PEMANFAATAN FLUIDA PANAS BUMI

PEMANFAATAN FLUIDA PANAS BUMI

Fluida Panasbumi Untuk  Pembangkit Listrik

Fluida panasbumi bertemperatur tinggi (>225°C) telah lama digunakan di beberapa Negara untuk pembangkit listrik, namun beberapa tahun terakhir ini perkembangan teknologi telah memungkinkan digunakannya fluida panasbumi bertemperatur sedang (150-225°C) untuk pembangkit listrik.

Faktor-faktor lain yang biasanya dipertimbangkan dalam memutuskan apakah suatu sumberdaya panasbumi tepat untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik adalah sebagai berikut :

1.      Sumberdaya mempunyai kandungan panas atau cadangan yang besar sehingga mampu memproduksikan uap untuk jangka waktu yang cukup lama, yaitu sekitar 25-30.

2.      Sumberdaya panasbumi memproduksikan fluida yang mempunyai pH hamper netral agar laju korosinya relative rendah, sehingga fasilitas produksi tidak cepat terkorosi. Selain itu hendaknya kecendrungan fluida membentuk scale relative rendah.

3.      Reservoirnya tidak terlalu dalam, biasanya tidak lebih dari 3 km

4.      Sumberdaya panasbumi terdapat di daerah yang relative tidak sulit dicapai

5.      Sumberdaya panasbumi terletak di daerah dengan kemunkinan terjadinya erupsi hidrotermal relative rendah. Diproduksikannya fluida panasbumi dapat meningkatkan kemungkinan terjadinya erupsi hidrotermal.

Jenis-Jenis Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Panasbumi

1.      Direct Dry Steam

2.      Separated Steam

3.      Single Flash Steam

4.      Double Flash Steam

5.      Multi Flash Steam

6.      Brine/Freon Binary Cycle

Brine/Isobutane Binary Cycle

7.      Combined Cycle

8.      Hybrid/Fossil-Geothermal Conversion System

Siklus Uap Kering (Direct Dry Steam Cycle)

Fluida panasbumi dapat berupa fasa cair, fasa uap atau campuran  dari keduanya, tergantung dari tekanan dan temperaturnya. Apabila fluida di kepala sumur berupa fasa uap, maka uap tersebut dapat dialirkan langsung ke turbin. Turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik.

Siklus Uap Hasil Pemisahan (Separated Steam Cycle)

Apabila fluida panas bumi keluar dari kepal sumur sebagai campuran fluida dua fasa (fasa uap dan fasa cair) maka terlebih dahulu dilakukan proses pemisahan pada fluida. Hal ini memungkinkan dengan melewati fluida ke dalam separator, sehingga fasa uap akan terpisahkan dari fasa cairnya. Fraksi uap yang dihasilkan dari separator inilah yang kemudian dialirkan ke turbin.

Siklus Uap Hasil Penguapan (Single Flash Steam)

Sistem ini digunakan bilaman fluida dikepala sumur dalam kondisi air jenuh (saturated liquid). Fluida dialirkan ke sebuah flasher  agar menguap. Banyaknya uap yang dihasilkan tergantung dari tekanan flasher. Fraksi uap yang dihasilkan kemudian dialirkan ke turbin.

Siklus Uap Hasil Pemisahan Dan Penguapan (Double Flash Steam)

Pada system ini digunakan dua pemisahan fluida yaitu separator dan flasher dan digunakan komposisi 2 turin, yaitu HP-turbine dan LP-turbine yang disusun tandem (ganda),contoh lapangan yang menggunakan system konversi seperti ini adalah Hatchobaru (Jepang), dan Krafla (Iceland).

Siklus Uap Hasil Pemisahan Dan Penguapan Denagan Dua Turbin Terpisah (Flashing Multi Flash Steam)

Sistem siklus konversi energi ini mirip dengan system double flash, bedanya adalah kedua turbin yang berbeda tekanan disusun secara terpisah, uap dengan tekanan dan temperature tinggi yang mengandung air dipisahkan di separator agar siperoleh uap kering yang digunakan untuk mengerakkan high pressure turbin. Turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik.

Binary Cycle

Umumnya fluida panas bumi yang digunakan untuk pembangkit listrik adalah fluida yang mempunyai temperature 200°C, tetapi secara tidak langsung fluida panas bumi temperature sedang (100-200°C) juga dapat digunakan untuk pembangkit listrik.

Combined Cycle

Untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi panas bumi di beberapa industri mulai digunakan sistim pembangkit listrik dengan siklus kombinasi (combined cycle), seperti diperlihatkan pada gambar 3.9 dan 3.10 fluida panas bumi dari sumur dipisahkan fasa-fasanya dalam separator. Uap dari separator dialirkan ke PLTP (turbin ke I), dan setelah itu sebelum itu fluida diinjeksikan kembali ke dalam reservoir, fluida digunakan untuk memanaskan fluida organic yang mempunyai titik didih rendah. Uap dari fluida organic tersebut kemudian digunakan untuk menggerakkan turbin (turbin ke II).

Siklus Uap Hasil Pemisahan Dan Penguapan (Double Flash Steam)

Pada system ini digunakan dua pemisahan fluida yaitu separator dan flasher dan digunakan komposisi 2 turin, yaitu HP-turbine dan LP-turbine yang disusun tandem (ganda), seperti diperlihatkan pada gambar 3.6 contoh lapangan yang menggunakan system konversi seperti ini adalah Hatchobaru (Jepang), dan Krafla (Iceland).

Siklus Uap Hasil Pemisahan Dan Penguapan Denagan Dua Turbin Terpisah (Flashing Multi Flash Steam)

Sistem siklus konversi energi ini mirip dengan system double flash, bedanya adalah kedua turbin yang berbeda tekanan disusun secara terpisah, uap dengan tekanan dan temperature tinggi yang mengandung air dipisahkan di separator agar siperoleh uap kering yang digunakan untuk mengerakkan high pressure turbin. Turbin akan mengubah energi panas bumi menjadi energi gerak yang akan memutar generator sehingga dihasilkan energi listrik. Air hasil pemisahan dari separator temperature dan tekananya akan lebih rendah dari kondisi fluida di kepala sumur.

Well Head Generating Unit

Beberapa tahun terakhir ini unit pembangkit kepala sumur  yang dikenal dengan nama “Well Head Generation Units” mulai banyak digunakan di lapangan. Sesuia dengan namanya unit ini ditempatkan di dekat kepala sumur (Well Head). Ada dua jenis “Well Head Genertion Units” yaitu:

1.      Back pressure turbine atau turbin tanpa kondensor (atmospheric exhaust). Turbin ini tidak dilengkapi dengan kondensor. Uap dari sumur atau uap dari separator dilairkan langsung ke turbin dan setelah digunakan untuk membangkitkan listrik langsung dilepas ke atmosfir. Unit pembangkit jenis ini sering disebut “monoblock”

2.      turbin yang dilengkapi dengan kondensor (condensing unit). Turbin ini dilengkapi dengan kondensor. Uap keluaran dari turbin diubah menjadi kondensat di dalam keondensor.

Well Head Generation Units atau unit pembangkit kepala sumur banyak digunakan karena alasan-alasan berikut:

1.      unit pembangkit kepala sumur dapat lebih cepat dioperasikan, yaitu dalam waktu  kurang dari 1-2 bulan. Sedangkan “central plant” biasanya baru bias dioperasikan 6-7 tahun setelah pemboran sumur pertama.

2.      dengan digunakan unit-unit pembangkit kepala umur berkapasitas kecil maka perusahaan swasta nasional dapat dilibatkan dalam perusahaan panas bumi.

3.      penggunaan unit-unit pembangkit listrik berkapasitas listrik berkapasitas kecil memungkinkan para penanam modal untuk memperoleh kembali modalnya dalam waktu yang lebih cepat. Hal ini karena alasan pertama diatas, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk pemasangan unit pembangkit unit pembangkit berkapasitas kecil lebih singkat daripada untuk berkapasitas besar, sehingga dapat lebih cepat dioperasikan.

4.      Well head generation units dapat digunakan di daerah-daerah dimana topografi cukup rumit, karena dengan digunakannya unit tersebut maka pipa alir uap jauh lebih pendek bila dibandingkan dengan pipa alir di central power plant.

5.      Apabila tekanan reservoir turun lebih cepat dari yang diharapkan maka turbin masih dapat di operasikan pada tekanan yang lebih rendah dan memproduksikan listrik dalam jumlah yang sama meskipun efisiensinya lebih rendah.

6.      uniyt pembangkit kepala sumur (Well head generation units) dapat dipindahkan ke lokasi sumur lain hanya dalam waktu 1-2 bulan.

Fluida PanasBumi Untuk Sector Non-Listrik

Disamping untuk pembangkit listrik, di beberapa Negara fluida pansbumi juga dimanfaatkan untuk sector non-listrik, antara lain untuk pemanas ruangan (space/district heating), pemanas rumah kaca (green house heating), pemanas tanah pertanian (soil heating), pengeringan hasil pertanian dan pertenakan, pengeringan kayu, kertas dll. (Tabel 3.1)

KEGIATAN EKSPLORASI

DAN PENGEMBANGAN LAPANGAN PANAS BUMI

Kegiatan eksplorasi dan pengembangan lapangan panas bumi yang dilakukan dalam usaha mencari sumberdaya panas bumi, membuktikan adanya sumberdaya serta memproduksikan dan memanfaatkan fluidanya dilakukan dengan tahapan sebagai berikut:

1. Eksplorasi pendahuluan atau reconnaissance survey
2. Eksplorasi lanjut atau rinci
3. Pemboran Eksplorasi
4. Studi Kelayakan
5. Perencanaan
6. Pengembangan dan pembangunan
7. Produksi
8. Perluasan

Eksplorasi Pendahuluan (Reconnaisance Survei)

Secara garis besar pekerjaan yang dilaksanakan pada tahap ini terdiri dari:

1.      Studi Literatur

2.      Survei Lapangan

3.      Analisa Data

4.      Menentukan Daerah Prospek

5.      Spekulasi Besar Potensi Listrik

6.      Menentukan Jenis Survei Yang Akan Dilakukan Selanjutnya

Studi Literatur

Langkah pertama yang dilkukan dalam usaha mencari daerah prospek panas bumi adalah mengumpulkan peta dan data dari laporan-laporan hasil survey yang pernah dilakukan sebelumnya di daerah yang akan diselidiki.

Survei Lapangan

Survei lapangan terdiri dari survey geologi , hidrologi dan geokimia.Survei lapangan dilkukan untuk mengetahui secara global  formasi dan jenis batuan, penyebaran batuan, struktur geologi, jenis-jenis manifestasi yang terdapat di daerah tersebut beserta karakteristiknya.

Analisa Dan Interpretasi Data

Data dari survey sebelumnya serta dari hasil survey lapangan dianalisis untuk mendapatkan gambaran (model) mengenai regional geologi dan hidrologi di daerah tersebut.

Spekulasi Besar Sumberdaya Panasbumi

Pada tahap ini data mengenai reservoir masih sangat terbatas. Meskipun demikian seringkali para ahli geothermal diharapkan dapat ”berspekulasi” mengenai besarnya sumberdaya panasbumi di daerah yang diselidiki. Jenis dan temperature reservoir dapat diperkirakan. Luas prospek pada tahapan ini dapat diperkirakan dari penyebaran manifestasi permukaan dan pelamparan struktur geologinya secara global, tetapi selama ini hanya ditentukan dengan cara statistic (rata-rata luas prospek).

Usaha Untuk Eksplorasi Lanjut

Data yang diperoleh dari hasil survey pendahuluan masih sangat umum. Untuk mendapatkan gambaran yang lebih baik mengenai daerah prospek yang sedang diselidiki maka masih perlu dilakukan survey rinci. Dari hasil pengkajian data harus diusulkan tempat-tempat yang perlu di survey rinci dengan skala prioritasnya, berikut jenis-jenis survey yang perlu dilkukan di tempat-tempat tersebut pada tahap selanjutnya.

Pada tahap ini sudah ditemukan apakah prospek yang diteliti cukup baik untuk dikembangkan selanjutnya apakah survey rinci perlu dilakukan atau tidak. Apabila tidak maka daerah yang diteliti ditinggalkan.

Eksplorasi lanjut (Rinci)

Tahap kedua dari kegiatan eksplorasi adalah tahap “pre-feasibility study” atau tahap survey lanjut. Survey yang dilkukan terdiri dari survey geologi, geokimia dan geofisika tujuan dari survey tersebut adalah:

- Mendapatkan informasi yang lebih baik mengenai kondisi geologi permukaan dan bawah permukaan

- Mengidentifikasi daerah yang “diduga” mengandung sumberdaya panasbumi.

Dari hasil eksplorasi rinci dapat diketahui dengan lebih aik mengenai penyebaran batuan, struktur geologi, daerah alterasi hidrotermal, geometri cadangan panas bumi, hidrologi. System panas bumi, temperature reservoir, ppotensi sumberdaya serta potensi listriknya.

Survei Geologi Lanjut/Rinci

Diantara ketiga survey di atas, survey geologi umumnya yang pertama dilakukan. Untuk memahami struktur geologi dan stratigrafi maka survey geologi rinci harus dilkukan di daerah yang cukup luas.

Survei Geokimia Lanjut

Pada tahap ini sampal harus diambil dari semua manifestais permukaan yang ada di daerah sekitarnya. Untuk di analisis ditempat pengambilan sample dan atau dilaboratorium. Analisa geokomia tidak hanya dilakukan pada fluida atau gas dari manifestasi panas permukaan, tetapi juga pada daerah lainnya untuk melihat kandungan gas dan unsur-unsur tertentu yang terkadang dalam tanah yang terbentuk karena aktivitas hidrotermal

Survei Geofisika

Survey geofisika dilakukan setelah survey geologi da geokimia karena biayanya lebih mahal. Dari survey geologi dan geokimia diusulkan daerah-daerah mana saja yang harus disurvei geofisika.

Pemboran Eksplorasi

 Tujuan dari pemboran sumur  adalah membuktikan adanya sumberdaya panas bumi didaerah yang diselidiki dan menguji model system panasbumi yang dibuat berdasarkan data-data hasil survei rinci.

Setelah pemboran selesai, yaitu setelah pemboran mencapai kedalaman yang diinginkan, dilkukan pengujian sumur. Jenis-jenis pengujian sumur yang dilkukan di sumur panas bumi adalah:

1.Uji hilang air (water loss test)

2.Uji permeabilitas total (gross permeability test)

3.Uji panas (heating measurements)

4.Uji produksi (discharge/output test)

5.Uji transient (transient test)

Pengujian sumur geothermal dilkukan untuk mendapatkan informasi/data yang lebih persis mengenai:

1.      Jenis dan sifat fluida produksi

2.      Kedalaman reservoir

3.      Jenis reservoir

4.      Temperatur reservoir

5.      Sifat batuan reservoir

6.      Laju alir massa fluida, entalphy dan fraksi uap pada berbagai tekanan kepala sumur

7.      kapasitas produksi sumur (dalam MW).