Energi panas bumi

Energi panas bumi adalah energi panas yang terdapat dan terbentuk di dalam kerak bumi. Temperatur di bawah permukaan bumi bertambah seiring bertambahnya kedalaman dengan temperatur gradien panas bumi rata-rata 25 °C/km. Suhu di pusat bumi belum dapat ditentukan dengan pasti, namun diperkirakan memiliki suhu antara 4.400 - 6.000 °C.^[1] Menurut Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panas Bumi: "Panas Bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem Panas Bumi dan untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan." ^[2]

Energi panas bumi ini berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet ini terbentuk. Panas ini juga berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan bumi. Selain itu sumber energi panas bumi ini diduga berasal dari beberapa fenomena:

Peluruhan elemen radioaktif di bawah permukaan bumi.
Panas yang dilepaskan oleh logam-logam berat karena tenggelam ke dalam pusat bumi.
Efek elektromagnetik yang dipengaruhi oleh medan magnet bumi.

Energi ini telah dipergunakan untuk memanaskan (ruangan ketika musim dingin atau air) sejak peradaban Romawi, tetapi sekarang lebih populer untuk menghasilkan energi listrik. Sekitar 10 Giga Watt pembangkit listrik tenaga panas bumi telah dipasang di seluruh dunia pada tahun 2007, dan menyumbang sekitar 0.3% total energi listrik dunia. Energi panas bumi cukup ekonomis dan ramah lingkungan, tetapi terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik.

Pangeran Piero Ginori Conti mencoba generator panas bumi pertama pada 4 July 1904 di area panas bumi Larderello di Italia. Grup area sumber panas bumi terbesar di dunia, disebut The Geyser, berada di Islandia, kutub utara. Pada tahun 2004, lima negara (El Salvador, Kenya, Filipina, Islandia, dan Kostarika) telah menggunakan panas bumi untuk menghasilkan lebih dari 15% kebutuhan listriknya.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya dapat dibangun di sekitar lempeng tektonik di mana temperatur tinggi dari sumber panas bumi tersedia di dekat permukaan. Pengembangan dan penyempurnaan dalam teknologi pengeboran dan ekstraksi telah memperluas jangkauan pembangunan pembangkit listrik tenaga panas bumi dari lempeng tektonik terdekat. Efisiensi termal dari pembangkit listrik tenaga panas bumi cenderung rendah karena fluida panas bumi berada pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan dengan uap atau air mendidih. Berdasarkan hukum termodinamika, rendahnya temperatur membatasi efisiensi dari mesin kalor dalam mengambil energi selama menghasilkan listrik. Sisa panas terbuang, kecuali jika bisa dimanfaatkan secara lokal dan langsung, misalnya untuk pemanas ruangan. Efisiensi sistem tidak memengaruhi biaya operasional seperti pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil.

Eksplorasi Panas Bumi

Kegiatan eksplorasi panas bumi dimulai dari pencarian titik penghasil panas bumi. Pencarian titik ini menggunakan peta patahan pada suatu daerah. Titik potensial berada pada perpotongan antara beberapa patahan panjang.^[3]

Pada calon titik tersebut, dilakukan penggalian shallow drilling (5 m) untuk mengumpulkan data tambahan mengenai :

Kondisi temperatur dan tekanan pada reservoir panas bumi.
Identifikasi retakan yang bisa ditembus fluida dan uap ke atas permukaan

Data - data tersebut diproses dari data galian, diantaranya :

Analisis tanah galian, untuk mendeteksi mineral yang sudah berubah akibat proses hidrotermal di dalam tanah.
Pengukuran konsentrasi radon dan merkuri pada gas di lubang galian.
Analisis komponen gas lubang galian menggunakan kromatografi gas.

Pemanfaatan Sumber Panas Bumi

Pipa-pipa yang mengalirkan uap panas menuju pembangkit listrik tenaga panas bumi di New Zealand

Energi panas bumi dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik dan untuk berbagai jenis aplikasi penggunaan langsung panas lainnya (misalnya untuk keperluan pemanasan, budidaya ikan, pemandian air panas).

Dibandingkan dengan teknologi energi terbarukan lainnya, seperti energi surya atau tenaga angin yang bergantung pada cuaca dan intensitas sinar matahari, produksi energi dari pembangkit listrik tenaga panas bumi cukup stabil. Maka dari itu, panas bumi cukup unggul karena dapat menyediakan alternatif beban listrik dasar (bahasa inggris: Base load) yang pada umumnya dipenuhi oleh pembangkit listrik tenaga bahan bakar fosil atau energi nuklir. Selain itu, energi panas bumi juga dapat menggantikan sumber energi yang digunakan untuk tujuan pemanasan (misalnya sebagai pemanas ruangan).

Sumber energi panas bumi dengan suhu tinggi penting untuk kebutuhan pembangkit listrik (suhu lebih dari 150 °C), sedangkan sumber daya suhu menengah hingga rendah (di bawah 150 °C) dapat digunakan untuk berbagai jenis aplikasi yang memanfaatkan panas, termasuk aplikasi industri.^[4] Dengan adanya teknologi suhu rendah melalui siklus biner (bahasa inggris: binary cycle), listrik dapat dihasilkan dengan memanfaatkan fluida panas bumi dengan suhu minimal sekitar 70 °C.^[5]

Aplikasi penggunaan langsung yang memanfaatkan panas dari energi panas bumi meliputi pemanas bangunan tempat tinggal, kantor atau rumah kaca, untuk produksi makanan seperti dehidrasi makanan, dan pemanas kolam renang.

Tipe Energi Panas Bumi

Energi panas bumi bisa didapatkan dalam bentuk uap, cairan, atau kombinasi uap dan cairan. Berdasarkan keadaan fluida yang diekstraksi, secara alamiah pembangkit tenaga panas bumi terbagi menjadi beberapa tipe, yaitu sumber panas bumi didominasi cairan atau didominasi uap. Selain itu, sistem panas bumi yang ditingkatkan (bahasa inggris: enhanced geothermal system) merupakan salah satu tipe energi panas bumi yang dapat diekstraksi melalui rekayasa dengan menginjeksikan air bertekanan tinggi ke reservoir bawah tanah melalui berbagai metode stimulasi, termasuk stimulasi hidrolik.^[6]

Resorvoir didominasi uap

Situs yang didominasi uap memiliki suhu dari 240 °C hingga 300 °C yang menghasilkan uap super panas. Komponen penting dari reservoir yang didominasi uap adalah adanya uap yang tersimpan dan cairan yang tidak bergerak (atau hampir tidak bergerak), panas yang tersimpan di dalam batuan, adanya sebuah lapisan kondensat di atasnya, dan adanya kemungkinan zona yang dapat mendidihkan cairan. Batas-batas reservoir, di bagian sisi dan atas, harus memiliki permeabilitas yang buruk atau sangat buruk untuk mencegah reservoir terisi dengan air.^[7]

Reservoir didominasi cairan

Reservoir yang didominasi cairan pada umumnya memiliki suhu antara 20 -350 °C.^[8] Contoh pembangkit listrik tenaga panas bumi yang memiliki reservoir didominasi cairan adalah pembangkit listrik Wayang Windu, yang merupakan salah satu pembangkit listrik tenaga panas bumi terbesar di Indonesia.

Fluida Panas Bumi

Fluida panas bumi adalah media yang digunakan untuk menghantarkan panas bumi, dapat berupa air panas atau uap air. Fluida panas bumi mengandung berbagai variasi senyawa-senyawa dan konsentrasi larutan. Parameter kimiawi yang paling sederhana untuk mengkarakterisasi fluida panas bumi adalah:^[9]

Total padatan terlarut (bahasa Inggris: total dissolved solids (TDS))

Total padatan terlarut biasanya dinyatakan dalam bagian per juta (ppm) atau dalam miligram per liter (mg/L). Satuan tersebut memberikan gambaran mengenai jumlah garam yang terlarut dalam air. Parameter ini dapat diukur di lapangan dengan menggunakan konduktivitas meter. Konduktivitas meter merupakan sebuah instrumen untuk mengukur total padatan terlarut di dalam suatu larutan dengan mengukur konduktivitas elektrik spesifik di dalam larutan tersebut. Semakin tinggi konsentrasi garam yang terlarut, maka semakin tinggi pula konduktivitas elektrik larutannya.

Jumlah spesies kimia yang terlarut dalam fluida panas bumi tergantung pada temperatur dan kondisi geologi lokasi fluida panas bumi tersebut ditemukan. Pada umumnya, reservoir panas bumi dengan temperatur rendah memiliki total padatan terlarut yang cukup rendah dibandingkan dengan fluida panas bumi dengan temperatur tinggi. Namun demikian, ada pula kasus-kasus pengecualian yang terjadi. Total padatan terlarut dapat berkisar dari 100 hingga 300.000 mg/L. Sebagai contoh, beberapa sumber fluida panas bumi dengan temperatur yang tinggi di negara-negara barat memiliki total padatan terlarut antara 6.000 - 10.000 mg/L. Namun demikian, sebagian dari sumber fluida panas bumi di Impenal Valley, California, memiliki kandungan garam mencapai 300.000 g/L.

Total padatan terlarut biasanya terdiri dari natrium (Na), kalsium (Ca), kalium (K), klorin (Cl), silika (SiO2), sulfat (SO4), dan bikarbonat (HCO3).

Tingkat keasaman (pH)

pH biasanya digunakan untuk mengetahui tingkat asam atau basa suatu larutan dengan menggunakan pH meter. pH dari fluida panas bumi berkisar antara moderat-alkalin (8.5) hingga moderat asam (5.5).

Pranala luar

Referensi

^ National Geographic Society (17 Agustus 2015). "Core". National Geographic. Diakses tanggal 26 Agustus 2021.
^ "Undang-Undang No. 27 Tahun 2003 Tentang Panas Bumi" (PDF). 2003. Diakses tanggal 26 Agustus 2021.
^ Beneficial and Advanced Geothermal Use System
^ Dickson, Mary H. (2005). Geothermal Energy Utilization and Technology. Paris, France: Earthscan. ISBN 1-84407-184-7.
^ https://www.thinkgeoenergy.com/geothermal
^ DiPippo, Ronald (2012). Geothermal Power Plants: Principles, Applications, Case Studies and Environmental Impact. Oxford, UK: Elsevier. hlm. 9–16. ISBN 978-0-08-098206-9.
^ Grant, Malcomm (1982). Geothermal Reservoir Engineering. New York: Academic Press. hlm. 31.
^ "Geothermal Systems and Technologies" (PDF). https://geothermalcommunities.eu. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-08-25. Diakses tanggal 25 Agustus 2021. Hapus pranala luar di parameter |website= (bantuan)
^ Nicholson, Keith (1993). Geothermal Fluids Chemistry and Exploration Techniques. Berlin-Heidelberg: Springer Verlag. hlm. 4–20. ISBN 978-3-642-77844-5.

[1] National Geographic Society (17 Agustus 2015). "Core". National Geographic. Diakses tanggal 26 Agustus 2021.

[2] "Undang-Undang No. 27 Tahun 2003 Tentang Panas Bumi" (PDF). 2003. Diakses tanggal 26 Agustus 2021.

[3] Beneficial and Advanced Geothermal Use System

[4] Dickson, Mary H. (2005). Geothermal Energy Utilization and Technology. Paris, France: Earthscan. ISBN 1-84407-184-7.

[5] ttps://www.thinkgeoenergy.com/geothermal

[6] DiPippo, Ronald (2012). Geothermal Power Plants: Principles, Applications, Case Studies and Environmental Impact. Oxford, UK: Elsevier. hlm. 9–16. ISBN 978-0-08-098206-9.

[7] Grant, Malcomm (1982). Geothermal Reservoir Engineering. New York: Academic Press. hlm. 31.

[8] "Geothermal Systems and Technologies" (PDF). https://geothermalcommunities.eu. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2021-08-25. Diakses tanggal 25 Agustus 2021. Hapus pranala luar di parameter |website= (bantuan)

[9] Nicholson, Keith (1993). Geothermal Fluids Chemistry and Exploration Techniques. Berlin-Heidelberg: Springer Verlag. hlm. 4–20. ISBN 978-3-642-77844-5.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]