< Previous190Pembangkitan Tenaga Listrikpengertian Geothermal energi hanya dipelajari tentang panas yangterdapat pada kerak bumi (Crust) dan bagian atas mantle.b.Plate Tectonic Crust atau kerak bumi merupakan lempengan-lempengan yang terpisah dan diperkirakan terdiri dari 6 lempengan besar dan beberapa lempeng yang lebih kecil. Lempengan-lempengan tersebut bergerak dengankecepatan rata-rata beberapa cm/tahun, lempengan yang bergerakmenjauhi akan membentuk rongga saling mendekat akan berbenturan dan salah satu akan terdesak turun, pada daerah-daerah ini sering terjadi gempa dan disebut sebagai Seismic belt dan terdapat daerah-daerahgunung berapi, pada daerah-daerah tersebutlah daerah panas bumiterletak.1)Daerah Panas Bumi Pada kenyataannya tidak semua daerah Seismic belt merupakan daerah panas bumi (Geothermal field) yang potensial, hal ini disebabkanpersyaratan geologi, hidrologi yang tak terpenuhi.Persyaratan dasar yang harus dipenuhi untuk suatu daerah panas bumi yang potensi untuk di explotasisebagai pembangkit listrik, adalah :Daerah panas bumi berdasarkan gradient temperatur dipermukaan tanah diklasifikasikan menjadi 2 group yaitu :a)Non thermal area (grad temp 10-40oC Km depth)b)Thermal area yang terdiri :PSemithermal area (70-80oC Km of depth)PHyperthermal area (lebih besar dari semi thermal area)Berdasarkan kemampuan daerah panas bumi memproduksi fluida kerja , daerah panas bumi diklasifikasi sebagai berikut:1)Semithermal fields, mampu memproduksi air panas dengan temperatur sampai dengan 100oC2)Wet fields, memproduksi air panas yang berdekatan dengan temperatur diatas 100o C hingga bila tekanan diturunkan , uap dapat dipisahkan dengan air panas.3)Dry fields, memproduksi uap jenuh, atau superheated tekanan di atas atmosphere.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik1912)Klasifikasi Sumber Energi Panas Bumia)Hot Water SystemModel dasar dari reservoir dengan temperatur air yang tinggi diperkirakan terletak pada daerah dataran rendah. Tanda panah menunjukkan arah aliran zat cair yang menuju permukaan tanah yang berasal dari resevoir.Pengendapan mineral yang menjadi ciri utama terjadi tidak hanya disekitar reservoir tetapi juga dilapisan dekat permukaan tanah.Seluruh perpindahan panas secara alami terjadi pada bagian atas reservoir.ContohImperal Vallery USACesano Prospect ItaliaMilos Yunanib)Two Phase System (heat water for Maontainous Terrain)Model dasar temperatur tinggi untuk system dua phasa ini di perkirakanterletak didaerah pegunungan dengan aliran air yang sangat besar(ditujukkan pada gambar yang di arsir warna hitam) sumber panas adalah pluton dingin. Aliran air kepermukaan tanah ditandai dengan adanya pengendapan mineral pada permukaan tanah.Sebagian besar dari perpindahan panas secara alami dari pluton melalui reservoir adalah timbulnya aliran air panas pada permukaan tanah.Contoh.LahendongDiengTongonanPiliphinaGunungSalakc)Vapor Dominated SystemModel dasar dari Vapor DominatedSystem ini diperkirakan terletak pada daerah yang moderat. pada sistem ini dapat dilihat dengan adanyaproses condensasi (ditunjukkan pada daerah yang diarsir warna hitam) pada lapisan dari fluida diaphasa. Sedikit sekali air permukaan yang dipanasi. Hanya dalam reservoir uap panas dari bagian bawah reservoir bergerak ke permukaan.Perpindahan panas dalam reservoir adalah dengan mengalirkanyacondensat dan uap menuju permukaan tanah akibat konduksi Hot Rockke air resapan.192Pembangkitan Tenaga ListrikContoh :KamojangDarajadLadarelod)Volcanic Geothermal systemSistem ini agak sukar dipahami, hanya menurut ahli geothermal bernama Henley diperkirakan pada daerah gunung berapi ini terdapat gas danoxidasi yang menghasilkan sulfat atau asam chorida seperti yang terjadi didaerah Sibayak dan Tangkuban Prahu.2.PotensiReservoirPanas Bumia.Potensi ReservoirYang dimaksud dengan resevoir adalah lapisan batuan permeable yang dapat menyimpan dan mengalirkan fluida. Kandungan panas dalamresevoir dihitung berdasarkan data-data Volume reservoir,temperatur,porositas,density, thermal capasity. Data-data tersebut diperoleh dari survey geology, hydrology, geochemical, geophysic dan pengeboransumur-sumurexplorasi.b.Fild Run DownPengambilan uap (fluida) yang terlalu berlebihan akan mempengaruhi tekanan dan temperatur resevoir, sehingga turbin tidak dapat mencapai kapasitas maksimumnya.Oleh karena perhitungan kapasitas reservoirberdasarkan parameter-parameter yang tidak diukur secara langsungmaka hasil perhitungan tidak dapat dijadikan pegangan mutlak.Untuk mengurangi resiko field run down biasanya PLPT dibangun secara bertahap sambil mengamati perubahan-perubahan pada resevoir.3.Exploitasi Panas BumiYang dimaksud dengan exploitasi panas bumi adalah:Usaha mencari/menentukan daerah panas bumiMenentukan karakteristik dari daerah panas bumi (semithermal atau hyperthermal)Menentukan apakah daerah hyper thermal (bila di temukan,merupakan steam atau water dominated)Mempelajari lebih teliti, lokasi, luas, kedalaman dan temperatur daerah panas bumi.Mengetimasi potensi daya yang dapat diperoleh dari energi panas yang ada pada daerah panas bumi itu.Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik193Pelaksanaan kegiatan explorasi memerlukan kerja sama dari beberapa disiplin ilmu antara lainGeology,geochemistry, geophysics danengineering.Dari data-data yang diperoleh tersebut diambil suatu keputusanpertimbangan sebagai berikut :a)Bagaimanakah kira-kira prospek panas bumi tersebut untuk explorasi selanjutnya.b)Bila prospeknya baik , apakah pengeborannya secara teknik bisadilakukan.c)Bila dapat, berapa kira-kira kedalamannyad)Tentukan letak-letak sumur explorasi yang mula-mula akan dibor.4.PengeboranPeralatan dan teknologi untuk pengeboran sumur panas bumi berasal dari pengalaman untuk pengeboran minyak, yang kemudian disesuaikan dengan keadaan/kondisi panas bumi.Perbedaan yang nyata antara kondisi pengeboran minyak terhadappanas bumi adalah, pada panas bumi: a)Batuan lebih kerasb)Temperatur lebih tinggic)Terdapat fluida yang korosifa.Prinsip dasar pengeboran dan bagian-bagian utama1)CellarsSebelum pengeboran, dibuat bangunan beton dengan dimensi 10 ft x 8 ft x 10 ft yang disebut Concrete cellars, gunanya untuk menahan beban mesin pengeboran dan nantinya sebagai tempat kepala sumur sertakatup-katupnya.2)Optimum bore diameterSecara teoritis diameter lubang sumur merupakan fungsi dari tahanan aliran (flow resistance) pada lubang sumur itu sendiri, tahanan aliran di dalam formasipermeable, harga dari pipa, ratio kemungkinankeberhasilan sumur panas bumi.3)Rotary drillingMata bor (bit) diputar bersamaan dengan batang pemegangnya(drillstem) secara mekanis oleh mesin penggerak (diesel) dari permukaan tanah.194Pembangkitan Tenaga ListrikPada menara pengeboran (derrick), terdapat pulley yang gunakan untuk mengatur posisi penempatan batang pemegang mata bor, juga untuk mencabut/menarik batang mata bor dan casing dari lubang sumur.Peralatan-peralatan lain yang terdapat pada drilling rig, adalah pompa-pompa, kompressor, cooling tower untuk pendingin lumpur,penunjang/pemisah lumpur. Maksud penggunaan lumpur (mud) padapengeboran panas bumi adalah:a)Pendingin dan pelumas mata bor dan batang pemegangnya.b)Mendorong serpihan-serpihan batuan (cuttings) keluar lubang sumur.c)Mencegah runtuhnya dinding sumurd)Mendinginkan bantuan sekitar lubang sumur.4)CasingCasing merupakan dinding lubang sumur, terbuat dari bahan bajaberkapasitas tinggi, dipasang sebelum memasuki daerah produksi.Casing disemen pada lubang sumur sehingga kokoh dan sanggupmenahan pipa-pipa dibawahnya.Panjangcasing tergantung pada kedalaman production zone. Bagian terbawahdari sumur panas bumi adalah stolled liner berbentuk pipa yang berlubang-lubang pada dinding yang berfungsi sebagai penyaring.5)Directional drillingPengeboran tidak dilakukan tegak lurus kebawah tapi dibelokkan kearah yang dikehendaki.Keuntungan dari cara adalah :a)Beberapa kepala sumur terletak berdekatan sehingga luas permukaan tanah untuk kepala sumur lebih kecil.b)Untuk lokasi-lokasi reservoir yang sulit dijangkau.Karakteristik sumur panas bumi dapat berlain-lain walaupun terletak pada satu daerah.b.Pengukuran variabel Untuk memperoleh parameter-parameter tersebut di atas diperlukanpengukuran-pengukuran, tekanan dan temperatur dan dapat diukurdengan menggunakanthermometer danpressure gauge untukmemperoleh harga enthalpy. Terdapat beberapa cara untuk mengukur massa flow, salah satu yang paling sederhana namun cukup akurat adalahmetode James atauCritical Lip pressure method dimanaMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik195uap/campuran uap dan air di-discharge pada kecepatan suara (sonicvelocity), tekanan pada ujung pipa merupakan ukuran dari energi panas (heat flow) per luas area penampang pipaRumus empiris “James” adalahG = 102.196.0400.11hp (3-2)KeteranganG = Flow dalam ft/s ft2p = Critical lip pressure dalam psiah=Fluida enthalpy dalam Btu/lbc.Kapasitas Daya dari Sumur Panas BumiDengan mengetahui parameter-parameter tekanan, temperatur, kualitas, masaflow serta entalpy pada kepala sumur, maka dapat dibuat sebuah kurva antara tekanan terhadap output (kW).Berdasarkan kurva inilahengineerkemudian merencanakan mesinpembangkit dengan tekanan kerja, temperatur dan output optimum.5.Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumidan SistemTransmisi UapMasalah yang paling penting dan sangat mendasar dalam merencanakan pembangkitlistrik tenaga panas bumi adalah bagaimana mengubahsecara efisien energi panas bumi dengan kandungan kalor yang rendah menjadi energi listrik.Pada umumnya pembangkit listrik panas bumi berdasarkan jenis fluida kerja panas bumi yang diperoleh dibagi menjadi 2, yaitu:a)Vapor dominated system (sistem dominasi Uap)b)Hot Water dominated system (Sistem Dominasi Air Panas)a.Vapor dominated systemVapor dominated system adalah jenis energi panas bumi yangmenghasilkan uap kering sebagai fluida kerja. Jenis ini sangat jarang ditemukan, namun merupakan jenis yang sangat sesuai untukdimanfaatkan pada pembangkit listrik.DiperlukanSteam Jet Ejector dengan kemampuan yang relatif besaruntuk mengatasi jumlahnondensable gas yang besar Contoh PLTP196Pembangkitan Tenaga ListrikVapor Dominan Systemadalah diGeyser (USA),Lardaelo (Itali),Matsukawa (Japan) dan juga Kamojang.b.Water dominated system (Sistim dominasi uap)Pada sistem ini fluida keluar dari sumur dengan tingkat kekeringan(dryness) yang sangat rendah, air lebih dominan atau berupa campurandua phase (two phase mixture), dengan temperatur yang bervariasi dari 150oC , untuk sistem pengolahannya dikenal beberapa cara yaitu1)Flushed steam systemPada sistem ini fluida pada kepala sumur merupakan campuran 2 phase cair dan gas, didalamflash separator tekanan diturunkan sehinggacampuran 2 phasa memperoleh tingkat kekeringan yang lebih baik. Kandungan air dipisahkan sedang uap digunakan untuk memutar turbin proses selanjutnya seperti pada sistem uap kering. Dibandingkan dengan vapor dominated system,flash steam system lebih sulit dalam beberapa hal:Jumlah massa yang perlukan lebih banyak.kedalaman sumur lebih dalam.kandungan mineral yang lebih banyak sehingga diperlukan desain khusus peralatan valve-valve, pompa-pompa desain khusus peralatankhusus peralatan valve-valve, pompa –pompa, separatordan lain-lain.korosi pada pipa-pipa,casing sumur dan lain-lain.Ada 2 metode yang masih terus dikembangkan yaitu :a)Double flashAir yang keluar dari separator pertama tidak langsung direinjeksikankedalam tanah, tetapi dimasukkan ke separator kedua, dimana tekanan air tersebut diturunkan lagi, sehingga diperoleh tingkat kekeringan uap yang lebih baik untuk memutar turbin tekanan rendah, sedangkan air dari sparator II direinjeksikan ke dalam tanah.b)TurbinTekanan air setelah keluar dari separator I masih Cukup tinggi,digunakan untuk memutar turbin air yang didesign khusu dan generator tambahan yang beroperasi paralel dengan generator dari turbin uap.Air yang keluar dari separator masih mengandung energi yang cukup besar untuk menggerakkan turbin sehingga sistem ini dikembangkan Masalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik197terus. Gambar III.40 menunjukkanSkematik Diagram PLTPFlusedSteam System2)Binary cycle system (sistem Siklus Biner)Kira-kira 50% dari air hydrothermal yang ada, bersuhu antara 150o C sampai dengan 205oC.Apabila digunakan pada Flashed steam system, tekanan air diturunkan untuk mendapatkan tingkat kekeringan uap yang lebih baik, sehingga diperlukan jumlah aliran air yang lebih banyak.Untuk peningkatan effisiensi, air dari dalam tanah digunakan sebagai sumber panas pada siklus tertutup untuk memanaskan fluida kerja yang mempunyai titik didih rendah sepertiIsobutane (2-Methyl propane) V4H10(titik didih normal pada tekanan 1 Atm = -10oC, Freon –12 (memiliki titik didih normal-12,6oC-29,8oC),Amonia Propane.SparatorSteamWaterWaterSteamCondenserCoolingTowerCondensateInjection WellDirect UseGeneratorTurbineGambar III.40Skematik Diagram PLTP Flused Steam SistemProduction Well198Pembangkitan Tenaga ListrikGambar III.41 memperlihatkan schematic diagram binary systempanas bumi (air) dari dalam tanah dialirkan ke Heat exchangerkalor) untuk memanaskan fluida organik (1) dan dipompakan kembali kedalam tanah (Reinjection) didalam penukar kalor terjadi pertukaran kalor antara fluida panas bumi dengan fluida organik, sehingga diperoleh uapSuperheated untuk menggerakkan turbin dengan rankin tertutup dan selanjutnya dikondensasikan didalam Surface condensor dan kondensat dipompakan kembali ke heat excharger kondensor didinginkan oleh air reinjeksikan ke dalam tanah bersama-sama dengan fluida panas bumi yang keluar dari Heat exchanger.F.PusatListrik Tenaga Diesel (PLTD)1.Prinsip KerjaPLTD mempunyai ukuran mulai dari 40 kW sampai puluhan MW. Untuk menyalakan listrik di daerah baru umumnya digunakan PLTD oleh PLN.Di lain pihak, jika perkembangan pemakaian tenaga listrik telah melebihi 100 MW,penyediaan tenaga listrikyang menggunakan PLTD tidakekonomis lagi sehingga harus dibangun Pusat Listrik lain, seperti PLTU atau PLTA. Untuk melayani beban PLTD dengan kapasitas di atas 100 Gambar III. 41PLTP Siklus BinaryInjection WellProduction WellHeatExchangerGeneratorTurbineConderserCoolingTowerMasalah Operasi pada Pusat-Pusat Listrik199MW akan tidak ekonomis karena unitnya menjadi banyak, mengingat UnitPLTDyang terbesar di pasaran sekitar 12,5 MW.Gambar III.42 menggambarkan prinsip kerja mesin diesel 4-langkah, dan Gambar III.43prinsip kerja mesin diesel 2-langkah. Secara teoretis,mesin diesel 2-langkah dengan dimensi dan jumlah putaran per detikyang sama dibandingkan dengan mesin diesel 4-langkah, dapatmenghasilkan daya 2 kali lebih besar. Hal ini disebabkan karena pada mesin diesel 2-langkah terdapat 1 kali langkah tenaga untuk setiap2 langkah atau setiap1 putaran, sedangkan pada mesin diesel4-langkah, langkah tenaga terjadi langkah setiap 4 langkah atau setiap 2 putaran. Namun dalam praktik, angka 2 kali lebih besar untuk daya yang didapat pada mesin diesel 2 Langkah tidak tercapai (hanya sekitar 1,8 kali). Hal ini disebabkan karena proses pembilasan ruang bakarsilinder mesin diesel 2-langkah tidak sebersih pada mesin diesel4-langkah sehingga proses pembakarannya tidak sesempurna sepertipada mesin diesel 4-langkah. Karena proses pembakaran ini, makaefisiensi mesin diesel 2 langkah tidak bisa sebaik efisiensi mesin diesel 4-langkah. Pemakaian bahan bakarnya lebih boros.Mesindiesel2-langkah lebih cocok digunakan pada keperluanyangmemerlukan penghematan ruangan, seperti pada lokomotif keretaapiatau pada kapal laut. Mesin ini disebut sebagai mesin diesel 2-langkahkarena dalam setiap langkahnya terjadi satu kali langkah bertenagadengan dorongan gas hasil ledakan/pembakaran.Next >