Geothermal, what is that?

Beberapa hari lalu saya bertemu dengan beberapa orang teman. Setelah bercerita kesana kemari, salah seorang teman saya tiba-tiba mengajukan pertanyaan, "Kamu mengambil S2 di bidang apa, Rob?". Saya jawab, "Geothermal". Spontan teman saya ini kembali bertanya: "Geothermal? What is that?"

Dalam benak saya langsung terlintas dua hal. Pertama, saya sedikit heran kenapa teman saya ini bertanya demikian, apakah geothermal begitu asing? Selintas kemudian saya memahami bahwa geothermal mungkin belum begitu dikenal orang seperti orang mengenal geologi, geofisika, geografi dan geo geo yang lainnya, hehe, :-P.

Kedua, saya merasa agak ragu ketika hendak menerjemahkan kata "geothermal" menjadi frasa "panas bumi". Hal ini karena saya pernah mendapat cerita tentang perkara salah penafsiran terhadap frasa "panas bumi" dimana "panas bumi" diartikan sebagai pemanasan muka bumi karena penipisan lapisan ozon sebagai akibat dari peningkatan konsentrasi gas karbondioksida di atmosfer. Padahal defenisi tersebut adalah pengertian dari "global warming". Akhirnya, dapat saya katakan bahwa "panas bumi" tidak sama dengan "panas dalam". Upss, maksud saya "panas bumi" tidak sama dengan "global warming".

Baiklah, sebelum membahas lebih lanjut tentang geothermal, mari sama-sama kita tengok skema sederhana dari pembangkit listrik tenaga uap (PLTU). Sebelumnya, saya meminta maaf kepada para ahli teknik mesin jika diagram pembangkitnya saya sederhanakan, tiada maksud lain kecuali supaya mudah dipahami awam.

Simplifikasi Skema PLTU

Pada PLTU, kita mempunyai uap yang berada di dalam ketel uap. Uap ini selanjutnya akan dialirkan menuju ruang turbin. Di ruang turbin, uap ini akan menggerakkan sudu-sudu turbin sehingga mengakibatkan turbin berputar layaknya sebuah kincir. Sumbu putar dari turbin dihubungkan dengan sumbu putar generator sehingga ketika turbin berputar maka generator pun akan ikut berputar bersama turbin dengan kecepatan sudut yang sama. Sesuai dengan teori listrik - magnet, perputaran turbin inilah yang selanjutnya akan menghasilkan energi listrik. Pada tahap paling akhir, listrik ini disalurkan kepada para konsumen, dan sampailah listrik ke rumah pembaca :).

Sekarang kita telah memahami bahwa harus tersedia uap terlebih dahulu, baru setelah itu proses-proses berikutnya dapat berjalan dan energi listrik dapat dihasilkan. Nah, dari manakah asal muasal uap ini? Jawaban yang benar tentunya adalah uap ini dihasilkan oleh proses "perebusan" air di dalam ketel uap, coba kita tengok pada gambar di atas terdapat tungku pembakaran di bawah ketel uap. Air yang telah berubah menjadi uap akan bergerak naik ke atas ketel disebabkan bobotnya yang ringan layaknya gas dan selanjutnya masuk ke saluran menuju ruang turbin. Sedangkan air yang belum menguap akan tetap tinggal di bawah ketel karena bobot air murni jauh lebih berat dibandingkan uap.

Nah, apa yang kita butuhkan untuk merebus air tersebut sampai berubah menjadi uap? Seperti kita merebus air di dalam periuk pada kehidupan sehari-hari, yang kita perlukan tentunya adalah suatu sumber panas, hal ini bisa dengan membakar kayu di bawah periuknya, bisa dengan menggunakan kompor minyak tanah, bisa juga dengan memanfaatkan kompor gas. Intinya harus ada materi yang dibakar, apakah kayu, minyak tanah, atau gas.

Begitu pula dengan ketel uap di atas, harus ada bakar-bakarannya. Hal ini bisa dengan membakar batubara, bisa minyak bumi, bisa juga gas alam. Dan proses pembakaran ini berlangsung terus menerus, sehari 24 jam, setahun 365 hari, dan seterusnya. Dapat kita bayangkan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan!! Dalam hal ini, bahan bakar yang sering digunkan adalah batubara karena harga batubara relatif jauh lebih murah dibandingkan minyak bumi dan gas alam. Bisa dibayangkan pula berapa banyak karbondioksida yang dilepaskan ke lingkungan akibat proses pembakaran batubara ini secara terus menerus.

Sekarang, bisakah kita mendapatkan energi listrik tetapi tanpa ada yang materi dibakar? Bisa, tapi listriknya mati! Ups. Jawabannya bisa, sungguh-sungguh bisa. Dengan apa? Geothermal!

Selanjutnya, mari kita perhatikan baik-baik skema sederhana dari pembangkit listrik geothermal atau biasa disebut pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTP). Kembali saya meminta maaf kepada para ahli teknik mesin karena diagram pembangkitnya saya sederhanakan lagi, dan kepada geothermal engineer karena di sini saya sengaja memotong gambar diagram cooling tower.

Simplifikasi Skema PLTP

Pada gambar di atas, sisi kanan pada dasarnya sama dengan gambar PLTU sebelumnya, sisi kiri juga masih mirip hanya terdapat sedikit perbedaan. Jika pada sisi kiri gambar PLTU sebelumnya kita main bakar-bakaran, pada PLTP kita tidak lagi membakar batubara atau pun bahan bakar lainnya. Kenapa demikian? Hal ini karena kita telah memiliki uap panas yang diambil  langsung dari dalam perut bumi.

Sesungguhnya, di daerah tertentu, pada setting geologi tertentu, pada kedalaman sekitar 1-3 km di bawah permukaan bumi terdapat apa yang dinamakan reservoir geothermal. Di dalam reservoir ini terdapat uap panas atau air panas, namun umumnya reservoir mengandung keduanya yaitu campuran antara uap panas dan air panas. Dari atas permukaan bumi dibuat sumur dengan melakukan pengeboran hingga ke kedalaman reservoir. Melalui sumur ini yang disebut sumur produksi, uap dan air tersebut dialirkan menuju permukaan dan selanjutnya dilewatkan ke separator. Gambar separator di atas mirip dengan gambar ketel uap sebelumnya, hanya saja tidak terdapat tungku pembakaran di bawahnya. Dari separator, uap akan diteruskan ke ruang turbin, sementara air akan terpisah dari uap dan jatuh ke bawah separator dikarenakan bobot air yang berat. Di bawah separator terdapat saluran dimana air hasil pemisahan ini selanjutnya dikembalikan lagi ke dalam reservoir melalui sumur reinjeksi.

Pada gambar di atas, uap panas yang telah melewati turbin akan mengalami proses pendinginan dan selanjutnya akan terkondensasi sehingga fasanya berubah menjadi air. Air ini selanjutnya dinamakan air kondensat. Air kondensat juga dikembalikan ke dalam reservoir melalui sumur kondensat.

Setidaknya terdapat dua hal menarik dari skema PLTP di atas. Pertama, tidak terdapat proses pembakaran untuk menghasilkan uap panas seperti pada PLTU. Sebagaimana kita ketahui, proses pembakaran membutuhkan oksigen dan menghasilkan gas karbondioksida. Dan ramai orang mengatakan bahwa karbondioksida akan menyebabkan efek rumah kaca, menyebabkan penipisan lapisan ozon, dan istilah yang paling terkenal adalah menyebabkan global warming. Nah, sekarang di pembangkit listrik geothermal ini tidak ada yang dibakar, jadi? Bisa dijawab sendirikan?! Jadi, emisi karbondioksida yang dihasilkan oleh pembangkit listrik geothermal sangat sedikit dibandingkan pembangkit listrik yang berbasiskan bahan bakar fosil apalagi batubara.

Kedua, sebagaimana terlihat pada gambar skema PLTP di atas, pembangkit listrik geothermal menerapkan siklus tertutup. Air yang telah terpisahkan dari uap di separator akan direinjeksikan kembali ke dalam reservoir. Air kondensat yang keluar dari turbin juga dikembalikan ke dalam reservoir. Siklus tertutup seperti ini jelas akan meminimalkan dampak terhadap lingkungan karena apa yang diambil sepenuhnya dikembalikan lagi ke dalam reservoirnya dan tidak dibuang di lingkungan permukaan.

Saat ini, geothermal merupakan bidang kajian tersendiri. Geothermal banyak didasarkan pada ilmu-ilmu geologi, geokimia, geofisika, termodinamika, dan dalam banyak hal mengadopsi metode-metode dari teknik perminyakan dengan sejumlah penyesuaian karena karakteristik reservoir geothermal jelas berbeda dengan reservoir minyak dan gas bumi. Geothermal juga memiliki irisan luas dengan bidang-bidang keilmuan lainnya.

Oke, sekian yang dapat saya tuliskan saat ini. Semoga bermanfaat. Untuk cerita lainnya tentang geothermal, silahkan baca tulisan saya sebelumnya, "Geothermal, The Suitable Energy for Indonesia".

Penulis: Robi Irsamukhti

Copyleft

Silahkan mengutip, mengkopi bahkan menge-teh, dan menyebarkan materi ini selama menyebutkan penulis dan sumbernya.