PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
PANAS BUMI
MAKALAH
Disusun Oleh :
1. Adhi Anggara (01) 2. Andhi Yulianto (02) 3. Apik Issetyorini (03)
LT – 1C
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas rahmat dan Hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Selama proses penyusunan makalah, penulis mengalami berbagai kendala dan hambatan, namun berkat dukungan dan bantuan dari berbagai pihak, maka pada akhirnya makalah ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih terdapat kekurangannya, maka dari itu segala kritik dan saran yang membangun akan selalu di terima dengan senang hati.Semoga laporan yang sederhana ini bermanfaat bagi Almamater, Civitas Politeknik Negeri Semarang, maupun para pembaca pada umumnya.
Semarang, November 2013
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu negara yang mempunyai sumber daya alam yang melimpah, salah satunya minyak bumi yang diolah untuk digunakan sebagai bahan bakar. Namun dengan berkembangnya dunia industri, bahan bakar minyak menjadi dilema, karena kandungan minyak bumi di dunia semakin menipis seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Maka dari itu perlu adanya bahan bakar alternatif, yaitu panas bumi.
Pemanfaatan energi panas bumi secara umum dibagi menjadi 2 jenis yaitu pemanfaatan tidak langsung dan pemanfaatan langsung. Pemanfaatan tidak langsung yaitu memanfaatkan energi panas bumi untuk pembangkit listrik. Sedangkan pemanfaatan langsung yaitu memanfaatkan secara langsung panas yang terkandung pada fluida panas bumi untuk berbagai keperluan. Fluida panas bumi bertemperatur tinggi (>225oC) telah lama digunakan di beberapa negara di dunia untuk pembangkit listrik.
1.2 Pembatasan Makalah
Dalam penyusunan makalah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi ini di berikan batasan masalah yang dibahas agar tidak terjadi pembahasan masalah diluar konteks judul atau tidak berhubungan sama sekali. Hal ini dilaksanakan agar penyusunan makalah dapat secara sistematis, lebih terarah dan mudah di mengerti dengan baik. Penulis membatasi masalah pada ruang lingkup sebagai berikut :
4. Pengertian, Prinsip Kerja serta Peralatan pada Pembangkit Listrik Tenaga panas Bumi
1.3 Metode Pengumpulan Data
Untuk mengambil data yang digunakan sebagai bahan penyusunan laporan ini, penulis menggunakan metode :
1. Metode Browshing
Ada beberapa hal yang kami ambil melalui metode ini yaitu berupa data yang berkaitan dengan Energi Panas Bumi. Pembangkit Listrik Panas Bumi, dan lain sebagainya. Data tersebut kami download dari beberapa situs yang ada di dunia maya.
2. Metode Studi Pustaka
Metode ini adalah cara mencari informasi sumber kepustakaan, seperti buku referensi, diklat,dan lain sebagainya, yang sesuai dengan pembahasan dari masalah yang ada. Kami memperoleh data-data dari buku-buku yang dapat digunakan sebagai acuan dalam menyelesaikan masalah.
1.4 Sistematika Penulisan Makalah
Sistematika penulisan makalah ini tersusun dari 3 bab, adapun sistematika penyusunannya sebagai berikut :
1. BAB I PENDAHULUAN
Pada Bab I berisi mengenai Latar Belakang, Pembatasan Makalah, Metode Pegumpulan Data dan Sistematika Penulisan Makalah.
2. BAB II ISI
Listrik tenaga Panas Bumi, Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi, Peralatan pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi.
3. BAB III PENUTUP
BAB II ISI
2.1. Energi Panas Bumi di Bumi
Energi panas bumi, adalah energi panas yang tersimpan dalam batuan di bawah permukaan bumi dan fluida yang terkandung didalamnya. Energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di Italy sejak tahun 1913 dan di New Zealand sejak tahun 1958. Pemanfaatan energi panas bumi untuk sektor non‐listrik (direct use) telah berlangsung di Iceland sekitar 70 tahun. Meningkatnya kebutuhan akan energi serta meningkatnya harga minyak, khususnya pada tahun 1973 dan 1979, telah memacu negara‐negara lain, termasuk Amerika Serikat, untuk mengurangi ketergantungan mereka pada minyak dengan cara memanfaatkan energi panas bumi. Saat ini energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di 24 Negara, termasuk Indonesia. Disamping itu fluida panas bumi juga dimanfaatkan untuk sektor non‐
listrik di 72 negara, antara lain untuk pemanasan ruangan, pemanasan air, pemanasan rumah kaca, pengeringan hasil produk pertanian, pemanasan tanah, pengeringan kayu, kertas dll.
2.2. Energi Panas Bumi di Indonesia
Gambar 2.1 Kawah Kamojang
Gambar 2.2 Survey Energi Panas Bumi Di Indonesia
Gambar 2.3 Lempeng Tektonik Di Indonesia
Gambar 2.4 Plate Tectonic Processes
Sistem panas bumi di Pulau Sumatera umumnya berkaitan dengan kegiatan gunung api andesitisriolitis yang disebabkan oleh sumber magma yang bersifat lebih asam dan lebih kental, sedangkan di Pulau Jawa, Nusa Tenggara dan Sulawesi umumnya berasosiasi dengan kegiatan vulkanik bersifat andesitis‐
basaltis dengan sumber magma yang lebih cair. Karakteristik geologi untuk daerah panas bumi di ujung utara Pulau Sulawesi memperlihatkan kesamaan karakteristik dengan di Pulau Jawa.
pensesaran yang bersifat lokal dan oleh sistem depresi kaldera yang terbentuk karena pemindahan masa batuan bawah permukaan pada saat letusan gunung api yang intensif dan ekstensif. Reservoir panas bumi di Sumatera umumnya menempati batuan sedimen yang telah mengalami beberapa kali deformasi tektonik atau pensesaran setidak‐tidaknya sejak Tersier sampai Resen. Hal ini menyebabkan terbentuknya porositas atau permeabilitas sekunder pada batuan sedimen yang dominan yang pada akhirnya menghasilkan permeabilitas reservoir panas bumi yang besar, lebih besar dibandingkan dengan permeabilitas reservoir pada lapangan‐lapangan panas bumi di Pulau Jawa ataupun di Sulawesi.
2.3. Sistem Hidrothermal
Gambar 2.5 Arus Konveksi Air
Adanya suatu sistem hidrothermal di bawah permukaan sering kali ditunjukkan oleh adanya manifestasi panas bumi di permukaan (geothermal surface manifestation), seperti mata air panas, kubangan lumpur panas (mud pools), geyser dan manifestasi panas bumi lainnya, dimana beberapa diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam, mencuci, masak dll. Manifestasi panas bumi di permukaan diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari bawah permukaan atau karena adanya rekahan-rekahan yang memungkinkan fluida panas bumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan.
Berdasarkan pada jenis fluida produksi dan jenis kandungan fluida utamanya, sistem hidrotermal dibedakan menjadi dua, yaitu sistem satu fasa atau sistem dua fasa. Sistem dua fasa dapat merupakan sistem dominasi air atau sistem dominasi uap. Sistem dominasi uap merupakan sistem yang sangat jarang dijumpai dimana reservoir panas buminya mempunyai kandungan fasa uap yang lebih dominan dibandingkan dengan fasa airnya. Rekahan umumnya terisi oleh uap dan pori‐pori batuan masih menyimpan air. Reservoir air panasnya umumnya terletak jauh di kedalaman di bawah reservoir dominasi uapnya. Sistem dominasi air merupakan sistem panas bumi yang umum terdapat di dunia dimana reservoirnya mempunyai kandungan air yang sangat dominan walaupun “boiling” sering terjadi pada bagian atas reservoir membentuk lapisan penudung uap yang mempunyai temperatur dan tekanan tinggi.
Dibandingkan dengan temperatur reservoir minyak, temperatur reservoir panas bumi relatif sangat tinggi, bisa mencapai 3500C. Berdasarkan pada besarnya temperatur, Hochstein (1990) membedakan sistem panas bumi menjadi tiga, yaitu:
1. Sistem panas bumi bertemperatur rendah, yaitu suatu sistem yang reservoirnya mengandung fluida dengan temperatur lebih kecil dari 1250C.
2. Sistem/reservoir bertemperatur sedang, yaitu suatu sistem yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur antara 1250C dan 2250C.
Sistem panas bumi sering kali juga diklasifikasikan berdasarkan entalpi fluida yaitu sistem entalpi rendah, sedang dan tinggi. Kriteria yang digunakan sebagai dasar klasifikasi pada kenyataannya tidak berdasarkan pada harga entalpi, akan tetapi berdasarkan pada temperatur mengingat entalpi adalah fungsi dari temperatur. Pada tabel di bawah ini ditunjukkan klasifikasi sistem panas bumi yang biasa digunakan.
Energi panas bumi yang ada di Indonesia pada saat ini dapat dikelompokkan menjadi:
1. Energi panas bumi "uap basah"
Gambar 2.7 Dry System Poer Plant
2. Energi panas bumi "air panas"
Gambar 2.8 Flash System Power Plant
3. Energi panas bumi “batuan panas”
Gambar 2.9 Binary Cycle Power Plant
Energi panas bumi jenis ini berupa batuan panas yang ada dalam perut bumi akibat berkontak dengan sumber panas bumi (magma). Energi panas bumi ini harus diambil sendiri dengan cara menyuntikkan air ke dalam batuan panas dan dibiarkan menjadi uap panas, kemudian diusahakan untuk dapat diambil kembali sebagai uap panas untuk menggerakkan turbin. Sumber batuan panas pada umumnya terletak jauh di dalam perut bumi, sehingga untuk memanfaatkannya perlu teknik pengeboran khusus yang memerlukan biaya cukup tinggi.
2.5. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
Gambar 2.10 Prinsip Kerja PLTU
Gambar 2.11 Prinsip Kerja PLTP
2.6. Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
pengumpul uap. Steam Receiving Header dilengkapi dengan Rupture Disc yang berfungsi sebagai pengaman terakhir unit .Bila terjadi tekanan berlebih (over pressure) di dalam Steam Receiving maka uap akan dibuang melaluiVent Structure.Vent Structure berfungsi untuk warming-up di pipe line ketika akan start unit dan sebagai katup pengaman yang akan membuang tekanan bila sudden trip terjadi. b. Dari Steam Receiving Header uap kemudian dialirkan
ke Separator (Cyclone Type) yang berfungsi untuk memisahkan uap (pure steam) dari benda-benda asing seperti partikel berat (Sodium, Potasium, Calsium, Silika, Boron, Amonia, Fluor dll).
c. Kemudian uap masuk ke Demister yang berfungsi untuk memisahkan moisture yang terkandung dalam uap, sehingga diharapkan uap bersih yang akan masuk ke dalam Turbin.
d. Uap masuk ke dalam Turbin sehingga terjadi konversi energi dari Energi Kalor yang terkandung dalam uap menjadi Energi Kinetik yang diterima oleh sudu-sudu Turbin. Turbin yang dikopel dengan generator akan menyebabkan generatkut berputar saat turbin berputar sehingga terjadi konversi dari Energi Kinetik menjadi Energi Mekanik.
e. Generator berputar menghasilkan Energi Listrik (Electricity)
f. Exhaust Steam (uap bekas) dari Turbin dikondensasikan di dalam Condensor dengan sistemJet Spray (Direct Contact Condensor). g. NCG (Non Condensable Gas) yang masuk kedalam Condensor
dihisap oleh First Ejectorkemudian masuk ke Intercondensor sebagai media pendingin dan penangkap NCG. Setelah dari Intercondensor, NCG dihisap lagi oleh Second Ejector masuk ke dalam Aftercondensorsebagai media pendingin dan kemudian dibuang ke atmosfir melalui Cooling Tower.
i. Primary Cooling System disamping sebagai pendingin Secondary
Cooling System juga mengisi air pendingin
ke Intercondensor dan Aftercondensor.
j. Overflow dari Cold Basin Cooling Tower akan ditampung untuk kepentingan Reinjection Pump.
k. River Make-Up Pump beroperasi hanya saat akan mengisi Basin Cooling Tower.
Gambar 2.14 Diagram Prinsip Kerja PLTP
2.7 Peralatan pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi a. Kepala Sumur dan Valve
Seperti halnya sumur-sumur minyak dan gas, di sumur panas bumi juga dipasang beberapa Valve (katup) untuk mengatur aliran fluida. Valve-valve tsb ada yang dipasang di atas atau di dalam sebuah lubang yang dibeton (Concrete cellar).
Disamping itu ada juga yang dilengkapi dengan Ball Floatt
Valve yang merupakan Valve pengaman dari kemungkinan terbawanya air
ke dalam aliran pipa uap. Bila ada air yang terbawa, bola akan naik dan menghentikanaliran. Kenaikkan tekanan akan menyebabkan Bursting Disc pecah dan mengalihkan aliran ke Silincer.
Gambar 2.15 Valve pada Kepala Sumur PLTP
b. Steam Receiving Header
Steam Receiving Header adalah stasiun pengumpul uap dari beberapa sumur produksi sebelum uap tersebut dialirkan menuju turbin.
c. Separator
dinding, sedangkan uap akan mengisi bagian tengah pipa, dan mengalir keatas. Uap yang keluar dari separator jenis ini mempuyai tingkat kekeringan (dryness) yang sangat tinggi, lebih dari 99%. Effisiensi dari jenis ini akan berkurang bila kecepatan masuk lebih dari 50 m/detik.
Gambar 2.16 Cyclone Separator pada PLTP
d. Demister
Demister adalah peralatan yang berfungsi untuk menangkap butiran butiran air yang masih terkandung di dalam uap sesaat sebelum uap tersebut memasuki turbin. Sehingga demister dipasang tidak jauh dari turbin uap.
e. Silincer
diperlukan Silencer untuk mengurangi kebisingan dan biasanya juga mengontrol aliran fluida yang akan dibuang. Apabila fluida dari sumur berupa uap kering, silincer yang digunakan biasanya berupa lubang yang diisi dengan batuan yang mempunyai ukuran dan bentuk beragam.
Gambar 2.17 Silincer
f. Turbin Uap
Turbin uap adalah suatu mesin penggerak, yang menggunakan energi dari fluida kerja (uap) untuk menggerakkan / memutar sudu-sudu turbin. Sudu – sudu turbin ini memutar poros, poros karena dikopling dengan generator, maka akan menggerakkan generator yang akan menghasilkan listrik. Pada dasarnya dikenal 2 jenis turbin :
Turbin dengan condenser (Condensing unit Turbine). Pada jenis ini uap keluar dari turbin dikondensasikan lagi menjadi air di condenser.
Gambar 2.18 Turbin Uap
g. Kondensor
kondensor, kemudian disemprotkan air maka uap akan menyusut volumenya, karena sebagian atau seluruhnya berubah menjadi air (tergantung jumlah air yang disemprotkan) yang memiliki volume jauh lebih kecil. Akibat penyusutan volume uap dalam kondensor inilah akan mengakibatkan kondisi ruangan dalam kondensro menjadi vakum.
h. Main cooling waterpump
Main cooling waterpump adalah pompa yang bertugas untuk memompakan air kondensat dari kondensor menuju ke menara pendingin.
i. Main Cooling Tower
Fungsi dari menara pendingin adalah menurunkan temperaturair kondensat yang keluar dari kondensor. Air kondensat yang telah diturunkan temperaturnya ini sebagian akan dikembalikan ke kondensor untuk emngkondensasikan fluida berikutnya dan sebagian lagi akan dialirkan ke sumur injeksi untuk dikembalikan ke dalam perut bumi.
Menara pendingin terdapat dua jenis yaitu Mechanical Draft Cooling Tower dan Natural Draught Cooling Tower. Pada Mechanical Draft Cooling Tower, air panas dari kondensor disemprotkan pada strukutur kayu berlapis yang disebutt fill. Udara yang dilewatkan pada bagian bawah fill dan air jatuh dari bagian atas fill. Ketika air mengalir melawati rangkaian fill tersebut, maka perpindahan panas akan terjadi dari air ke udara. Ciri khas dari menara pendingin jenis ini adalah terdapatnya kipas angina (fan) di bagian atas menara yang kecepatannya dapat diatur sesuai dengan kondisi udara diluar dan beban dari turbin. Fungsi dari fan ini adalah mengatur aliran udara pendingin. Natural Draught Cooling Tower
adalah menara pendingin yang bekerja dengan prnsip hamper sama dengan Mechanical Draft Cooling Tower, hanya saja aliran udara pendingin pada Natural Draught Cooling Tower tidak berasal dari fan, aliran udara pendingin pada menara pendingin jenis ini terjadi sebagai akibat dari bentuk fisik menara yang berbentuk corong tinggi terbuka ke atas. Saat ini Mechanical Draft Cooling Tower lebih umum digunakan dibandingkan Natural Draught Cooling Tower.
j. Reinjection Pump
k. Gas Extraction
Untuk menjaga agar kondisi di dalam kondensor tetap vacuum, maka Non Condensable Gas (NCG) harus dikeluarkan dari kondensor, dengan cara dihisap oleh Ejector .
Kesimpulan yang dapat dirumuskan dari hasil studi mengenai Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah sebagai berikut :
1. Sistem panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistem hidrothermal yang mempunyai temperatur tinggi (>225oC), hanya beberapa diantaranya yang mempunyai temperature sedang (150‐225oC). Pada dasarnya sistem panas bumi jenis hidrothermal terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari suatu sumber panas ke sekelilingnya yang terjadi secara konduksi dan secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan, sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas. Perpindahan panas secara konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung (bouyancy).
2. Pembangkit Listrik Tenaga panas Bumi adalah suatu pembangkitan listrik yang menggunakan panas bumi sebagai tenaga pembangkitannya.
3. Kelebihan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
a. Bersih
PLTP tidak membakar bahan bakar untuk menghasilkan uap panas guna memutar turbin serta menghemat pemanfaatan bahan bakar fosil yang tidak bisa diperbaharui. Kita mengurangi emisi yang merusak atmosfir kita.
b. Tidak boros lahan
c. Dapat diandalkan
PLTP dirancang untuk beroperasi 24 jam sehari sepanjang tahun. Suatu pembangkit listrik geothermal terletak diatas sumber bahan bakarnya. Hal ini membuat resisten terhadap hambatan penghasilan listrik yang diakibatkan oleh cuaca dan bencara alam yang bias mengganggu transportasi bahan bakar.
d. Fleksibel
Suatu PLTP bisa memiliki rancangan moduler, dengan tambahan dipasang sebagai peningkatan yang diperlukan untuk memenuhi permintaan listrik yang meningkat.
e. Mengurangi pengeluaran
Uang tidak perlu dikeluarkan untuk mengimpor bahan bakar untuk PLTP, selalu terdapat dimana pembangkit itu berada.
f. Pembangunan
PLTP dilokasi terpencil bisa miningkatkan standar kualitas hidup dengan cara membawa listrik ke orang yang bertempat tinggal jauh dari sentra populasi listrik.
Grafik Emisi Gas dari Bermacam-macam Pembangkit
Dari grafik diatas pembangkit dengan bahan bakar panas bumi memiliki emisi yang paling rendah yaitu 100 kg/kWh.
4. Kekurangan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi
a. PLTP dibangun didaerah lapang panas bumi dimana terdapat banyak sumber air panas atau uap yang mengeluarkan gas H2S. Kandungan ini bersifat korosit yang menyebabkan peralatan mesin maupun listrik berkarat.
b. Ancaman akan adanya hujan asam.
c. Penurunan stabilitas tanah yang akan berakibat pada bahaya erosi dan akan mempengaruhi pada kegiatan operasional.
d. Menyusut dan menurunnya debit maupun kualitas sumber mata air tanah maupun danau-danau di sekitar area pembangunan yang akan menyebabkan gangguan pada kehidupan biota perairan dan menurunkan kemampuan tanah untuk menahan air.
