Panasbumi untuk masa depan? pantaskah? [PART 2]

 4. Teknologi baru dan setting geologi

Area pengembangan yang menguntungkan dalam sistem panas bumi yang ditingkatkan/direkayasa (EGS) adalah penggunaan dari hydroshear dengan bahan pengemas yang dapat terdegradasi secara termal untuk meningkatkan ukuran reservoir panas bumi yang diproduksi secara artifisial. Teknik-teknik ini sedang dieksplorasi di proyek demonstrasi EGS Gunung Berapi Newberry di Oregon tengah oleh AltaRock Energy, Inc. Ini juga merupakan salah satu situs Departemen Energi untuk Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy (FORGE). Gunung Berapi Newberry tampaknya menjadi tuan rumah salah satu reservoir panas paling kuat di Amerika Serikat bagian barat, tetapi pengembangan tenaga panas bumi telah terhambat oleh permeabilitas yang buruk. Penggunaan gabungan hydroshear dan material pengemas yang dapat terurai secara termal memungkinkan terciptanya batuan permeabel dengan volume yang cukup besar untuk mendukung fasilitas pembangkit listrik tenaga panas bumi komersial.

Juga seperti yang dicatat di bab terakhir, pengeboran ke dalam sistem superkritis memiliki potensi untuk meningkatkan daya keluaran (power output) per sumur sebanyak 5 hingga 10 kali dibandingkan dengan sumur yang menembus reservoir subkritis. Ini berarti bahwa lebih sedikit sumur yang perlu dibor sehingga akan menurunkan biaya keseluruhan. Pengembangan sistem superkritis sedang berlangsung secara aktif dieksplorasi di Islandia sebagai bagian dari Proyek Pengeboran Dalam Islandia.

Namun, agar hal ini menjadi kenyataan, beberapa rintangan penting perlu diatasi. Ini termasuk biaya tinggi untuk pengeboran dalam, yang membutuhkan katup khusus, pencegah ledakan tugas ekstra berat, dan selubung tahan korosi. Selain itu, peningkatan suhu dan tekanan (> 374 ° C dan> 220 bar) sulit dilakukan oleh peralatan, dan potensi peningkatan pengkerakan mineral, khususnya silika, dapat menyebabkan lubang sumur tersumbat sebagian dan dapat mengurangi tekanan bouyancy tinggi fluida superkritis menjadi lebih viskous (kental).

Akuifer sedimen yang dalam dan panas dapat berfungsi sebagai jembatan untuk berkembangnya proyek geotermal rekayasa sejati seperti Gunung Berapi Newberry atau memanfaatkan cairan panas bumi superkritis seperti yang diusulkan oleh Allis et al. (2012). Seperti yang dijelaskan sebelumnya, reservoir stratigrafi dalam (3 sampai 4 km) di daerah aliran panas regional yang tinggi, seperti di timur laut Nevada dan barat laut Utah, mungkin merupakan reservoir panas bumi yang menarik karena temperaturnya berkisar dari sekitar 150 ° C hingga lebih dari 200 ° C. Menggunakan data dari pengeboran minyak dan gas, reservoir stratigrafi dalam ini, khususnya dalam batuan karbonat, tampaknya memiliki permeabilitas yang baik dari 50 hingga 100 millidarcys (Allis et al., 2012). Pertanyaan kuncinya adalah apakah biaya pengeboran yang lebih dalam akan memungkinkan pengembangan secara komersial. Mengingat reservoir stratigrafi menutupi daerah yang besarnya dua hingga empat kali lipat lebih besar daripada yang saat ini memproduksi reservoir yang dikendalikan secara struktural di Great Basin, biaya tambahan untuk pengeboran dalam dapat dibenarkan, karena reservoir ini berpotensi untuk menopang pembangkit listrik 100-MWe.(Allis and Moore, 2014)

Seperti disebutkan dalam pembahasan sebelumnya, air panas bumi yang diproduksi bersama dari lapangan minyak menawarkan potensi untuk dikembangkan, terutama mengingat tidak perlu ada sumur tambahan untuk dibor. Suhu air panas bumi yang dihasilkan bersama dari sumur minyak berkisar dari sekitar 90 ° C pada Teapot Dome di Wyoming hingga lebih dari 150 ° C pada kedalaman 4 km pada  Cekungan Williston di Amerika Serikat bagian tengah-utara (Gosnold et al., 2013). Faktor pembatas dalam memanfaatkan air “limbah” ini untuk produksi listrik adalah kecepatan pemompaan yang rendah untuk memaksimalkan keluaran minyak. Namun, saat lapangan ini disadap dari minyak, kecepatan pemompaan dapat ditingkatkan untuk mendukung potensi panas bumi biner pembangkit listrik berukuran sedang (15 hingga 30 MWe)

Di masa depan, pengembangan EGS berpotensi untuk meningkatkan produksi tenaga panas bumi satu hingga dua kali lipat (Tester et al., 2006; Williams et al.,2008). Sebagian dari alasan peningkatan besar ini adalah bahwa batuan panas tersebar jauh lebih luas daripada sistem panas bumi konveksi konvensional yang sudah secara geologis siap untuk dibangun. Meskipun hot dry rock (petra-heat) lebih luas daripada sistem konveksi panas bumi konvensional, pengembangannya akan membutuhkan pengeboran sumur yang mahal dan jumlah air yang berlebih, yang dapat menimbulkan masalah selama musim kemarau atau di daerah yang ketersediaan airnya terbatas.

5. Penyedia Suplai Energi fleksibel

Meskipun panas bumi secara tradisional merupakan sumber tenaga yang berasal dari bumi, peningkatan penambahan sumber daya musiman (intermitten), seperti angin dan matahari, ke jaringan listrik memungkinkan utilitas untuk memenuhi mandat standar portofolio terbarukan dengan cepat dan ekonomis. Akibatnya, kondisi normal baru adalah untuk sumber daya fleksibel yang dapat naik atau turun untuk mengakomodasi fluktuasi tambahan tenaga angin dan matahari ke jaringan. Karena sifat dari energi panas bumi, biasanya paling efisien dioperasikan dalam kondisi baseload karena sumur throttling dapat mengganggu aliran dan suhu serta dapat menyebabkan kondensasi pada perpipaan, pengerakan (scaling), dan korosi. Meskipun demikian, operasi panas bumi yang fleksibel dimungkinkan, seperti yang ditunjukkan oleh Panas Bumi Puna 38-MWe Pabrik ventura di Hawaii, yang menyediakan pengiriman fleksibel 16 MWe atau pengiriman mulai dari 22 hingga 38 MWe (Nordquist et al., 2013). Ini dilakukan dengan menggunakan nilai diverter yang dapat mengarahkan panas dan fluida di sekitar turbin fluida biner selama periode permintaan daya yang lebih rendah. Daya di Puna dapat dinaikkan atau diturunkan dengan kecepatan 2 MWe / menit sambil mempertahankan cadangan pemintalan sebesar 3 MWe. Fasilitas panas bumi Puna merupakan fasilitas panas bumi modern pertama yang menjadi penyedia energi baku (baseload) dan pengiriman listrik fleksibel pada tahun 2012.

Selama 1980-an dan awal 1990-an, The Geysers di California sebagian beroperasi dengan mode fleksibel yang menanggapi kebutuhan salah satu pelanggannya. Namun, praktik tersebut dibatasi karena kombinasi dari permintaan yang rendah dan lebih sedikit mahal untuk memasok listrik fleksibel dari pada pembangkit listrik tenaga air dan pembangkit listrik berbahan bakar fosil. Memang, pembangkit listrik tenaga panas bumi dapat dipasang kembali atau dibangun untuk menyediakan kedua pasokan tersebut dan listrik yang dapat dikirim, tetapi karena biaya tambahan yang terkait untuk melakukannya, menjadi lebih sulit untuk menjaga biaya tenaga panas bumi yang fleksibel agar tetap kompetitif. Yang dibutuhkan adalah struktur harga yang memberikan nilai premium bagi pembangkit listrik tenaga panas bumi untuk menghasilkan listrik yang fleksibel. Operator Sistem Independen California (CAISO), yang memonitor dan mengatur kebutuhan listrik di jaringan California, sekarang sangat menginginkan pembangkit listrik yang fleksibel karena peningkatan penambahan tenaga surya dan angin yang bersifat musiman (tidak tetap) ditambahkan ke jaringan. Namun, tenaga panas bumi fleksibel datang atau akan datang dengan harga yang umumnya lebih tinggi daripada yang ditawarkan oleh tenaga surya dan angin (sebagian karena kebijakan dukungan harga yang tidak merata). Jadi, akankah utilitas berubah dari membeli tenaga yang relatif murah dari tenaga gas alam yang ramping menjadi pembangkit listrik tenaga panas bumi yang fleksibel, meski lebih mahal, untuk mengimbangi sumber daya terbarukan yang terus meningkat? Kecuali jika jawabannya ya, insentifnya bagi penyedia tenaga panas bumi untuk membuat investasi yang diperlukan tampak terbatas

6. Peran Pompa Hangat (heat pump) Geothermal Dimasa Depan

Aspek energi terbarukan yang terlalu sering diabaikan adalah energi yang dapat dihemat atau tidak digunakan. Pompa panas bumi termasuk dalam kategori ini yaitu adalah cara yang sangat efisien untuk memanaskan dan mendinginkan bangunan atau rumah komersial karena bumi bertindak seperti bank termal tempat panas disimpan selama musim panas dan ditarik selama musim dingin. Daya digunakan terutama untuk memindahkan panas yang sudah ada, bukan untuk benar-benar memanaskan dan mendinginkan. Pompa panas bumi dapat secara signifikan mengurangi penggunaan unit pendingin udara di musim panas atau pembakaran gas alam atau minyak pemanas di musim dingin. Pengurangan kebutuhan tenaga atau konsumsi bahan bakar fosil ini merupakan situasi yang saling menguntungkan. Ini dapat berfungsi untuk mengurangi ketidakseimbangan suplai energi dari tenaga angin dan matahari yang tidak tersedia sepanjang waktu seperti yang dibahas di atas dan selanjutnya dapat mengurangi emisi gas rumah kaca.

Efisiensi energi pompa panas bumi dapat diukur dengan koefisien kinerja (COP) untuk pemanasan dan dengan rasio efisiensi energi (EER) untuk pendinginan. COP adalah rasio energi panas yang dikirimkan dengan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan panas, terutama terdiri dari kompresor dan pompa. Nilai COP untuk Pompa panas bumi biasanya antara 3 - 5, artinya energi yang dikirim ke ruang atau air yang akan dipanaskan tiga hingga lima kali energi yang digunakan untuk menjalankan pompa.Sebagai perbandingan, tungku berbahan bakar gas alam yang paling hemat energi memiliki COP sekitar 0,95. Di sisi pendinginan, EER adalah rasio kapasitas pendinginan terhadap input daya; semakin tinggi peringkatnya, semakin besar efisiensi energinya. AC konvensional yang paling hemat energi memiliki EER sekitar 15, sedangkan pompa panas bumi loop tertutup yang paling efisien memiliki EER sekitar 30, dan beberapa pompa panas bumi loop terbuka * memiliki nilai EER setinggi 45 hingga 50. Ini berarti pompa panas bumi mengkonsumsi sekitar setengah sampai sepertiga dari daya yang digunakan oleh AC konvensional yang paling efisien. Peningkatan pengembangan pompa panas bumi di seluruh dunia dapat menghemat banyak energi yang sekarang digunakan untuk pemanasan dan pendinginan.