PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA HYDROTHERMAL BAWAH LAUT
Hydrothermal vent Vent hydrothermal ini
terbentuk karena adanya gerakan lempeng tektonik yang
menyebabkan masing-masing lempeng menjauh satu sama lain.
Saat mereka bergerak
permukaan bumi ini terekah dan menghasilkan bentuk gunungan.
Dari gunungan ini memunculkan magma yang berasal dari kerak bumi
keluar dengan tekanan yang tinggi.
Vent hidrotermal pertama ditemukan pada tahun 1977. Mereka
yang diketahui ada di Pasifik dan Samudra Atlantik.
Sebagian besar ditemukan pada kedalaman rata-rata sekitar 2100
meter (7.000 kaki) di daerah-daerah dasar laut di sepanjang
menyebarkan Mid-Ocean Ridge sistem rantai pegunungan bawah laut
yang jalan ular di seluruh dunia. Di beberapa daerah di sepanjang
Mid-Ocean Ridge, piring raksasa yang membentuk kerak bumi bergerak
terpisah, menciptakan retakan dan celah-celah di dasar laut. Air
laut merembes ke lubang ini dan dipanaskan oleh batuan cair atau
magma, yang terletak di bawah kerak bumi. Ketika air dipanaskan, ia
naik dan mencari jalan kembali ke laut melalui sebuah lubang di
dasar laut.
Ketika air vent meledak ke dalam laut, suhunya dapat setinggi
400 C (750 F). Namun air tidak mendidih karena di bawah begitu
banyak tekanan dari berat yang luar biasa di atas laut. Ketika
tekanan pada cairan ini meningkat, titik didihnya naik. Atas
beberapa hidrotermal cerobong ventilasi. Cerobong asap ini
terbentuk dari logam yang terlarut mengendap (bentuk menjadi
partikel) ketika aliran panasnya memenuhi vent sekitar yang air
laut dalamnya hanya beberapa derajat di atas titik beku. Yang
disebut "black smokers" adalah bagian terpanas dari ventilasi.
Mereka memuntahkan sebagian besar besi dan sulfida, yang bergabung
menjadi monosulfide besi. Senyawa ini memberikan warna pada black
smokers ini. "White smokers" merilis air yang lebih dingin
dibandingkan black smokersnya 'dan sering mengandung senyawa
barium, kalsium, dan silikon, yang putih.
Vent
Dengan adanya lingkungan yang ekstrim magma yang mengalir
bercampur dengan air tersebut akan bersentuhan dengan air di luar
vent yang bersuhu 2 C dan bertekanan tinggi sekitar 250-300 psi hal
ini menyebabkan terjadinya pengendapan material muntahan
hydrothermal vent tersebut seperti besi, emas, perak, tembaga,zinc,
cadmium, mangan, dan sulfur. Ditambah dengan gas seperti Halides,
sulphates, chromates, molybdates and tungstates. Yang mana akan
membentuk endapan mineral yang memiliki nilai jual di sekitar vent
tersebut. Saat ini pun diketahui bahwa vent hydrothermal ini
menyimpan sumber energy yang besar yang dapat membangkitkan energy
seperti system kelistrikan. Bagaimanapun energy hydrothermal yang
keluar dari vent ini sangat besar dan hampir mustahil untuk
memperkirakan potentia sebenarnya. Walau bagaimanapun, Apalagi pada
waktu itu, para ilmuwan tidak memiliki teknologi yang tepat untuk
memanfaatkan sumber energi yang besar tersebut, sehingga
membutuhkan usaha yang sangat banyak. Namun saat ini, penemu asal
California Selatan Bruce Marshall telah mematenkannya. Sistem ini
dapat memanfaatkan hydrothermal energy dari vent tersebut. Praktis
dan simple system ini sangat menjanjikan untuk memanfaatkan energy
hydrothermalnya.
Proyek IMPULSA IV Universidad Nacional Autonoma de Mxico (UNAM)
Proyek penelitian bernama IMPULSA mengenai energy
terbarukan di the Universidad Nacional Autonoma de Mxico (UNAM)
telah mencoba menghitung potensial energy dari 1 vent hydrothermal
ini. Dengan meletakkan kapal selam yang diintegrasikan dengan
pembangkit listrik biner, proyek ini dapat mengkalkulasi potensi
kelistrikan jauh di bawah laut sana. Focus penelitian ini juga
dikembangkan untuk proyek desalinasi air laut. Pada penelitian ini
bagian kapal yang menyentuh hydrothermalnya tidak bersentuhan
langsung dengan, vent hal ini dimaksudkan agar ekosistem sekitar
vent tidak rusak. Dari metoda kalkulasi yang mengintegrasikan
efisiensi juga ternyata dari satu hydrothermal vent ini bisa
menghasilkan listrik sebesar 20 MW tanpa harus merusak ekosistem
yang ada di bawah laut.
(J) mengalir karena adanya konveksi natural, lalu dialirkan ke
nomor 1 dan 2. Dimana fluida yang dingin di 14-13 memiliki beda
temperature dibanding yang terletak di heat exchanger yang telah
terkena efek hydrothermal. Sehingga dalam kapal terjadi perbedaan
temperature dan tekanan, tekanan yang lebih rendah di nomor 5 naik
ke B dan bercampur bersama dengan air yang jenuh di nomor 6.
Prinsip kerja
Di C ekspansi dari air dan uap di nomor 7 dihasilkan. Di pemisah
uap, nomor 8 digunakan untuk memutar turbin. Dan uap di
kondensasikan lagi di nomor 9. Pompa kondensasi menyedot uap
kondensasi tersebut kemudian kondensat nomor 11 airnya di alirkan
lagi ke heat exchanger B dan prosesnya akan berulang
terus-menerus.
Efisiensinya dari heat exchanger ini dihitung dari energy termal
yang ditangkap fluida dibagi dengan total energy yang di ejeksikan
oleh vent tersebut. Dimana efisiensi maksimum dari siklus termal
ini didapat dari efisisensi mesin carnot yang memenuhi persamaan
(1- T1/ T2 ) dimana T adalah temperature dari air yang dingin dan
air panas dalam derajat Kelvin. sehingga hitungan efisiensinya
dengan mesin rankine di satu siklus tersebut menjadi (0.1) x (0.8)
x (0.55 Carnot) =4.4 %. Dengan mengasumsikan vent sebesar 24 dan
kecepatan fluida yang dimuntahkan sebesar 1m/s dan massa yang
dikeluarkan 0.3 m3/s. di kedalaman 2000 meter, temperature jenuhnya
365 C, maka hal ini bisa dihasilkan 450 MWt dari satu vent saja.
Dengan efisiensi yang dihitung dari satu siklus rankine pembangkit
biner tersebut 4.4% maka energy yang dapat di hasilkan sekitar 20
MW. Dari studi ini dapat dikatakan di kedalaman 2000m maka
pembangkit listrik hydrothermal ini dapat menghasilkan 20 MW sangat
mungkin di bangun mengingat kedalaman rig di lepas pantai di
Meksiko saja dapat mencapai 3050
.
Marshall sistem hydrothermal Sistem ini dipatenkan pada 10
Agustus 2009
dua tahun lalu oleh para inventor dari California; Bruce
Marshall, Santa Paula dan Aravinda Kar. System ini dipatenkan untuk
desain hydrothermal system untuk kelistrikan, pertambangan bawah
laut dan juga desalinisasi air.
Ide dari pembuatan sistem ini adalah problem
mengenai lingkungan yang sulit dijangkau karena kondisi ekstrim
ini pasti lama kelamaan akan dapat diatasi untuk membangun
instalasi submarine hydrothermal system ini. Dimulai dengan sistem
sederhana dari pipa berisolasi dan corong. Pusat Sistem Marshall
terletak dalam penampang fluida yang muncul ke permukaan yang akan
diproses pada platform yang sama dengan yang digunakan untuk
eksplorasi minyak dan pengeboran lepas pantai.
Panas dari vent akan bergerak melalui pipa dengan
kombinasi lubang kecepatan aliran, dengan proses konveksi,
konduksi, dan flash tekanan uap yang dihasilkan fluida yang super
panas naik dan tekanan ambien yang berkurang. Mulut corong pada
akhir masukan akan bertindak sebagai venturi untuk meningkatkan
kecepatan aliran dalam pipa. Cairan akan digunakan di permukaan
dengan menyediakan panas untuk pembangkitan turbin uap tradisional.
Cairan superheated digunakan secara langsung untuk memutar turbin.
Sistem Marshall menyediakan transport untuk memberikan aliran,
terus menerus volume fluida super panasnya agar samapai ke
permukaan.
Dari system Marshall ini dengan perhitungan komputasi di dapat
parameter sebagai berikut. Inputan berasal dari badan survey
terpecaya seperti USGS, NOAA, NASA, and Woods Hole Oceanographic
Institution. Dimana temperature dari Juan de fuca ini sekitart 380C
(716F) dan dengan kecepatan aliran fluida sebesar 3-5 m/second.
Dengan diameter pipa 3m diameter, kecepatan aliran and a 3m/second
flow rate, suhu 360C fluid temperature dan temperature ambient
sekitar 20C , 30 GW dari energy panas dapat dihasikan ke
permukaan.
Ini lebih besar jumlahnya jika dibandingkan dengan pembangkit
energy nuklir. Dari pembangkit tenaga nuklir saja bisa hanya bisa
dihasilkan kurang dari 4 GW. Kebutuhan total warga Florida saja
sekitar 48 GW, sedang dengan system MARSHALL ini dapat dihasilkan
62% dari total konsumsi hanya dari pipa berdiameter 3 m Inovasi
lain tampak sederhana dari sistem ini adalah Pipa Peningkatan
Thermal, sebuah perangkat yang hampir tidak membutuhkan
pemeliharaan. Ada sebuah lapisan dalam setiap badan dalam air
disebut termoklin, di atas air yang relatif hangat, dan di bawah
yang airnya selalu sangat dingin. Hal ini terjadi karena sinar
matahari, dan efek pemanasan nya, hanya akan menembus jarak yang
relatif singkat ke laut. Namun, di bawah titik itu, air sangat
dingin dan padat yang akan menghambat energi untuk naik, sehingga
fluida tidak mampu menembus ke lapisan termoklin hangat di atasnya.
Dengan system seperti di gambar yang kedua ujungnya terbuka, air
dipompa dari permukaan dalam pipa terbuka, dan seperti yang
ditarik, diisi ulang dengan tekanan atmosfer di titik yang terbuka
ke laut, dengan air dingin dari bawah. Dengan air yang ditarik dari
dalam pipa diatas , akan dapat digantikan oleh air yang sangat
dingin dari bawah termoklin, dan dalam waktu yang sangat singkat
pipa tidak akan berisi apa-apa selain air titik beku.
Desain siklus tertutup dan siklus terbuka
Siklus tertutup
Siklus terbuka
UNTUK LEBIH JELASNYA MARI KITA LIHAT VIDEO BERIKUT
Perhitungan ekonomi
Tantangan ekonomi yang dihadapai tetap menjadi pertanyaan untuk
metode tradisional pembangkit listrik seperti nuklir. Peace River
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir yang direncanakan untuk
Alberta,Kanada diproyeksikan untuk biaya sekitar $ 2800 per kW,
atau total $ 6.200.000.000 untuk 2.200 MW. Sedang Platform minyak
semi-submersible untuk penggunaan di laut dalam biaya $ 500 juta
sampai $ 1 miliar. Kabel bawah laut dari Juan de Fuca Ridge harus
200 mil (320 km) panjang, yaitu sekitar panjang yang sama dari
kabel listrik bawah laut terpanjang. Sayangnya,transmisi kapasitas
untuk kabel yang hanya 750 MW dan biaya 550.000.000, sekitar $ 800
juta. Dalam rangka mencapai 2.200 MW, dari kabel ini akan
diperlukan, biaya sekitar $ 2,6 miliar. Total sejauh ini
diperkirakan sekitar $3,6 milyar. Generator dan sistem kontrol
adalah satu-satunya bagian dari kedua sistem yang akan kira-kira
setara dalam biaya, akan menambahkan lain $ 1 milyar untuk pricetag
tersebut. Dari perkiraan ini, tampak bahwa biaya satu instalasi
pembangkit hidrotermal akan menjadi sekitar 28% kurang dari biaya
pembangkit nuklir sebanding, dengan tanpa biaya penyimpanan limbah
bahan bakar yang sedang berlangsung atau radioactive.
Sekilas infoPenambangan bawah laut pertama akan dilaksanakan di
vent dasar laut daerah Papua New Guinea, tandatangan kontrak telah
dilakukan 2010 lalu dan rencana penambangan akan dilaksanakan di
tahun 2013. Dengan adanya penambangan mineral di dasar laut dekat
vent hydrothermal maka potensi elektrisitas di dasar laut tersebut
makin bisa dimanfaatkan seperti prototype di yang telah dikjelaskan
sebelumnya mengingat dua perusahaan minyak telah melakukan uji coba
model di lab mereka.
Dampak penambangan dan konstruksi vent hydrothermalDengan adanya
konstruksi dasar laut tersebut para scientist khawatir hal tersebut
akan merusak ekosistem unik dasar laut dimana banyak makhluk
kemosintesis hidup di dasat laut tersebut
TERIMA KASIH
