Cerita Geothermal: Menghitung Potensi Listrik Geothermal

Menghitung potensi listrik dari suatu area prospek geothermal atau panas bumi pada tahap survei-survei awal (Survei Pendahuluan) merupakan hal yang gampang-gampang susah. Gampang karena cara menghitungnya sebenarnya cukup sederhana. Susah karena banyak sekali parameter yang tidak diketahui sehingga nilainya harus diperkirakan berdasarkan data yang tersedia atau diasumsikan berdasarkan common sense yang berlaku di industri geothermal dan tidak jarang memerlukan expert judgement.

Metode yang umum digunakan untuk memperkirakan potensi listrik dari suatu sumber geothermal pada tahap survei pendahuluan adalah metode perhitungan volumetrik (heat stored method). Pada dasarnya, metode ini menghitung energi total yang terdapat di dalam reservoir atau heat in place. Energi ini merupakan penjumlahan dari energi yang terkandung di dalam batuan dan energi yang terkandung di dalam fluida reservoir.

Energi yang terkandung di dalam batuan merupakan perkalian dari massa batuan terhadap kapasitas panas batuan (Cp) dan temperatur reservoir (T), atau:

energi batuan = massa batuan x Cp x T

Energi yang terkandung di dalam fluida merupakan perkalian dari massa fluida terhadap 'energi-dalam (U)' dari fluida, atau:

energi fluida = massa fluida x U

Massa batuan dipengaruhi oleh porositasnya. Batuan yang berpori akan memiliki bobot yang lebih ringan sedangkan batuan dengan sedikit pori cenderung akan lebih massif. Karena tidak 100% dari volume batuan yang terisi oleh matriks batuan, maka massa batuan per unit volume batuan adalah perkalian dari (1-fraksi porositas) dikalikan dengan massa jenis (densitas) batuan. Batuan dengan porositas 8% artinya memiliki fraksi pori sebesar 0.08.

Fluida di dalam reservoir bisa berada dalam fasa campuran antara uap dan air. Sehingga massa fluida merupakan penjumlahan dari massa uap dan massa air. Jika 1/2 fraksi dari fluida yang ada merupakan uap, maka 1/2 fraksi lagi tentu adalah air, sehingga penjumlahan kedua fraksi ini selalu 1 atau 100%. Maka dari itu, energi fluida terdiri dari energi fraksi uap dan energi fraksi air. Sehingga dapat dikatakan:

energi uap = massa uap x U (uap)

dan

energi air = massa air x U (air)

Di dalam reservoir, fluida mengisi rongga-rongga atau pori-pori dari batuan. Sebagian pori diisi oleh air dan sebagian lagi diisi oleh uap. Sehingga massa dari masing-masing fluida per unit volume batuan merupakan perkalian dari fraksi porositas terhadap massa jenis dan fraksi dari masing-masing fluida tersebut. Fraksi masing-masing fluida ini dikenal dengan istilah saturasi. Jika saturasi uap adalah 1/2, maka saturasi air pasti 1/2, sehingga penjumlahan keduanya selalu 1 atau 100%. Dapat dituliskan, untuk satu unit volume batuan:

massa uap = fraksi pori x massa jenis uap x saturasi uap

dan

massa air = fraksi pori x massa jenis air x saturasi air

Nilai dari massa jenis dan 'energi-dalam' baik untuk uap maupun air merupakan fungsi dari temperatur reservoir. Ketika temperatur reservoir diketahui, maka nilai-nilai ini dapat dibaca di tabel-tabel uap.

Energi yang dapat diolah menjadi listrik merupakan selisih antara energi pada keadaan awal dan energi pada keadaan akhir. Umur proyek geothermal biasanya diproyeksikan minimal 30 tahun, sehingga keadaan akhir dihitung pada saat 30 tahun setelah produksi pertama dimulai. Namun, tidak serta merta seluruh selisih energi ini dapat diekstrak, hanya sekian persen saja yang bisa diperoleh, besaran persentase ini dikenal dengan istilah faktor perolehan (recovery factor).

Daya thermal (MW thermal) adalah recoverable energy dibagi dengan proyeksi umur proyek. Guna mendapatkan daya listrik, maka daya thermal harus dikalikan dengan faktor konversi listrik (electric conversion factor).

Parameter densitas dan 'energi-dalam' dari fluida dapat diketahui dari tabel uap, yang salah satunya bisa di-download di sini.

Berikut ini saya lampirkan juga perangkat lunak untuk menghitung perkiraan potensi listrik dari suatu sumber geothermal yang saya buat sendiri, silahkan di-download di sini.