Energi Geothermal
Bagian dalam perut bumi suhunya jauh lebih panas dibandingkan pada permukaannya. Telah diketahui bahwa bumi mempunyai daya panas dengan kerapatannya sebesar 0,063 M/m², atau 1% lebih besar bila diperhitungkan dengan bagian bumi bergunung apa.Ahli geologi memberikan rincian bahwa rapat daya panas bumi besarnya adalah 1,5 mikro kalori cm² detik, dari petunjuk para ahli geologi dapat diketahui bagian-bagian dari kulit bumi yang telah dapat menunjukkan peningkatan suhu yang efektif hanya beberapa kilometer di bawah permukaan bumi dengan cara pengorbanan.
Bagian terdalam dari perut bumi yakni sekitar 2.900 km dari permukaan bumi merupakan system inti magma dengan temperature beberapa ribu derajat Celsius. Di atas cairan tersebut terdapat lapisan padat kemudian di atasnya lagi terdapat lapisan yang disebut dengan
Kedalaman lapisan ini dengan permukaan bumi sekitar 5-10 km saja.Melalui pengorbanan yang sampai saat ini dilakukan manusia adalah sampai dengan 10 km di bawah permukaan bumi. Sejarah mencatat bahwa penemuan pertama dari geothermal diketahui sejak 2000 tahun yang yang lalu di Itali. Pada tahun 1904 barulah mulai diadakan pemanfaatan energi geothermal penghasil tenaga listrik secara percobaan di Itali, kemudian baru tahun 1913 suatu generator tenaga listrik berkekuatan 250 kW dibuat secara permanen.
Pemanfaatan energi dunia dari energi geothermal sampai dengan tahun 1972 telah mencapai 1 gigawatt didukung antara lain dari Itali sebesar 365 MW. Temperatur dan tekanan uap yang dihasilkan, makin besar debit massa supaya makin rendah temperature dan tekanannya, sedangdebit uap yang kecil memberikan temperature dan tekanan harga energi uapnya(enthalpy) juga akan berharga kecil.Debit yang optimal akan menghasilkan daya yang terbesar dari suatu instalasi yang terpasang.
Pada geyser, uap kering dihasilkan pada suatu temperature yang mendekati 177°C dan tekanan 7,8 ata.Cairan endapan yang terbawa, dibersihkan melalui separator sentrifugal pada saat uap muncul dimulut sumur geothermal.Uap yang keluar dari systemini adalah yang paling sederhana dan dengan biaya yang murah, meskipun efisiennya yang dihasilkan rendah.Pada saat meninggalkan turbin, uap basah masih harus bertekanan diatas atmosfer dengan suhu diatas 100°C.Besarnya efisiensi Carnot dari mesin kalor yang berkeja pada beda suhu antara 177°C dan 100°C adalah 17%.
Suatu upaya perbaikan dari efisiensi dapat dilaksanakan dengan menurunkan suhu uap basah yang keluar dari turbin menjadi 50°C.Misalnya dengan penurunan temperature keluar turbin sampai dengan 50°C akan menaikan perbedaan temperature sebesar 65% dan memberikan kebaikan efisiensi Carnot sebesar 28%, dengan temperature uap basah keluar turbin pada 50°C, tekanannya adalah 0,12 ata, dalam kondisi campuran uap dan air kondensat.Pada system ini diperlukan suatu kondensator dengan tekanan kerja kurang dari 1 ata.
Tekanan atmosfer yang bekerja pada air sumur panas ekuivalen dengan kolom air setinggi h maka, perbedaan tekanan atmosfer dengan tekanan kondensor merupakan tekanan yang dibutuhkan untuk menahan kolom air setinggi rapat massa air dikalikan gravitasi.Suatu tekanan kondensor pada suhu 50°C membutuhkan suatu kolom air sepanjang 9 meter, uap berkondensasi melalui kontak langsung dengan air pendingin.
Suatu kondensor alternatif yang tidak membutuhkan sumur panas terbuka adalah jenis permukaan bawah dimana suatu pompa air kondensat dipakai untuk mengambil air pendingin yang telah menjadi panas dalam kondensor.Suatu jenis menara pendingin yang telah merupakan bagian yang penting mengingat uap yang terkondensasi kemudian diupkan ke atmosfer yang besarnya mencapai 80%, system ini juga dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga geothermal Geyser.
Mengingat efisiensi thermal dan sistem panas bumi adalah lebih rendah dari pesawat pembangkit tenaga uap yang konvensional satu menara, yang lebih besar harus dibuat untuk mengimbangi kapasitas yang sama, lagi pula uap dari system panas bumi biasanya mengandung gas-gas antara lain: karbondioksida, hydrogen,sulfaida,methane,amoniak,nitrogen,dan hydrogen.Pada sistem Geyser gas tersebut diatas besarnya tidak lebih dari 1%dari uap yang dihasilkan dalam satuan berat..
Gas-gas yang tidak berkondensasi ini terbawa kedalam turbin dan harus dipisahkan dari kondensor agar diperoleh tekanan kondensasi yang terjaga tetap rendah.Suatu pompa vakum atau ejector penghalau gas dalam uap digunakan untuk menjaga agar tekanan dalam kondensor tetap rendah.Selanjutnya suatu system geothermal yang lain adalah sumur air panas dengan temperature diatas 125°C, sehingga pada muatan sumur air panas akan terjadi penguapan tiba-tiba.Disamping itu suatu system geothermal yang lebih rendah kualitasnya menghasilkan air panas pada suhu dibawah 125T dan pada umumnya digunakan untuk keperluan kesehatan.
Demikian pula suatu daya geothermal dihasilkan melalui proses ganda seperti pada proses thermodinamika dengan memanfaatkan fluida kerja pada gas seperti Freon atau isobuton sebagai penggerak turbin.Sistem ini akan menghasilkan efisiensi rendah mengingat fluida kerjanya bersuhu rendah dengan pesawat pengubah panas berukuran besar, disamping sirkulasi pendingin dengan aliran cepat.
Suatu ladang geothermal kering dengan tanpa air sama sekali merupakan sumber potensial juga adanya dengan cara penginjeksian air ke dalam ladang sumber panas bumi tersebut akan dihasilkan pemindahan panas melalui fluida tersebut,sesudah pengeboran dapat diselesaikan masih diperlukan adanya bentuk kepingan-kepingan batu di dasar sumber batuan yang panas tersebut agar dapat terjadi sirkulasi/ perembesan fluida cair yang dinjeksikan dari atas.Untuk membuat dasar yang berkeping-keping kadang-kadang digunakan melalui peledakan nuklir di bawah tanah.Suatu deretan sumur injeksi bertekanan dengan sumur-sumur ekstraksi dapat dimanfaatkan untuk mengambil energi panas bumi system satu batuan yang panas di lapisan perut bumi tersebut.
by bryant hendro
