Makalah Fisika

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 pembaca.

 Blora, Oktober 2014

Pristian Anjar Pramesthi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………………………………………………………………………… 1

KATA PENGANTAR ………………………………………………………………………….. 2

DAFTAR ISI ……………………………………………………………………………………. 3

BAB I PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang Masalah …………………………………………………………….. 4

1.2  Rumusan Masalah …………………………………………………………………… 5

1.3  Tujuan ……………………………………………………………………………...... 5

BAB II PEMBAHASAN

            2.1 Sumber Daya Panas Bumi …………………………………………………………... 5

            2.2 Langkah Konservasi Energi Panas Bumi ……………………………………………. 7

            2.3  Perhitungan Energi Panas Bumi ……………………………………………………. 8

            2.4 Prinsip Kerja PLTP Secara Umum ………………………………………………….. 9

            2.5 Teknologi dan Prinsip Kerja PLTP ………………………………………………….. 9

                        2.5.1 Uap Kering

                        2.5.1 Flash Steam

                        2.5.1 Binary Cycle

            2.6 Potensi Panas Bumi di Indonesia ………………………………………………….. 12

            2.7 Kelebihan dan Kelemahan …………………………………………………………. 13

BAB III PENUTUP

            3.1 Kesimpulan ………………………………………………………………………… 13

            3.2 Saran ……………………………………………………………………………….. 13

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………………………………………….. 14

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.    Latar Belakang

Kebutuhan energi primer Indonesia meningkat seiring dengan pertumbuhan jumlah  penduduk dan ekonomi.Hal ini menyebabkan peningkatan pada kebutuhan energi primer dan listrik. Kebutuhan energi primer tersebut sebagian disuplai oleh energi fosil, yang pada tahun 2003 terdiri dari 54,4% minyak bumi, gas alam 26,5%, batubara 14,1 % dan sisanya adalah energi baru dan terbarukan.

Saat ini panas bumi (geotermal) mulai menjadi perhatian dunia. Beberapa pembangkit listrik bertenaga panas bumi sudah dimanfaatkan di banyak negara seperti Amerika Serikat (AS), Inggris, Prancis, Italia, Swedia, Swiss, Jerman, Selandia Baru,Australia, Jepang. Bahkan, sejak 2005 AS sudah sibuk dengan riset besar mereka di bidang geotermal, yaitu Enhanced Geothermal Systems (EGS). Saat harga minyak bumi melambung seperti saat ini, panas bumi menjadi salah satu energi alternatif yang tepat bagi pembangkit listrik di Indonesia. Panas bumi di Indonesia mudah didapat secara kontinu dalam jumlah besar,tidak terpengaruh cuaca,dan jauh lebih murah biaya produksinya daripada minyak bumi atau batu bara.Untuk menghasilkan 330 megawatt (MW),pembangkit listrik berbahan dasar minyak bumi,memerlukan 105 juta barel minyak bumi, sementara pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP) hanya mengolah sumber panas yang tersimpan di reservoir perut bumi.

Berdasarkan data Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM) Republik Indonesia, Kita memiliki potensi energi panas bumi sebesar 27.000 MW yang tersebar di 253 lokasi atau mencapai 40% dari cadangan panas bumi dunia. Dengan kata yang lebih ekstrim, kita merupakan negara dengan sumber energi panas bumi terbesar di Dunia. Namun, hanya sekitar kurang dari 4% yang baru dimanfaatkan. Oleh karena itu, untuk mengurangi krisis energi nasional kita, pemerintah melalui PLN akan melaksanakan program percepatan pembangunan pembangkit listrik nasional 10.000 MW tahap ke-II yang salah satu prioritas sumber energi-nya adalah panas bumi (Geothermal).

1.2.    Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah yang kami bahas dalam makalah kami adalah bagaimana energi panas bumi dapat menghasilkan listrik, komponen apa saja yang terdapat pada PLTP, serta kelemahan dan kelebihan PLTP tersebut.

1.3.    Tujuan

            Mengetahui prinsip kerja PLTP,komponen-komponen pada PLTP,prinsip dasar tentang panas bumi serta keuntungan dan kelemahan PLTP.

 

BAB II

PEMBAHASAN

2.1.   Sumber Daya Panas Bumi

Menurut salah satu teori, pada prinsipnya bumi merupakan pecahan yang terlempar dari matahari. Karenanya, bumi hingga kini masih mempunyai inti panas sekali yang meleleh. Kegiatan-kegiatan gunumg berapi dibanyak tempat dipermukaan bumi dipandang sebagai bukti dari teori ini. Magma yang menyebabakan letusan-letusan vulkanik juga menghasilkan sumber–sumber uap dan air panas pada permukaan bumi. Dibanyak tempat, air dibawah tanah bersinggungan dengan panas di perut bumi dan menimbulkan suhu tinggi dan tekanan tinggi.Ia mengalir kepermukaan sebagai air panas, lahar panas dan aliran uap. Kita bisa menggunakan tidak hanya hembusan alamiah tetapi dapat membor hingga bagian dasar uap, atau menyemprotkan air dingin hingga bersinggungan dengan karang kering yang panas untuk memanaskannya menjadi uap.

Gambar 2.1. isi perut bumi

Pada dasarnya bumi terdiri dari tiga bagian sebagaimana terlihat pada Gambar 2.1. Bagian paling luar adalah lapisan kulit/kerak bumi (crust),. Tebalnya rata-rata 30-40 Km atau lebih didaratan, dan dilaut antara 7 dan 10 Km. Bagian berikutnya dinamakan mantel, mantel bumi (mantle) merupakan lapisan yang semi-cair atau batuan yang meleleh atau sedang mengalami perubahan fisik akibat pengaruh tekanan dan temperatur tinggi disekitarnya, yang terdiri atas batu yang dalamnya mencapai kira-kira 3000 Km, dan yang berbatasan dengan inti bumi yang panas sekali. Bagian luar dari inti bumi (outer core) berbentuk liquid. Inti ini terdiri atas inti cair atau inti meleleh, yang mencapai 2000 Km. Kemudian lapisan terdalam dari inti bumi (inner core) berwujud padat. inti keras yang mempunyai garis tengah sekitar 2600 Km.

Panas inti mencapai 5000 ⁰C lebih. Diperkirakan ada dua sebab mengapa inti bumi itu panas. Pertama disebabkan tekanan yang begitu besar karena gravitasi bumi mencoba mengkompres atau menekan materi, sehingga bagian yang tengah menjadi paling terdesak. Sehingga kepadatan bumi menjadi lebih besar sebelah dalam.

Sebab kedua bahwa bumi mengandung banyak bahan radioaktif seperti Uranium-238, Uranium-235 dan Thorium-232. Bahan – bahan radioaktif ini membangkitkan jumlah panas yang tinggi. Panas tersebut dengan sendirinya berusaha untuk mengalir keluar, akan tetapi ditahan oleh mantel yang mengelilinginya. Menurut perkiraan rata-rata panas yang mencapai permukaan bumi adalah sebesar 400kkal/m² setahun.

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

Gambar 2.3 memperlihatkan secara skematis terjadinya sumber uap, yang biasanya disebut fumarole atau geyser serta sumber air panas.

Magma yang terletak didalam lapisan mantel, memanasi lapisan batu padat. Diatas batu padat terletak suatu lapisan batu berpori, yaitu batu mempunyai banyak lubang kecil. Bila lapisan batu berpori ini berisi air, yang berasal dari air tanah, atau resapan air hujan, atau resapan air danau maka air itu turut dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas itu. Bila panasnya besar, maka terbentuk air panas, bahkan dapat terbentuk uap dalam lapisan batu berpori. Bila diatas lapisan batu berpori terdapat satu lapisan batu padat, maka lapisan batu berpori berfungsi sebagai boiler. Uap dan juga air panas bertekanan akan berusaha keluar. Dalam hal ini keatas, yaitu kearah permukaan bumi.

 

Gambar 2.3 skema terjadinya sumber air panas

 dan sumber uap

 

Gejala panas bumi pada umumnya tampak dipermukaan bumi berupa mata air panas, fumarola, geyser dan sulfatora. Dengan jalan pengeboran, uap alam yang bersuhu dan tekanan tinggi dapat diambil dari dalam bumi dan dialirkan kegenerator turbo yang selanjutnya menghasilkan tenaga listrik.

2.2    Langkah Konsevasi Energi Panas Bumi

Langkah awal dalam mempersiapkan konservasi energi panas bumi yang pertama yaitu studi tentang sistem panas bumi terutama karaktersitik sumber panas bumi. Kita mulai dari dapur magma. magma sebagai sumber panas akan menyalurkan panas yang cukup signifikan ke dalam batuan-batuan pembentuk kerak bumi. makin besar ukuran dapur magma, tentu akan makin besar sumber daya panasnya dan semakin ekonomis untuk dikembangkan.

Selanjutnya adalah kondisi Hidrologi, kita tahu bahwa yang dimanfaatkan pada pembangkit listrik adalah uap air dari panas bumi dengan suhu dan tekanan tertentu. sehingga kondisi hidrologi merupakan salah satu faktor penentu dalam hal ketersedian air. sehingga sumber pemasok air harus diperhatikan dalam pengembangan energi panas bumi, biasanya sumber pemasok berasal dari air tanah, air connate, air laut, air danau, es atau air hujan.

Kemudian yang perlu diperhatikan juga adalah volume batuan dibawah permukaan bumi yang mempunyai cukup porositas dan permeabilitas untuk meloloskan fluida sumber energi panas bumi yang terperangkap didalamnya, yang sering disebut sebagai Reservoir, dan Reservoir panas bumi biasanya diklasifikasikan ke dalam dua golongan yaitu

·      Reservoir yang bersuhu rendah (<150ºC) dan

·      Reservoir yang bersuhu tinggi (>150ºC).

Yang dapat digunakan untuk sumber pembangkit tenaga listrik dan dikomersialkan adalah yang masuk kategori high temperature. Namun dengan perkembangan teknologi, sumber panas bumi dengan kategori low temperature juga dapat digunakan asalkan suhunya melebihi 50ºC.

Pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat beroperasi pada suhu yang relatif rendah yaitu berkisar antara 122 s/d 4820 ⁰F (50 s/d 250 ⁰C). Bandingkan dengan pembangkit pada PLTN yang akan beroperasi pada suhu sekitar 10220 ⁰F atau 5500 ⁰C.

Selain hal-hal diatas, kita juga harus memperhitungkan umur panas bumi, walaupun termasuk energi terbarukan, namun bukan berarti panas bumi memiliki umur tidak terbatas , sehingga perhitungan umur panas bumi juga merupakan hal yang sangat penting terutama dalam hitungan keekonomiannya.

2.3    Perhitungan Energi Panas Bumi

Perkiraan atau penilaian potensi panas bumi pada prinsipnya mempergunakan data-data geologi, geofisika, dan geokimia. Analisa-analisa kimia memberikan parameter-parameter yang dapat digunakan untuk perkiraan potensi panas bumi suatu daerah. Rumus yang ada adalah sangat kasar dan merupakan perkiraan garis besar. Diantara rumus yang ada atau sering dipakai adalah metode Perry dan metode Bandwell, yang pada umumnya merupakan rumus empirik.

Metode Perry pada dasarnya mempergunakan prinsip energi dari panas yang hilang. Rumus untuk mendapatkan energi metode Perry adalah sebagai berikut :

E = D x Dt x P

di mana:

E   = arus energi (Kkal/detik)

D  = debit air panas (L/det)

Dt = perbedaan suhu permukaan air panas dan air dingin (⁰C)

P   = panas jenis (Kkal/kg)

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

2.4.   Prinsip kerja PLTP secara umum

Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan Panas bumi (Geothermal) sebagai energi penggeraknya.

Prinsip kerja pembangkit listik tenaga panas bumi secara singkat adalah sbb: Air panas yang berasal dari steam sumur uap akan disalurkan ke Steam receiving header, kemudian oleh separator air dengan uap dipisahkan, kemudian uap akan digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga dihasilkan listrik.

2.5.    Teknologi dan Prinsip Kerja PLTP

Secara garis besar, Teknologi pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat dibagi menjadi 3(tiga), pembagian ini didasarkan pada suhu dan tekanan reservoir.

Saat ini terdapat tiga macam teknologi pembangkit listrik tenaga panas bumi (geothermal power plants), pembagian ini didasarkan pada suhu dan tekanan reservoir.Yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle. Ketiga macam teknologi ini pada dasarnya digunakan pada kondisi yang berbeda-beda.

2.5.1              Uap Kering (dry steam)

Teknologi ini bekerja pada suhu uap reservoir yang sangat panas (>235 derajat celcius), dan air yang tersedia di reservoir amat sedikit jumlahnya. Seperti terlihat digambar, cara kerja nya adalah uap dari sumber panas bumi langsung masuk ke turbin melalui pipa. kemudian turbin akan memutar generator untuk menghasil listrik. Teknologi ini merupakan teknologi yang tertua yang telah digunakan pada Lardarello, Italia pada tahun 1904.

Jenis ini adalah cocok untuk PLTP kapasitas kecil dan untuk kandungan gas yang tinggi.

                      Contoh jenis ini di Indonesia adalah PLTP Kamojang 1 x 250 kW dan PLTP Dieng 1 x 200

Gambar 2.5.1. Dry Steam Power Plant

Bilamana uap kering tersedia dalam jumlah lebih besar, dapat dipergunakan PLTP jenis condensing, dan dipergunakan kondensor dengan kelengkapan nya seperti menara pendingin dan pompa, Tipe ini adalah sesuai untuk kapasitas lebih besar. Contoh adalah PLTP Kamojang 1 x 30 MW dan 2 x 55 MW, serta PLTP Drajad 1 x 55 MW.

2.5.1             Flash steam

Teknologi ini bekerja pada suhu diatas 182⁰C pada reservoir, cara kerjanya adalah Bilamana lapangan menghasilkan terutama air panas, perlu dipakai suatu separator yang memisahkan air dan uap dengan menyemprotkan cairan ke dalam tangki yang bertekanan lebih rendah sehingga cairan tersebut menguap dengan cepat menjadi uap yang memutar turbin dan generator akan menghasilkan listrik. Air panas yang tidak menjadi uap akan dikembalikan ke reservoir melalui injection wells.

Contoh ini adalah PLTP Salak dengan 2 x 55 MW.

Gambar 2.5.2. Flash Steam Power Plant

2.5.1             Binary cycle

Teknologi ini menggunakan suhu uap reservoir yang berkisar antara 107-182⁰C. Cara kerjanya adalah uap panas di alirkan ke salah satu pipa di heat exchanger untuk menguapkan cairan di pipa lainnya yang disebut pipa kerja. pipa kerja adalah pipa yang langsung terhubung ke turbin, uap ini akan menggerakan turbin yang telah dihubungkan ke generator. dan hasilnya adalah energi listrik. Cairan di pipa kerja memakai cairan yang memiliki titik didih yang rendah seperti Iso-butana atau Iso-pentana.

Gambar 2.5.3. Binary Steam Power Plant

Keuntungan teknologi binary-cycle adalah dapat dimanfaatkan pada sumber panas bumi bersuhu rendah. Selain itu teknologi ini tidak mengeluarkan emisi. karena alasan tersebut teknologi ini diperkirakan akan banyak dipakai dimasa depan. Sedangkan teknologi 1 dan 2 diatas menghasilkan emisi carbondioksida, nitritoksida dan sulfur, namun 50x lebih rendah dibanding emisi yang dihasilkan pembangkit minyak.

2.6.   Potensi Panas Bumi di Indonesia

Jawa Barat merupakan daerah yang memiliki potensi sumber daya panas bumi yang terbesar di Indonesia. Potensi panas bumi di Jawa Barat mencapai 5411 MW atau 20% dari total potensi yang dimiliki Indonesia. Sebagian potensi panas bumi tersebut dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik, seperti :

·         PLTP Kamojang didekata Garut, memiliki unit 1,2,3 dengan kapasitas total 140 MW. Potensi yang masih dapat dikembangkan sekitar 60 MW.

·         PLTP Darajat, 60 Km sebelah tenggara Bandung dengan Kapasitas 55 MW.

·         PLTP Gunung Salak di Sukabumi, terdiri dari unit 1,2,3,4,5,6 dengan kapasitas total 330 MW.

·         PLTP Wayang Windu di Panggalengan dengan Kapasitas 110 MW.

Walaupun pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP) hanya mengolah sumber panas yang tersimpan di reservoir perut bumi, bukan berarti tidak memerlukan biaya. Investasi untuk menggali energi panas bumi tidak sedikit karena tergolong berteknologi dan berisiko tinggi.

Investasi untuk kapasitas di bawah satu MW, berkisar US$ 3.000-5.000 per kilowatt (kW). Sementara untuk kapasitas di atas satu MW, diperlukan investasi US$ 1.500-2.500 per kW. Karakter produksi dan kualitas produksi akan berbeda dari satu area ke area yang lain. Penurunan produksi yang cepat, merupakan karakter produksi yang harus ditanggung oleh pengusaha atau pengembang, ditambah kualitas produksi yang kurang baik, dapat menimbulkan banyak masalah di pembangkit. Misalnya, kandungan gas yang tinggi mengakibatkan investasi lebih besar.Dalam pembangkitan listrik, harga jual per kWh yang ditetapkan PLN dinilai terlalu murah sehingga tak sebanding dengan biaya eksplorasi dan pembangunan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP). Dalam hat ini, PLN tidak bisa disalahkan karena tarif dasar listrik yang ditetapkan pemerintah masih di bawah harga komersial, yaitu tujuh sen dollar AS per kWh.

2.7     Kelebihan dan Kelemahan PLTP

Adapun keuntungan dan kelebihan PLTP adalah sebagai berikut,

Keuntungan:

1.    Bebas emisi (binary-cycle).

2.    Dapat bekerja setiap hari baik siang dan malam

3.    Sumber tidak fluktuatif dibanding dengan energi terbarukan lainnya (angin, Solar cell dll)

4.    Tidak memerlukan bahan bakar

5.    Harga yang kompetitive

6. Teknologinya produksinya relative sederhana

7. Penghematan bahan bakar fosil

Kelemahan :

1.    Cairan bersifat Korosif

2.    Effisiensi agak rendah, namun karena tidak perlu bahan bakar, sehingga effiensi tidak merupakan faktor yg sangat penting.

3.    Untuk teknologi dry steam dan flash masih menghasilkan emisi walau sangat kecil.

4. Terjadi pencemaran air tanah oleh kontaminan yang terbawa naik fluida

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

3.1.      Kesimpulan

1.                    Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi adalah Pembangkit Listrik (Power generator) yang menggunakan Panas bumi (Geothermal) sebagai energi penggeraknya.

2.      PLTP memanfaatkan uap panas bumi sebagai pemutar generator.

3.      Secara singkat Prinsip kerja PLTP :

Panas       tekanan tinggi        digunakan untuk memutar turbin        muncul beda potensial         menghasilkan listrik

4.      Teknologi PLTP dibedakan menjkadi 3 yaitu dry steam, flash steam, dan binary cycle.

3.2.      Saran

Dukung pemerintah untuk mengurangi krisis energi nasional yang salah satu nya dengan memanfaatkan sumber energi panas bumi Indonesia.

DAFTAR PUSTAKA

Citrosiswoyo Wahyudi.”Tenaga Listrik Panas Bumi”.pdf. ITS:Surabaya.

Kadir abdul.1996.Pembangkit Tenaga Listrik. Universitas Indonesia : Jakarta.

Dunia.Listrik.2009.”pembangkit-listrik-panas-bumi-2”. http://www.dunialistrik.com

Wikipedia.Indonesia.2009.”EnergiPanasBumi”. http://www.wikipediaindonesia.com

http://husnawalahir.blogspot.com/2012/01/pembangkit-listrik-tenaga-panas-bumi.html

Di unduh 24 Oktober 2014 18.15