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. *Diskusikan prospek penggunaan HDR sebagai sumber energi terbarukan skala besar.
2. Apa dampak lingkungan dari penggunaan sumber energi panas bumi? Bandingkan dengan sistem pembangkit listrik lain yang ada kini.
Kosep Penting
1. Teknologi panas bumi saat ini berfokus pada sistem hidrotermal - jenis sistem yang tergantung pada uap / campuran air yang tersedia.
2. Dengan pengelolaan yang baik, sumber daya panas bumi dapat dipertahankan dan dioperasikan selama bertahun-tahun.
PEC292/PEC592 Topic Notes
Topic 9 – Energi Panas Bumi
Pendahuluan
•
Energi berbentuk di dalam interior Bumi•
Asal:o
Panas primordial¾
panas yang dihasilkan saat pembentukan bumi¾
energi kinetik pada penambahan materi¾
temperatur di pusat bumi ~ 7000 derajat Co
o Panas yang ditimbulkan oleh peluruhan isotop radioaktif berumur panjang¾
40K, 232Th, 235U, dan 238U•
Rata-rata aliran panas (di permukaan bumi) = 82 mW / m²o
Kerak granit = 57 mW / m²o
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 penggantiannyao
dibuktikan dengan penurunan suhu di ladang produksi•
Diisi kembali oleh aliran panas alami bumio
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 duniaKapasitas 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%Kontribusi PLTPB pada listrik nasional menurut negara (dari Renewable Energy World, July-August 2004)
•
Sumber panas bumi juga digunakan secara luas untuk aplikasi non-listriko
Pemanas ruangano
Proses pertanian.
Pemanasan tanah
Rumah kaca
Pengeringan material organiko
Proses industri.
Air hangat untuk pertambangan
Penguapan gula
Ektraksi garamo
Sekitar 10 GW energi panas dari sumber panas bumi di berbagai negara seperti Jepang, China, NewZealand, 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:
•
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 rendahdigunakan dalam aplikasi pemanasan langsung.
Sistem Hydrothermal
•
Teknologi kini focus pada sistem hydrothermal•
Persyaratan:o
Kawasan yang mengandung air yang bias dijangkau bor
Batuan berpori yang dapat menyimpan air
Batuan yang memungkinkan aliran airo
Batuan yang dapat menahan cairan geothermalo
Sumber panas•
Hasilnya adalah campuran air dan uap yang terperangkan di bawah tanahPembangkit Listrik
Jenis sistem yang digunakan tergantung pada campuran / uap air yang tersedia:
•
Dry steam - langsung ke turbin uapo
dibuang ke atmosfir
sederhana
paling tidak efisien
membutuhkan uap dalam jumlah besaro
menggunakan kondensor dan menara pendingin
kurang uap
lebih efisien
kandungan gas yang tidak terkondensasi harus kurang dari 15%•
Uap basah / sistem air panaso
Single flash steam power plantAir 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 plantSumur 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, tidaktergantung cuaca atau pengiriman bahan bakar.
•
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 udarao
Gas tak terkondensasi (CO2, H2S, NH3, CH4, N2,H2)o
Biasanya lebih rendah dari pembangkit bahan bakar fosil•
Polusi airo
Injeksi ulang•
Perubahan lahan•
Polusi suara (jika tidak dioperasikan secara baik)•
Limbah padatPilihan 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 Reservoirso
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 Rockso
Rekayasa akuifer buatan dengan tekanan hidrolik; air mengalir dari sumur injeksi melalui batuan panasretak 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.Skema sistem geothermal hot dry rock.
(From Hot Rock Energy program, Australian National University )
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)
• 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)
Sumber: DESDM 2008
PLTPB Wayang Windu (Foto: ITB) 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.
