21 di Nusatenggara
o 3 di Irian
o 15 di Maluku
o 5 di Kalimantan.

Sumber: DESDM 2008

Sumber Panas Bumi di Cisolok (Foto: ITB)



Sumber Panas Bumi di Cisolok (Foto: ITB)

Sebagian besar bertemperatur tinggi, di atas 225oC, sangat cocok untuk pembangkit listrik



Indonesia berencana membangun pembangkit geothermal 4,000 MW antara 2010 dan 2015 denga biaya US$ 12
miliar, dan 9,500 MW hingga 2025 (5% dari total suplai listrik nasional).

Sumber: http://geothermal.itb.ac.id/?p=378


Kini Indonesia sudah memiliki 7 PLTBP dengan kapasitas 1,200 MW:
o Kamojang – West Jawa (200 MW)
o Darajat – West Jawa (260 MW)
o Awibengkok, Gunung Salak – West Jawa (375 MW)
o Wayang Windu – West Jawa (110 MW) Æ dinaikkan menjadi 227 MW tahun 2009
o Sibayak – North Sumatera (12 MW)
o Lahendong – North Sulawesi (40 MW)
o Dieng - Central Jawa (60 MW).

Sumber: DESDM 2008

PLTPB Wayang Windu (Foto: ITB)



Status pengembangan PLTPB di Indonesia:

PLTPB Wayang Windu (Foto: ITB)

Sumber: http://geothermal.itb.ac.id/?p=378



Indonesia memiliki UU No. 27/2003 tentang Panas Bumi yang diharapkan meningkatkan ekplorasi panas bumi di
Indonesia.
Rencana pengembangan: