BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Penelitian Energi memiliki peranan penting dalam menunjang kehidupan manusia. Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan akan energi terus meningkat. Untuk dapat memenuhi kebutuhan energi yang digunakan oleh manusia maka perlu dilakukan pemanfaatan energi yang tersedia di alam secara optimal. Dalam beberapa tahun terakhir pemanfaatan sumber energi panas bumi terus dikembangkan karena potensi yang cukup besar karena Indonesia terdapat banyak gunung berapi yang memiliki sumber energi panas bumi yang melimpah yang bisa dimanfaatkan menjadi energi listrik. Jika pemanfaatan ini dapat dilakukan secara maksimal, diperkirakan dapat memasok energi listrik sebesar 29 GW seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.1. Tabel 1.1. Potensi panas bumi di Indonesia 2010 Di Indonesia terdapat banyak sumur panas bumi dengan potensi daya yang dapat dibangkitkan sebesar 29,03 GW, sedangkan sumur panas bumi yang sudah terpasang hanya membangkitkan sekitar 1,196 GW. Hal ini menjadi salah satu potensi yang baik untuk mencukupi kebutuhan energi yang semakin hari terus meningkat. Tidak hanya itu, dari sistem pembangkit listrik tenaga panas 1
2 bumi, sumber panasnya masih bisa dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik skala kecil ( small scale power generation ). Pada awalnya sumur panas bumi berkualitas rendah ini kebanyakan berasal dari pengeboran sumur panas bumi untuk skala besar namun ketika sudah dilakukan pengeboran hanya menghasilkan uap yang jumlahnya sedikit dan jika uap tersebut diintegrasikan dengan pipa uap untuk pembangkit skala besar menjadi tidak efektif, sehingga di beberapa tempat, sumur berkualitas rendah tersebut tidak dimanfaatkan. Pemanfaatan energi geothermal menjadi sumber energi listrik harus melalui proses terlebih dahulu untuk menghasilkan energi listrik. Energi panas bumi merupakan energi yang ramah lingkungan karena fluida kerja panas bumi setelah energi panas diubah menjadi listrik, fluida dikembalikan ke reservoir melalui sumur injeksi. Emisi dari pembangkit listrik panas bumi sangat rendah bila dibandingkan dengan minyak dan batubara. Proses tersebut dilakukan di Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP). Proses perubahan energi geothermal menjadi listrik dimulai dari proses pemompaan dari dalam bumi ke permukaan. energi yang dipompa dari reservoir menuju permukaan berupa brine dan gas. Setelah mencapai permukaan, maka brine dan gas akan dipisahkan melalui separator [1]. Brine yang sudah dipisahkan makan ada ditampung di kolam dan akan diinjeksikan kembali ke tanah sebagai sumber untuk energi geothermal. brine ini memiliki suhu 180 o C yang berpotensi untuk dimanfaatkan kembali untuk sumber energi listrik alternatif. Pemanfaatan ini dapat menerapkan siklus Kalina dan Organic Rankine Cycle. Organic Rankine Cycle (ORC) bisa dijadikan alternatif dalam memanfaatkan energi yang ada ini. Adapun organic Rankine cycle atau siklus Rankine organik ini merupakan sistem pembangkit tenaga yang menggunakan fluida organik sebagai fluida kerjanya. Kerja siklus ini sama dengan siklus Rankine konvensional yang membedakannya hanyalah jenis fluida kerja yang digunakan. Jika pada siklus Rankine konvensional menggunakan fluida kerja air maka pada siklus Rankine organik menggunakan cairan organik sebagai fluida
3 kerja. Sistem ini sudah diterapakan untuk pembangkitan skala kecil di negaranegara maju seperti yang terlihat pada Gambar 1.1. Gambar 1.1. Contoh penerapan aplikasi ORC [8] Sistem ini dipilih atas dasar karakteristik kerja ORC yang mampu mengubah fluida kerja menjadi uap dengan menggunankan panas rendah dari panas bumi. Fluida kerja organik bisa menguap pada suhu rendah (dibawah 100 o C). Sehingga dengan sistem ini panas bumi bisa dimanfaatkan. Komponen utama siklus Rankine organik yang paling sederhana adalah pompa, evaporator, turbin dan kondensor. Selain fluida kerja perbedaan utama siklus Rankine konvensional dan siklus Rankine organik adalah terletak pada evaporator. Jika siklus Rankine konvensional menggunakan boiler maka siklus Rankine organik menggunakan evaporator. Sistem ORC (Organic Rankine Cycle) merupakan proses pengkonversi energi hasil modifikasi siklus Rankine yang menggunakan fluida organik sebagai fluida kerja yang memiliki titik didih rendah. Komponen utama dari sistem ORC yaitu, pre heater, evaporator, turbin, kondensor, dan pompa. Sistem ini memanfaatkan sumber panas yang memiliki temperatur dan tekanan rendah untuk
4 menghasilkan uap fluida organik yang digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan energi listrik. Di samping itu sistem ini tidak memerlukan tempat pembakaran bahan bakar yang dapat menghasilkan emisi gas buang yang menyebabkan polusi udara. Sistem ORC dapat memanfaatkan berbagai macam sumber panas bertemperatur rendah, seperti panas bumi yang memiliki temperatur rendah. Teknologi ORC belum dimanfaatkan di Indonesia, karena industri nasional belum ada yang dapat memproduksi komponen sistem ORC, sehingga teknologi ORC dinilai membutuhkan investasi yang tinggi. Walaupun begitu, ORC memiliki keunggulan, yaitu komponennya tersusun menjadi satu perangkat modul, sehingga mudah ditransportasikan ke daerah terpencil yang memiliki akses terbatas, maka dari itu ORC sesuai untuk daerah di Indonesia yang memiliki potensi panas bumi namun belum teraliri listrik karena aksesnya yang terbatas. I.2 Perumusan Masalah Dengan memanfaatkan potensi panas bumi yang berkualitas rendah untuk pembangkit listrik skala kecil dengan menggunakan teknologi ORC, permasalahan yang akan dikaji adalah : 1. Mencari pemodelan sistem ORC panas bumi dari sumber panas berupa brine. 2. Mencari tingkat efisiensi siklus dan daya output optimum sistem ORC menggunakan refrigeran R-245fa. I.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah : 1. Pemodelan sistem ORC dalam kondisi tunak (steady state) tanpa memperhitungkan friksi yang terjadi pada pipa-pipa. 2. Pemodelan menggunakan software Cycle Tempo dengan fluida kerja R- 245fa. 3. Sumber panas bumi yang dimanfaatkan berupa brine. 4. Tidak memperhitungkan aspek ekonomi, hanya termodinamika saja.
5 I.4 Tujuan Tujuan dilakukan penelitian ini adalah : 1. Memperoleh pemodelan sistem ORC panas bumi dengan software Cycle Tempo 5.0. 2. Memperoleh tingkat efisiensi siklus dan daya output optimum sistem ORC menggunakan fluida kerja R-245fa dengan batasan T out brine > 60 o C dan T lingkungan 20 o C. I.5 Manfaat Penelitian ini diharapkan dapat memeberikan gambaran dan metode pemanfaatan sumber panas bumi dengan sistem Organic Rankine Cycle yang dapat diterapkan bagi pelaku bisnis panas bumi maupun pemerintah dalam mengembangkan potensi panas bumi di Indonesia, khususnya di PT Geo Dipa Energi Ltd. Dieng untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik skala kecil.