SISTEM KONVERSI Dan ENERGI GEOTERMAL
VERDIAN 13113004
TUGAS SISTEM KONVERSI ENERGI I
SISTEM KONVERSI ENERGI GEOTERMAL
A. Pendahuluan
Energi geotermal merupakan energi panas yang berasal dari inti bumi, oleh karena itu
disebut juga energi panas bumi. Selama berabad-abad, energi panas bumi hanya muncul
dalam bentuk fenomena-fenomena pada permukaan bumi yang melepaskan panas dari dalam
bumi ke permukaan melalui celah yang dekat dengan permukaan bumi. Gunung berapi,
geyser, fumarol dan mata air panas merupakan wujud dari fenomena panas bumi yang
tampak secara fisik di permukaan bumi. Energi panas bumi telah dimanfaatkan oleh manusia
untuk berbagai jenis keperluan seperti untuk keperluan pertambakan, rumah kaca, proses
pemanasan di industri, pemanasan ruangan dan pembangkitan listrik. Energi panas bumi
pertama kali digunakan sebagai sumber energi untuk pembangkitan listrik pada tahun 1904 di
Tuscany, Italia. Saat ini energi panas bumi sudah banyak digunakan di negara-negara yang
memiliki sumber panas bumi yang besar seperti Amerika, Filipina, Meksiko, Italia, Jepang
dan Indonesia.
B. Sumber Panas Bumi
Berdasarkan dari sumbernya, panas bumi dikategorikan menjadi 3 jenis yaitu :
1. Hydrothermal Convection Systems, terbagi menjadi dua jenis sumber yaitu dominan uap
dan dominan cair
2. Hot Igneous Resources, terbagi menjadi dua jenis sistem yaitu hot dry rock dan magma
3. Conduction Dominated Resources, terbagi menjadi dua jenis sumber yaitu geopressured
dan radiogenic
Tipe sumber panas bumi diatas dibedakan berdasarkan karakteristik geologis dan cara
panas tersebut berpindah ke permukaan bumi. Sampai saat ini, hanya sumber panas bumi
dengan jenis hidrotermal yang digunakan secara komersil dan aktivitas riset dan
pengembangan sedang dilakukan untuk memanfaatkan potensi dari sumber jenis lain
terutama jenis hot dry rock. Berikut merupakan karakteristik temperatur dari berbagai jenis
sumber panas bumi
Tabel 01. Karakteristik temperatur dari berbagai jenis sumber panas bumi
1
VERDIAN 13113004
Sumber Hidrotermal
Sistem konveksi hidrotermal terbentuk ketika terdapat cekungan berisi air dibawah tanah
dimana terjadi sirkulasi panas secara konveksi dari uap air pada sumber dominan-uap atau
dari air pada sumber dominan-cair.
Sumber Dominan-Uap
Pada sumber jenis ini terjadi proses pendidihan air tanah yang menghasilkan uap air
oleh batuan panas disekitar cekungan air tersebut. Uap panas yang terbentuk memiliki
kualitas yang tinggi, dengan kata lain merupakan uap superpanas sehingga dapat langsung
digunakan untuk menggerakan turbin uap untuk membangkitkan listrik. Salah satu
pembangkit listrik panas bumi yang menggunakan sumber jenis ini adalah PLTP The Geyser,
bagian utara California. Pembangkit tersebut menggunakan uap secara langsung dari sumur
uap yang memiliki kedalaman 5000-10000 kaki dengan temperatur uap yang dihasilkan
diatas 230oC.
Uap air yang keluar dari sumur akan bercampur dengan zat lain dengan kadar yang
relatif kecil (dibawah 5%). Campuran zat-zat tersebut berupa gas yang tidak dapat
terkondensasi seperti karbon dioksida, hidrogen sulfida dan amonia. Selain The Geyser
terdapat juga sumber panas bumi dengan tipe dominan-uap di Lardarello (Italia) dan
Matsukawa (Jepang).
Sumber Dominan-Cair
Sumber jenis ini lebih banyak ditemukan di berbagai tempat di dunia dibandingkan
sumber yang menghasilkan uap kering. Sumber jenis ini menghasilkan air panas dan/atau uap
basah. Sumber ini memiliki temperatur diatas titik didih air sekitar 100-700oC dengan
tekanan 50-150 psig. Uap basah tersebut dapat mengalir ke permukaan melalui sumur yang
dibor oleh manusia maupun melalui celah geologis pada kerak bumi (contohnya geyser).
Sumber jenis ini membutuhkan teknologi yang lebih kompleks untuk dapat memanfaatkan
panas yang dihasilkan dibandingkan dengan sumber dominan-uap yang uapnya dapat secara
langsung digunakan untuk menggerakkan turbin uap.
Salah satu penyebab dibutuhkannya teknologi yang lebih kompleks dalam mengelola
uap basah dari sumber dominan-cair adalah tingginya kadar pengotor yang terkandung dalam
uap basah. Beberapa pengotor yang dapat ditemukan pada uap basah tersebut adalah garam
dan mineral yang terlarut seperti natrium, kalium, litium, klorida, sulfate, borat, bikarbonat
dan silika. Kadar garam yang terlarut berkisar antara ribuan sampai ratusan ribu ppm (parts
per million). Sumur The Wairekei di New Zealand dan sumur The Cerro Prieto di Meksiko
adalah contoh dari sumur jenis dominan-cair yang digunakan untuk kebutuhan pembangkitan
listrik.
Sumber Hot Dry Rock dan Magma
Pada beberapa daerah di bagian Barat Amerika terdapat fenomena geologis seperti
pergerakan lempeng tektonik dan aktivitas pegunungan yang mengakibatkan terbentuknya
2
VERDIAN 13113004
lapisan batuan kedap air yang disekitarnya terdapat magma. Lapisan bebatuan kedap air
tersebut terletak pada kedalaman sekitar 6 mil dibawah permukaan tanah. Temperatur pada
lapisan bebatuan tersebut naik seiring dengan semakin dalamnya letak batuan tersebut dan
semakin dekatnya batuan tersebut dengan magma. Karena batuan tersebut bersifat kedap air,
maka air tidak dapat menembus sampai bagian bawah batuan tersebut sehingga batuan
tersebut menjadi sangat panas sehingga membentuk lapisan batuan panas/hot dry rock
(HDR).
Beberapa cara sedang dikembangkan untuk dapat memindahkan panas dari HDR ke
permukaan sehingga panas tersebut dapat dimanfaatkan. Salah satu cara agar perpindahana
panas tersebut dapat terjadi adalah dengan membuat retakan buatan yang menghubungan
HDR dengan sumur produksi dan sumur reinjeksi. Prinsip kerja dari teknik ini adalah dengan
menginjeksikan air dingin dari permukaan ke HDR sehingga berubah menjadi uap dan uap
tersebut mengalir kembali ke permukaan melalui sumur produksi. Uap tersebut kemudian
dapat digunakan secara langsung untuk keperluan pembangkitan energi listrik. Berikut
merupakan skema dari pemanfaatan HDR untuk menghasilkan uap
Gambar 01. Skema penghasil uap dengan retakan buatan dengan pemanfaatan panas
dari HDR
Sumber Geopressured
Sumber jenis ini terbentuk akibat air pada formasi batuan yang menerima tekanan
yang besar saat proses pembentukan formasi batuan tersebut. Air yang terdapat pada formasi
batuan tersebut memiliki kadar garam yang rendah dan mengandung kadar metana yang
tinggi. Sumber ini dipercaya oleh ahli kebumian sebagai sumber energi yang dapat
diandalkan di masa yang akan datang. Sumber ini dapat menghasilkan energi dalam tiga
bentuk yaitu :
1. Energi mekanik karena uap dari sumber tersebut memiliki tekanan yang tinggi
2. Energi panas yang terkandung dalam uap
3. Energi kimia karena uap mengandung kadar metana atau gas alam yang tinggi
3
VERDIAN 13113004
C. Konversi Energi Panas Bumi
Energi panas bumi merupakan energi yang dapat diandalkan karena beberapa hal diantaranya,
1. Panas bumi dapat dimanfaatkan sampai jutaan tahun kemudian
2. Energi panas bumi tidak memberikan efek yang buruk terhadap lingkungan
3. Energi panas bumi dihasilkan secara terus menerus, tersedia baik pada siang hari dan
malam hari
4. Ketersediaan energi panas bumi tidak dipengaruhi oleh musim, hanya efisiensi
pembangkitan energi saja yang sedikit dipengaruhi oleh musim
5. Pembangkit listrik tenaga panas bumi tidak membutuhkan daerah yang luas
Beberapa pemanfaatan dari energi panas bumi adalah sebagai berikut
Pemanfaatan panas bumi secara langsung
Pemanfaat dari panas bumi secara langsung tanpa menggunakan pompa kalor
maupun digunakan untuk pembangkitan listrik. Aplikasi secara langsung tersebut
umumnya menggunakan sumber panas bumi yang memiliki temperatur yang rendah
untuk digunakan sebagai pemanas ruangan, keperluan pemanas pada industri proses
seperti pengeringan teh dan pengolahan makanan.
Pada umumnya pemanfaatan secara langsung menggunakan penukar kalor
untuk memindahkan panas dari fluida panas bumi. Fluida panas bumi yang telah
diambil panasnya kemudian diinjeksi balik ke perut bumi melalui sumur reinjeksi.
Penukar kalor memindahkan panas dari fluida panas bumi ke air yang disirkulasikan
melalui pipa yang kemudian akan digunakan secara langsung untuk proses
pemanasan.
Pemanfaatan panas bumi sebagai sumber energi untuk pembangkitan listrik
Pemanfaatan panas bumi untuk pembangkitan listrik dapat dibedakan menjadi
penggunaan uap secara langsung (direct steam conversion), pemisahan uap (flashed
steam conversion) dan siklus biner.
Pada sistem direct steam conversion, uap dari sumur produksi akan digunakan
secara langsung untuk menggerakkan turbin uap. Pemanfaatan sistem ini memerlukan
kualtias uap dari sumur produksi yang tinggi (diatas 0,88) agar tidak merusak sudu
turbin. Uap air yang keluar dari turbin memiliki tekanan yang rendah karena keluaran
turbin dihubungkan ke kondensor yang memiliki tekanan yang rendah. Uap air
dialirkan ke kondensor untuk didinginkan dengan bantuan menara pendingin,
kemudian air akan diinjeksikan kembali ke perut bumi melalui sumur reinjeksi.
Gambar 02. Diagram alir dari sistem direct steam conversion.
4
VERDIAN 13113004
Pada sistem flashed steam conversion, sumur produksi tidak menghasilka uap
kering sehingga perlu dipisahkan uap air dan air sebelum memasuki turbin. Proses
pemisahan tersebut dilakukan pada separator pada entalpi konstan sehingga tekanan
turun dan kualitas uap naik. Uap yang telah dipisahkan dari air akan dialirkan ke
turbin kemudian keluar dari turbin menuju kondesor kontak langsung yang terhubung
dengan menara pendingin. Kondensat kemudian akan dipompa menuju sumur
reinjeksi untuk dialirkan kembali ke dalam perut bumi. Terdapat juga jenis doubleflashed steam conversion, dimana terdapat dua separator. Sebagian aliran yang keluar
dari separator pertama akan dialirkan menuju turbin tekanan tinggi dan sisanya
dialirkan ke separator kedua, yang selanjutnya akan dialirkan menuju turbin tekanan
rendah.
Gambar 03. Diagram alir dari sistem flashed steam conversion (kiri) dan dual flashed steam
conversion (kanan)
Pada sumur yang menghasilkan kualitas uap rendah, seperti temperatur uap
dibawah 175oC, penggunaan separator untuk memisahkan air dari uap air tidak
efisien. Proses pembangkitan listrik pada situasi ini akan lebih efisien jika digunakan
siklus biner. Dimana pada siklus biner akan digunakan 2 fluida kerja yaitu campuran
uap dan air dari sumur produksi dan fluida kerja lainnya yang memiliki titik didih
rendah, biasanya menggunakan senyawa hidrokarbon seperti isobutana dan
isopentana, sehingga siklus ini disebut juga siklus Rankine organik. Fluida
hidrokarbon berfungsi untuk menerima panas dari campuran uap dan air yang
kemudian akan menguap dan dialirkan untuk menggerakkan turbin. Pembangkit
listrik dengan sistem biner membutuhkan biaya peralatan yang lebih mahal dari
sistem flashed steam conversion.
Gambar 04. Diagram alir dari siklus
biner dimana terjadi perpindahan panas
dari campuran uap air (brine) dari sumur
produksi ke fluida sekunder
(hidrokarbon) melalui penukar kalor
5
VERDIAN 13113004
Pemanfaatan energi panas bumi sebagai pompa kalor
Panas bumi dapat dimanfaatkan sebagai pompa kalor yang bersifat reversibel.
Proses ini disebut juga sebagai pompa kalor geotermal. Pompa kalor jenis ini dapat
digunakan untuk menggantikan ataupun sebagai penambahan kalor pada pemanfaatan
panas bumi secara langsung untuk keperluan pemanasan ruangan ataupun keperluan
pemanasan pada industri proses. Komponen yang diperlukan oleh sistem ini adalah
penukar kalor refrigeran-air, sistem perpipaan dan katup pengontrol, sebuah
kompressor, lilitan pipa yang berfungsi sebagai penukar kalor ke lingkungan yang
dikontrol, kipas, dan peralatan kontrol. Konfigurasi sistem tersebut dapat dilihat pada
skema dibawah
Gambar 05. Diagram alir dari pompa kalor geotermal
Terdapat 4 jenis pompa kalor geotermal yaitu :
1. Pompa kalor horizontal, merupakan jenis paling efektif untuk pemakaian pada
perumahan, terutama pada perumahan baru yang sedang dibangun dimana terdapat
lahan yang cukup untuk instalasi pompa kalor horizontal, pompa kalor jenis ini
dapat diinstalasi pada parit
2. Pompa kalor vertikal, digunakan pada bangunan besar dimana tidak tersedia lahan
yang luas untuk instalasi pompa kalor. Pompa kalor vertikal dipasang sekitar 20
kaki dari bangunan pada kedalaman 100-400 kaki dan dihubungkan ke pipa yang
diletakkan pada bagian bawah bangunan.
3. Penggunaan pompa kalor geotermal untuk menghangatkan air di kolam maupun
danau untuk mencegah pembekuan air kolam/danau
4. Pompa kalor siklus terbuka, sistem ini memanfaatkan air dari sumur secara
langsung untuk keperluan air panas. Sistem ini hanya dapat digunakan jika sumur
mampu menghasilkan suplai air bersih yang cukup dan diizinkan oleh peraturan
lingkungan pada daerah tersebut.
6
TUGAS SISTEM KONVERSI ENERGI I
SISTEM KONVERSI ENERGI GEOTERMAL
A. Pendahuluan
Energi geotermal merupakan energi panas yang berasal dari inti bumi, oleh karena itu
disebut juga energi panas bumi. Selama berabad-abad, energi panas bumi hanya muncul
dalam bentuk fenomena-fenomena pada permukaan bumi yang melepaskan panas dari dalam
bumi ke permukaan melalui celah yang dekat dengan permukaan bumi. Gunung berapi,
geyser, fumarol dan mata air panas merupakan wujud dari fenomena panas bumi yang
tampak secara fisik di permukaan bumi. Energi panas bumi telah dimanfaatkan oleh manusia
untuk berbagai jenis keperluan seperti untuk keperluan pertambakan, rumah kaca, proses
pemanasan di industri, pemanasan ruangan dan pembangkitan listrik. Energi panas bumi
pertama kali digunakan sebagai sumber energi untuk pembangkitan listrik pada tahun 1904 di
Tuscany, Italia. Saat ini energi panas bumi sudah banyak digunakan di negara-negara yang
memiliki sumber panas bumi yang besar seperti Amerika, Filipina, Meksiko, Italia, Jepang
dan Indonesia.
B. Sumber Panas Bumi
Berdasarkan dari sumbernya, panas bumi dikategorikan menjadi 3 jenis yaitu :
1. Hydrothermal Convection Systems, terbagi menjadi dua jenis sumber yaitu dominan uap
dan dominan cair
2. Hot Igneous Resources, terbagi menjadi dua jenis sistem yaitu hot dry rock dan magma
3. Conduction Dominated Resources, terbagi menjadi dua jenis sumber yaitu geopressured
dan radiogenic
Tipe sumber panas bumi diatas dibedakan berdasarkan karakteristik geologis dan cara
panas tersebut berpindah ke permukaan bumi. Sampai saat ini, hanya sumber panas bumi
dengan jenis hidrotermal yang digunakan secara komersil dan aktivitas riset dan
pengembangan sedang dilakukan untuk memanfaatkan potensi dari sumber jenis lain
terutama jenis hot dry rock. Berikut merupakan karakteristik temperatur dari berbagai jenis
sumber panas bumi
Tabel 01. Karakteristik temperatur dari berbagai jenis sumber panas bumi
1
VERDIAN 13113004
Sumber Hidrotermal
Sistem konveksi hidrotermal terbentuk ketika terdapat cekungan berisi air dibawah tanah
dimana terjadi sirkulasi panas secara konveksi dari uap air pada sumber dominan-uap atau
dari air pada sumber dominan-cair.
Sumber Dominan-Uap
Pada sumber jenis ini terjadi proses pendidihan air tanah yang menghasilkan uap air
oleh batuan panas disekitar cekungan air tersebut. Uap panas yang terbentuk memiliki
kualitas yang tinggi, dengan kata lain merupakan uap superpanas sehingga dapat langsung
digunakan untuk menggerakan turbin uap untuk membangkitkan listrik. Salah satu
pembangkit listrik panas bumi yang menggunakan sumber jenis ini adalah PLTP The Geyser,
bagian utara California. Pembangkit tersebut menggunakan uap secara langsung dari sumur
uap yang memiliki kedalaman 5000-10000 kaki dengan temperatur uap yang dihasilkan
diatas 230oC.
Uap air yang keluar dari sumur akan bercampur dengan zat lain dengan kadar yang
relatif kecil (dibawah 5%). Campuran zat-zat tersebut berupa gas yang tidak dapat
terkondensasi seperti karbon dioksida, hidrogen sulfida dan amonia. Selain The Geyser
terdapat juga sumber panas bumi dengan tipe dominan-uap di Lardarello (Italia) dan
Matsukawa (Jepang).
Sumber Dominan-Cair
Sumber jenis ini lebih banyak ditemukan di berbagai tempat di dunia dibandingkan
sumber yang menghasilkan uap kering. Sumber jenis ini menghasilkan air panas dan/atau uap
basah. Sumber ini memiliki temperatur diatas titik didih air sekitar 100-700oC dengan
tekanan 50-150 psig. Uap basah tersebut dapat mengalir ke permukaan melalui sumur yang
dibor oleh manusia maupun melalui celah geologis pada kerak bumi (contohnya geyser).
Sumber jenis ini membutuhkan teknologi yang lebih kompleks untuk dapat memanfaatkan
panas yang dihasilkan dibandingkan dengan sumber dominan-uap yang uapnya dapat secara
langsung digunakan untuk menggerakkan turbin uap.
Salah satu penyebab dibutuhkannya teknologi yang lebih kompleks dalam mengelola
uap basah dari sumber dominan-cair adalah tingginya kadar pengotor yang terkandung dalam
uap basah. Beberapa pengotor yang dapat ditemukan pada uap basah tersebut adalah garam
dan mineral yang terlarut seperti natrium, kalium, litium, klorida, sulfate, borat, bikarbonat
dan silika. Kadar garam yang terlarut berkisar antara ribuan sampai ratusan ribu ppm (parts
per million). Sumur The Wairekei di New Zealand dan sumur The Cerro Prieto di Meksiko
adalah contoh dari sumur jenis dominan-cair yang digunakan untuk kebutuhan pembangkitan
listrik.
Sumber Hot Dry Rock dan Magma
Pada beberapa daerah di bagian Barat Amerika terdapat fenomena geologis seperti
pergerakan lempeng tektonik dan aktivitas pegunungan yang mengakibatkan terbentuknya
2
VERDIAN 13113004
lapisan batuan kedap air yang disekitarnya terdapat magma. Lapisan bebatuan kedap air
tersebut terletak pada kedalaman sekitar 6 mil dibawah permukaan tanah. Temperatur pada
lapisan bebatuan tersebut naik seiring dengan semakin dalamnya letak batuan tersebut dan
semakin dekatnya batuan tersebut dengan magma. Karena batuan tersebut bersifat kedap air,
maka air tidak dapat menembus sampai bagian bawah batuan tersebut sehingga batuan
tersebut menjadi sangat panas sehingga membentuk lapisan batuan panas/hot dry rock
(HDR).
Beberapa cara sedang dikembangkan untuk dapat memindahkan panas dari HDR ke
permukaan sehingga panas tersebut dapat dimanfaatkan. Salah satu cara agar perpindahana
panas tersebut dapat terjadi adalah dengan membuat retakan buatan yang menghubungan
HDR dengan sumur produksi dan sumur reinjeksi. Prinsip kerja dari teknik ini adalah dengan
menginjeksikan air dingin dari permukaan ke HDR sehingga berubah menjadi uap dan uap
tersebut mengalir kembali ke permukaan melalui sumur produksi. Uap tersebut kemudian
dapat digunakan secara langsung untuk keperluan pembangkitan energi listrik. Berikut
merupakan skema dari pemanfaatan HDR untuk menghasilkan uap
Gambar 01. Skema penghasil uap dengan retakan buatan dengan pemanfaatan panas
dari HDR
Sumber Geopressured
Sumber jenis ini terbentuk akibat air pada formasi batuan yang menerima tekanan
yang besar saat proses pembentukan formasi batuan tersebut. Air yang terdapat pada formasi
batuan tersebut memiliki kadar garam yang rendah dan mengandung kadar metana yang
tinggi. Sumber ini dipercaya oleh ahli kebumian sebagai sumber energi yang dapat
diandalkan di masa yang akan datang. Sumber ini dapat menghasilkan energi dalam tiga
bentuk yaitu :
1. Energi mekanik karena uap dari sumber tersebut memiliki tekanan yang tinggi
2. Energi panas yang terkandung dalam uap
3. Energi kimia karena uap mengandung kadar metana atau gas alam yang tinggi
3
VERDIAN 13113004
C. Konversi Energi Panas Bumi
Energi panas bumi merupakan energi yang dapat diandalkan karena beberapa hal diantaranya,
1. Panas bumi dapat dimanfaatkan sampai jutaan tahun kemudian
2. Energi panas bumi tidak memberikan efek yang buruk terhadap lingkungan
3. Energi panas bumi dihasilkan secara terus menerus, tersedia baik pada siang hari dan
malam hari
4. Ketersediaan energi panas bumi tidak dipengaruhi oleh musim, hanya efisiensi
pembangkitan energi saja yang sedikit dipengaruhi oleh musim
5. Pembangkit listrik tenaga panas bumi tidak membutuhkan daerah yang luas
Beberapa pemanfaatan dari energi panas bumi adalah sebagai berikut
Pemanfaatan panas bumi secara langsung
Pemanfaat dari panas bumi secara langsung tanpa menggunakan pompa kalor
maupun digunakan untuk pembangkitan listrik. Aplikasi secara langsung tersebut
umumnya menggunakan sumber panas bumi yang memiliki temperatur yang rendah
untuk digunakan sebagai pemanas ruangan, keperluan pemanas pada industri proses
seperti pengeringan teh dan pengolahan makanan.
Pada umumnya pemanfaatan secara langsung menggunakan penukar kalor
untuk memindahkan panas dari fluida panas bumi. Fluida panas bumi yang telah
diambil panasnya kemudian diinjeksi balik ke perut bumi melalui sumur reinjeksi.
Penukar kalor memindahkan panas dari fluida panas bumi ke air yang disirkulasikan
melalui pipa yang kemudian akan digunakan secara langsung untuk proses
pemanasan.
Pemanfaatan panas bumi sebagai sumber energi untuk pembangkitan listrik
Pemanfaatan panas bumi untuk pembangkitan listrik dapat dibedakan menjadi
penggunaan uap secara langsung (direct steam conversion), pemisahan uap (flashed
steam conversion) dan siklus biner.
Pada sistem direct steam conversion, uap dari sumur produksi akan digunakan
secara langsung untuk menggerakkan turbin uap. Pemanfaatan sistem ini memerlukan
kualtias uap dari sumur produksi yang tinggi (diatas 0,88) agar tidak merusak sudu
turbin. Uap air yang keluar dari turbin memiliki tekanan yang rendah karena keluaran
turbin dihubungkan ke kondensor yang memiliki tekanan yang rendah. Uap air
dialirkan ke kondensor untuk didinginkan dengan bantuan menara pendingin,
kemudian air akan diinjeksikan kembali ke perut bumi melalui sumur reinjeksi.
Gambar 02. Diagram alir dari sistem direct steam conversion.
4
VERDIAN 13113004
Pada sistem flashed steam conversion, sumur produksi tidak menghasilka uap
kering sehingga perlu dipisahkan uap air dan air sebelum memasuki turbin. Proses
pemisahan tersebut dilakukan pada separator pada entalpi konstan sehingga tekanan
turun dan kualitas uap naik. Uap yang telah dipisahkan dari air akan dialirkan ke
turbin kemudian keluar dari turbin menuju kondesor kontak langsung yang terhubung
dengan menara pendingin. Kondensat kemudian akan dipompa menuju sumur
reinjeksi untuk dialirkan kembali ke dalam perut bumi. Terdapat juga jenis doubleflashed steam conversion, dimana terdapat dua separator. Sebagian aliran yang keluar
dari separator pertama akan dialirkan menuju turbin tekanan tinggi dan sisanya
dialirkan ke separator kedua, yang selanjutnya akan dialirkan menuju turbin tekanan
rendah.
Gambar 03. Diagram alir dari sistem flashed steam conversion (kiri) dan dual flashed steam
conversion (kanan)
Pada sumur yang menghasilkan kualitas uap rendah, seperti temperatur uap
dibawah 175oC, penggunaan separator untuk memisahkan air dari uap air tidak
efisien. Proses pembangkitan listrik pada situasi ini akan lebih efisien jika digunakan
siklus biner. Dimana pada siklus biner akan digunakan 2 fluida kerja yaitu campuran
uap dan air dari sumur produksi dan fluida kerja lainnya yang memiliki titik didih
rendah, biasanya menggunakan senyawa hidrokarbon seperti isobutana dan
isopentana, sehingga siklus ini disebut juga siklus Rankine organik. Fluida
hidrokarbon berfungsi untuk menerima panas dari campuran uap dan air yang
kemudian akan menguap dan dialirkan untuk menggerakkan turbin. Pembangkit
listrik dengan sistem biner membutuhkan biaya peralatan yang lebih mahal dari
sistem flashed steam conversion.
Gambar 04. Diagram alir dari siklus
biner dimana terjadi perpindahan panas
dari campuran uap air (brine) dari sumur
produksi ke fluida sekunder
(hidrokarbon) melalui penukar kalor
5
VERDIAN 13113004
Pemanfaatan energi panas bumi sebagai pompa kalor
Panas bumi dapat dimanfaatkan sebagai pompa kalor yang bersifat reversibel.
Proses ini disebut juga sebagai pompa kalor geotermal. Pompa kalor jenis ini dapat
digunakan untuk menggantikan ataupun sebagai penambahan kalor pada pemanfaatan
panas bumi secara langsung untuk keperluan pemanasan ruangan ataupun keperluan
pemanasan pada industri proses. Komponen yang diperlukan oleh sistem ini adalah
penukar kalor refrigeran-air, sistem perpipaan dan katup pengontrol, sebuah
kompressor, lilitan pipa yang berfungsi sebagai penukar kalor ke lingkungan yang
dikontrol, kipas, dan peralatan kontrol. Konfigurasi sistem tersebut dapat dilihat pada
skema dibawah
Gambar 05. Diagram alir dari pompa kalor geotermal
Terdapat 4 jenis pompa kalor geotermal yaitu :
1. Pompa kalor horizontal, merupakan jenis paling efektif untuk pemakaian pada
perumahan, terutama pada perumahan baru yang sedang dibangun dimana terdapat
lahan yang cukup untuk instalasi pompa kalor horizontal, pompa kalor jenis ini
dapat diinstalasi pada parit
2. Pompa kalor vertikal, digunakan pada bangunan besar dimana tidak tersedia lahan
yang luas untuk instalasi pompa kalor. Pompa kalor vertikal dipasang sekitar 20
kaki dari bangunan pada kedalaman 100-400 kaki dan dihubungkan ke pipa yang
diletakkan pada bagian bawah bangunan.
3. Penggunaan pompa kalor geotermal untuk menghangatkan air di kolam maupun
danau untuk mencegah pembekuan air kolam/danau
4. Pompa kalor siklus terbuka, sistem ini memanfaatkan air dari sumur secara
langsung untuk keperluan air panas. Sistem ini hanya dapat digunakan jika sumur
mampu menghasilkan suplai air bersih yang cukup dan diizinkan oleh peraturan
lingkungan pada daerah tersebut.
6