Bab7 Energi Panas Bumi

5/14/2018 Bab7 Energi Panas Bumi

1/9

F/S/KA ENERGI

ENERGI PANAS BUMI

PENDAHULUAN PERHITUNGAN ENERGI PANAS BUMI PUSAT LlSTRIK TENAGA PANAS BUMI

76


2/9

77

FISIKA ENRGI

7.1. PENDAHULUANMenurut salah satu teori, pada prinsipnya bumi merupakanpecahan yang teriempar dari matahari. Karenanya, bumihingga kini masih mempunyai suatu inti panas sekali yangmeleleh. Kegiatan - kegiatan gunung berapi dibanyaktempat dipermukaan bumi dipandang sebagai bukti dari teori ini. Magma,yang menyebabkan letusan-Ietusan vulkanik juga menghasilkan sumber-sumber uap dan air panas pada permukaan bumi. Dibanyak tempat , airdibawah tanah bersinggungan dengan panas di perut bumi dan menimbulkansuhu tinggi dan tekanan tinggi. la mengalir ke permukaan sebagai air panas,lahar panas atau aliran uap. Kita bisa menggunakan tidak hanya hembusanalamiah tetapi dapat membor hingga lekukan dasar uap, ataumenyemprotkan air dingin hingga bersinggungan dengan karang kering yangpanas untuk memanaskannya menjadi uap.

1300 Km

2000 Km3000 Km

Gambar 7.1. lsi perut bumi

Pada dasarnya bumi terdiri atas tiga bagian sebagimana terlihat padagambar 7.1. Bagian paling luar adalah lapisan kulit . Tebalnya rata-rata 30sampai 40 Km atau lebih di daratan, dan dilaut antara 7 da.n 10 Km. Bagianberikutnya dinamakan mantel, yang terdiri atas batu yang dalamnyamencapai kira-kira 3000 Km, dan yang berbatasan dengan inti bumi yangpanas sekali. Inti ini terdiri atas inti cair atau inti meleleh, yang mencapai


3/9

F/SIKA ENRGI

2000 Km. Kemudian paling tengah berupa inti keras yang mempunyai garistengah sekitar 2600 Km.

Panas inti mencapai 5000 0 C lebih. Diperkirakan ada dua sebabmengapa inti bumi itu panas. Pertama disebabkan tekanan yang begitu besarkarena gravitasi bumi mencoba mengkompres atau menekan materi,sehingga bagian yang tengah menjadi paling terdesak. Sehingga kepadatanbumi menjadi lebih besar disebelah dalam.

Sebab kedua bahwa bumi mengandung banyak bahan radiokatifseperti uranium-238, uranium-235 dan thorium-232. Bahan-bahan radioaktifini membangkitkan jumlah panas yang tinggi. Panas tersebut dengansendirinya berusaha untuk mengalir ke luar , akan tetapi ditahan oleh mantelyang mengelilinginya. Menurut perkiraan rata-rata panas yang mencapaipermukaan bumi adalah sebesar 400 kCal/m2setahun.

Dipermukaan bumi sering terdapat sumber-sumber air panas, bahkansumber uap panas. Panas itu datangnya dari batu-batu yang meleleh ataumagma, yang menerima panas dari inti bumi.

Gambar 7.2. Uap yang berasal dari dalam perut bumi

Gambar 7.3. memperlihatkan secara skematis terjadinya sumber uap, yangbiasanya disebut fumarole dan geyser serta sumber air panas.

78


4/9

FISIKA ENRGI

~ " , " " " , i l i . _ m b U r a n~ ! : " l ~w uaa;,,\fl. ~i Sumber'\\ / ~ / A .ir panas danau r-~ \.\-.... ~ ...~J batu padat~ ,,\\ ~ ~ "--- al~es'i \ \ l i r ai~rl ~ ~ r s ~ ~ : ~.l panas tanah \"

---' __ .!.---::o.__ - ,\.....--,........--pemanasanoair terkumpulO 0 0atu berporidalarn batu berpori 0

---------~~batu padat_------


5/9

80

FISIKA ENRGI

Gambar 7.4. lIustrasi pusat listrik tenaga panas bumi

7.2. PERHITUNGAN ENERGI PANAS BUMI

Perkiraan atau penilaian potensi panas bumi pada prinsipnyamempergunakan data-data geologi , geofisika , dan geokimia. Analisa-analisakimia memberikan parameter-parameter yang dapat digunakan untukperkiraan potensi panas bumi suatu daerah. Rumus yang ada adalah sangatkasar dan merupakan perkiraan garis besar. Diantara rumus yang ada atausering dipakai adalah metode Perry dan metode Bandwell, yang padaumumnya merupakan rumus empirik.Metode Perry pada dasarnya mempergunakan prinsip energi daripanas yang hilang. Rumus untuk mendapatkan energi metode perry adalahsebagai berikut :

E = 0 x Dt x P Kcal per detik .............................. (7.1)dimana, E = energi

o = debit ( Udt )Dt = perbedaan suhu permukaan air panas dan air dinginP = panas jenis (kCal/Kg)

Untuk perhitungan ini, data suhu dinyatakan dalam derajat celcius ,debit air panas dalam satuan liter per detik, sedangkan isi chlorida dalamlarutan air panas dinyatakan dalam miligram per liter.


6/9

FISIKA ENERGI

Metode yang kedua adalah metode Bandwell, Rumus untukmendapatkan energi panas bumi oleh bandwell adalah sebagai berikut :

E = M ( h1 - h2 ) Kwh (7.2)E = energi panasM = massa dari waduk uap panas bumi yang terdiri atas cairan

dan uap (Kg)h1 = entalphy uap pada t1 ( BTU/lb)h2 = entalphy uap pada h ( BTU/lb)t1 = suhu waduk uap panas bumi mula-mula (0 F)t2 = suhu waduk uap setelah mendingin (0 F)

massa dari waduk uap panas bumi (M) sangat tergantung pada :

dimana

- volume waduk uap panas bumi- prosentase uap yang terkandung dalam waduk

7.3. PUSAT LlSTRIK TENAGA PANAS BUMI

7.3.1. UAP BASAHKeadaan yang ideal, mudah dan menguntungkan untuk memanfaatkan

sumber daya panas bumi adalah bila energi yang keluar dari perut bumilangsung berbentuk uap kering. Tapi kenyataannya bahwa uap yang keluardari perut bumi kebanyakan adalah dalam bentuk UdP basah, dimana uapbasah tersebut mengandung sejumlah air yang harus dipisahkan dulusebelum uap tersebut dapat dipakai dalam turbin.

Yang terbanyak didapat adalah air panas tekanan yang setelahmencapai permukaan , mencetus dan memisah menjadi kira-kira 20% uapdan 80% air. Dalam separator air dan uap dipisahkan. Air diinjeksikankembali ke dalam tanah, untuk sebanyak mungkin menjaga keseimbanganjumlah air yang tersedia dalam tanah,

81


7/9

82

FISIKA ENRGI

. . . -_ J - _--., -

Gambar 7.5. Pembangkit tenaga listrik panas bumi dengan uap basah

Pada gambar 7.5 tampak bahwa uap yang diambil dari separator dandibawa ke turbin , sisa sebagian uap yang digunakan untuk menggerakkanturbin diteruskan ke penampung sehingga berubah dalam wujud cair. Airyang masih dalam keadaan panas yang ada di penampung diteruskan. kecooling water ( pendingin). Air yang terjadi pada pendingin kembali dipornpake dalam tanah ,sedang sisa uap dibuang ke udara.

Dari keterangan diatas tampak jelas bila yang didapat bukanya uapbasah tapi uap kering , maka separator tidak diperlukan lagi dan uap dapatlangsung diqunakan untuk menggerakkan turbin. Untuk menjagakelangsungan hidup turbin , pada umumnya uap masih dibersihkan dulusebelum dimasukkan ke dalam turbin.

7.3.2. AIR PANASDari perut bumi sering didapatkan air panas atau lebih tepat air asin

panas ( brine) yang suhunya tidak seberapa tinggi dan mengandung banyakmineral . Persoalanya jika air ini dicetus (falshed) secara biasa bila mencapaipermukaan bumi, maka campuran mineral akan ikut naik ke atas dan akanmenempel pada dinding pipa-pipa sehingga lambat laun garis tengah pipaakan mengecil. Untuk mencegah air panas itu mencetus dipergunakan apayang dinamakan sistem biner yang terlihat pada gambar 7.6.


8/9

83

F/S/KA ENRGI

Gambar 7.6. Pembangkit tenaga listrik panas bumi dengan air panas

Air panas dibawa ke suatu penukar panas ( heat exchanger ) untukkemudian diinjeksi kembali ke tanah. Siklus pertama dinamakan siklusprimer. Melalui penukar panas energi yang terkandung dalam air panasdipindahkan ke sirkuit kedua, yang diisi dengan air. Air dalam sirkuit keduasetelah meninggalkan penukar panas menjadi uap, yang dimasukkan dalamturbin. Sirkuit kedua dinamakan dinamakan sistem sekunder. Bila tekanan airpanas dari bumi kurang tinggi, perlu dipakai pompa, yang mempunyaikonstruksi khusus, karena harus tahan air asin yang sangat korosif. Mediumpada sistem sekunder dapat dipakai suatu bahan yang mempunyai titik didihyang rendah, misal amonia (NH3 ) atau gas propan (C3HS) , bila suhu air tidakterlalu tinggi.

creotherrnal HeatP=p(hea.tin&. cooling.domestichot water)Ground. loop -plasticpipe indrill hole

Gambar 7.7. Pompa panas geotermal


9/9

FISIKA ENRGI

7.3.3. BATUAN PANASTelah dikemukakan dimuka, bahwa didalam perut bumi lebih banyak

terdapat uap basah daripada uap kering, begitu juga lebih banyak terdapatenergi dalam bentuk batu panas yang kering. Panas ini tidak datang ke atas,melainkan harus diambil sendiri. Hal ini dapat dilakukan dengan memasukkanke dalam tanah air dingin biasa, yang menyedotnya kembali ke tempat lainsebagai uap atau sebagai air panas.

Hal tersebut bisa dilihat pada gambar 7.8. Tanah dibor suatu lubangatau sumur yang mencapai batu padat yang panas. Kemudian batu padatdiledakkan dengan alat nuklir. Dengan demikian sebagian batu padat menjadipecah dan berlubang. Kemudian dibor lagi satu sumur sampai batu pecah.Kemudian air dipompa dengan tekanan tinggi ke dalam batu-batu pecah yangpanas. Karena dalam keadaan pecah , batu-batu ini memungkinkan airmengalir didalam sehingga menjadi panas. Pada ujung lainnya air panas ini ,yang kini telah menjadi uap, diambil kembali untuk dipakai dalam pusat listriktenaga panas bumi. Diperkirakan luas wilayah ini akan mempunyai ukuranpanjang dan lebar sekitat 500 meter.

bataspatahan

Gambar 7.8. Pembangkit tenaga listrik panas bumi dari batuan panas

Perlu dikemukakan bahwa pemanasan lapisan batu pecah bukan sajadilakukan oleh batu panas, melainkan juga oleh energi sisa dari ledakannuklir yang dipakai untuk membuat pecah lapisan batu. Cara untukmendapatkan panas bumi dengan metode ini hingga kini masih merupakangagasan.

84

Documents

Bab7 Energi Panas Bumi