Energi Panas Bumi: Energi Hijau yang Sangat Panas

Mencari pasokan energi terbarukan yang stabil

Meskipun tenaga surya dan angin berkembang, sistem energi global masih sangat bergantung pada bahan bakar fosil jika transportasi, manufaktur, pelayaran, dan produksi pupuk turut diperhitungkan.

Salah satu penyebabnya adalah kebutuhan energi yang besar, dengan konsumsi terus meningkat sejak awal abad ke-20.

Sumber: OurWorldInData

Investasi dan infrastruktur juga berperan. Surya dan angin semakin kompetitif di banyak pasar, tetapi perubahan sistem energi yang sudah ada dapat memerlukan waktu bertahun-tahun atau puluhan tahun.

Faktor lainnya adalah produksi surya dan angin yang berubah sesuai cuaca dan waktu.

Ketika porsinya dalam jaringan meningkat, penyimpanan, respons permintaan, transmisi, dan pembangkit lain menjadi semakin penting untuk menjaga keseimbangan. Pilihan seperti baterai, hidro pompa, dan udara bertekanan dibahas dalam ”Masa Depan Penyimpanan Energi – Teknologi Baterai Skala Utilitas” dan ”Alternatif Non-Kimia untuk Baterai dalam Transisi Energi”.

Pilihan produksi yang stabil

Hidro dengan waduk dapat menyediakan produksi stabil atau mengikuti kebutuhan, tetapi bukan satu-satunya sumber terbarukan yang mampu melakukannya. Potensinya bergantung pada air, geografi, dan batasan lingkungan.

Nuklir juga dapat menghasilkan listrik dengan emisi daur hidup rendah dan relatif tidak bergantung pada cuaca. Kekeringan dan keterbatasan pendinginan dapat mengurangi keluaran beberapa pembangkit; emisi daur hidupnya tidak mutlak nol.

Perkembangan teknologi mencakup reaktor modular kecil (SMR) dan rancangan reaktor generasi IV (lihat tautan untuk pembahasan lengkap). Selain itu, Microsoft membuat perjanjian pasokan listrik berbasis nuklir (MSFT ) untuk membantu memenuhi kebutuhan jangka panjang pusat datanya.

Biaya, keselamatan, pengelolaan limbah, dan penerimaan masyarakat tetap menjadi pertimbangan. Peran nuklir berbeda di setiap negara.

Selain surya, angin, dan hidro, terdapat ^sumber energi terbarukan lain yang potensinya belum banyak dimanfaatkan: panas bumi.

Energi Panas Bumi

Sinar Matahari menggerakkan angin dan siklus air. Namun, tidak semua sumber terbarukan lain berasal langsung dari Matahari; pasang surut, misalnya, terutama dipengaruhi gravitasi.

Panas bumi memanfaatkan panas di dalam Bumi, yang berasal dari sisa pembentukan planet dan peluruhan radioaktif dalam batuan, bukan hanya reaksi radioaktif di inti. Sumber panas dalam ini umumnya relatif stabil.

Sumber: California Academy of Sciences

Beberapa sistem dapat mengatur aliran atau menyimpan panas untuk menyesuaikan produksi listrik. Namun, tidak semua pembangkit panas bumi dapat menaikkan dan menurunkan keluaran seketika; keluwesannya bergantung pada rancangan dan reservoir.

Potensi ekonominya bergantung pada suhu, kedalaman, geologi, dan kebutuhan setempat. Di Eropa Tengah dan Jepang, misalnya, panas bumi dapat berperan penting untuk pemanasan.

Sumber: Journal Of Cleaner Production

Menilai Potensi Panas Bumi

Suhu batuan bawah tanah dan kenaikannya terhadap kedalaman berbeda antarwilayah. Daerah vulkanik sering menguntungkan, tetapi pegunungan atau aktivitas seismik saja tidak menjamin sumber yang ekonomis.

Pada sistem hidrotermal konvensional, keberadaan fluida panas dan permeabilitas batuan penting. Sistem yang ditingkatkan atau sirkuit tertutup dapat mengubah sebagian kebutuhan tersebut.

Studi CNR di Italia pada 2020, berjudul ”Memprediksi kesesuaian geografis pembangkit panas bumi”, memetakan kesesuaian global. Hasil model tidak berarti setiap lokasi memiliki cadangan yang layak dikembangkan secara komersial.

Di AS, sumber hidrotermal bersuhu tinggi terutama berada di bagian barat. Texas dan Louisiana juga diteliti untuk sumber lebih dalam dan bentuk pemanfaatan lain.

Sumber: EIA

Potensi Eropa tersebar di berbagai wilayah, termasuk Lembah Rhein, Eropa Tengah, Italia, Islandia, Korsika, Portugal, dan Yunani. Peta yang berbeda tidak selalu mengukur suhu, jenis sumber, atau kelayakan ekonomi yang sama.

Sumber: International Journal of Terrestrial Heat Flow and Applied Geothermics

Di Asia, negara-negara Cincin Api Pasifik seperti Jepang dan Indonesia memiliki sumber bersuhu tinggi yang penting.

Skala pemanfaatan panas bumi

Aplikasi panas bumi dapat dibedakan berdasarkan kedalaman, suhu, dan teknologi. Batas kategori berikut bukan batas yang berlaku universal.

Pompa kalor sumber tanah dangkal

Pompa kalor sumber tanah memanfaatkan suhu tanah dangkal yang lebih stabil daripada udara luar. Sistem ini umumnya memakai kapasitas penyimpanan panas tanah, bukan reservoir panas bumi dalam.

Pada kedalaman yang cukup, perubahan suhu musiman berkurang. Pompa kalor dapat mengambil panas dari tanah saat musim dingin dan membuang panas bangunan ke tanah saat musim panas. Pengoperasiannya tetap memerlukan listrik.

Sumber: NPR

Rancangannya bervariasi, termasuk sirkuit horizontal, vertikal, terbuka, dan tertutup.

Sumber: GSI

Beberapa aplikasi juga dapat memakai pertukaran panas langsung atau pengaturan pasif. Pilihan untuk rumah kaca dibahas dalam ”Panas Bumi dan Rumah Kaca Pasif – Mengurangi Emisi Karbon Pertanian”.

Energi Panas Bumi Dalam

Panas bumi dalam umumnya mengambil panas dari kedalaman ratusan meter atau lebih. Suhu biasanya naik dengan kedalaman, tetapi lajunya bergantung pada geologi setempat.

Untuk Inggris, angka perkiraan pada kedalaman 1.000, 3.000, dan 5.000 meter adalah sekitar 40°C, 90°C, dan 140°C. Nilai regional ini bukan pengganti pengukuran pada sumur tertentu.

Sumber pada kedalaman sekitar 1.000–2.500 meter dapat digunakan untuk pemanasan kawasan atau industri jika suhunya sesuai. Persyaratan pembangkitan listrik berbeda.

Di Bandara Paris-Orly, Prancis, sekitar 300 meter kubik air per jam diambil pada suhu 74°C. Keluaran panasnya sekitar 10 MW, dengan perkiraan penghematan bahan bakar fosil 4.000 ton setara minyak per tahun. Angka aliran tersebut adalah per jam.

Panas bumi sangat dalam dan bersuhu tinggi

Suhu yang lebih tinggi dapat memperluas peluang pembangkitan listrik, tetapi menambah tantangan teknis.

Peningkatan kedalaman dapat menaikkan suhu, tekanan, dan kesulitan pengeboran. Titik didih air bergantung pada tekanan; air panas pada kedalaman besar tidak selalu mendidih.

Suhu tinggi dapat menguntungkan, tetapi keluaran juga ditentukan debit, sifat fluida, dan rancangan pembangkit.

Sumber: BGS

Menghasilkan Daya dengan Energi Panas Bumi

Panas bumi penting bagi pembangkitan listrik di Kenya, Islandia, dan Filipina. Pangsa sekitar 50%, 30%, dan 17% yang dikutip merupakan angka menurut tahun dan cakupan tertentu, bukan persentase terkini yang tetap.

Di Islandia dan negara lain, kebutuhan panas dan listrik memengaruhi besarnya sumber yang ekonomis digunakan. AS, Jepang, Prancis, dan Italia juga memiliki sumber yang belum dikembangkan.

Fluida yang cukup panas dapat menyediakan listrik sekaligus panas berguna. Suhu yang diperlukan bergantung pada teknologi; sistem siklus biner dapat menggunakan beberapa sumber bersuhu lebih rendah.

Sistem konvensional, ditingkatkan, dan lanjutan

Panas bumi konvensional

Sistem hidrotermal konvensional memerlukan kombinasi suhu yang cukup, fluida, dan permeabilitas batuan.

Kegagalan memperoleh suhu, debit, atau permeabilitas yang memadai dapat menimbulkan kerugian besar. Masalahnya bukan tidak menemukan batuan, melainkan tidak memperoleh reservoir yang sesuai.

Karena itu, penelitian geologi dan risiko pengeboran menentukan kelayakan ekonomi, sebagaimana dalam proyek minyak dan gas.

Sistem panas bumi yang ditingkatkan

Sistem panas bumi yang ditingkatkan (EGS) merangsang batuan untuk membentuk atau memperbaiki jalur sirkulasi fluida.

Stimulasi hidraulis dapat membuka atau menggeser retakan yang sudah ada, dan pada metode tertentu membentuk retakan baru. Jadi, EGS tidak selalu bebas dari rekahan hidraulis. Fluida dan bahan penyangga yang digunakan berbeda menurut proyek.

EGS dapat memperluas jumlah lokasi yang memungkinkan pengembangan panas bumi. Namun, tidak dapat diterapkan di semua tempat dengan biaya sama dan tidak bergantung pada satu jenis batuan atau ketebalan lapisan penutup saja.

Teknologi ini dapat meningkatkan kendali terhadap reservoir, tetapi tidak menghapus ketidakpastian kinerja sumur dan biaya.

Sumber: Think GeoEnergy

Teknologi panas bumi lanjutan

Sirkuit tertutup

Sejumlah peneliti dan perusahaan mengembangkan sirkuit tertutup. Fluida mengalir dalam pipa yang menyerap panas batuan, tanpa disuntikkan langsung ke reservoir.

Sumber: Think GeoEnergy

Sirkuit tertutup dapat mengurangi beberapa batasan geologi. Namun, suhu, kedalaman, perpindahan panas, biaya pengeboran, dan keluaran ekonomis tetap penting.

Panas bumi superkritis

Suhu sekitar 400°C saja belum cukup untuk menghasilkan air superkritis. Titik kritis air murni sekitar 374°C dan 22,1 MPa; suhu dan tekanan harus sama-sama melampaui titik kritis. Fluida asin dapat berperilaku berbeda.

Pada kondisi yang sesuai, fluida superkritis memungkinkan lebih banyak energi dipindahkan per sumur. Besarnya keuntungan bergantung pada suhu, tekanan, debit, dan siklus pembangkit. Perbandingan seperti 5 MW pada 200°C dan 50 MW pada 400°C menggambarkan potensi dengan asumsi tertentu, bukan jaminan daya sepuluh kali lebih besar di semua sumur. MW adalah satuan daya, bukan jumlah energi yang dihasilkan.

Salah satu penelitian penting adalah Iceland Deep Drilling Project (IDDP). Suhu tinggi menghadirkan tantangan ketahanan material dan pengoperasian sumur.

Perusahaan lain, Quaise, mengembangkan pengeboran berbasis girotron yang menggunakan gelombang milimeter untuk menghancurkan atau menguapkan batuan. Target mencapai kedalaman 20 km dan suhu 500°C adalah tujuan pengembangan, bukan bukti produksi komersial pada 2024 atau kemampuan menggantikan seluruh pembangkit beban dasar.

Ekstraksi Mineral

Sebagian fluida panas bumi mengandung mineral terlarut. Jika konsentrasi dan teknologi pemisahannya memadai, litium dapat memberikan pendapatan tambahan. Produksi fluida panas sendiri tidak menjamin ekstraksi mineral yang ekonomis. Contohnya, Vulcan Energy (VUL.AX) menargetkan panas, listrik, dan litium dari air asin bawah tanah di Lembah Rhein.

Pemanfaatan panas terpadu

Panas bumi dapat digunakan untuk bangunan, pemanasan kawasan, atau pembangkitan listrik. Di lokasi yang sesuai, panas dan listriknya juga dapat mendukung desalinasi, hidrogen, atau amonia. Kelayakan setiap aplikasi perlu dinilai tersendiri.

Ekonomi Panas Bumi

Biaya panas bumi bergantung pada sumber dan teknologi. Proyeksi pasar yang dikutip memperkirakan pertumbuhan tahunan majemuk 3,14% selama 2023–2033. Angka tersebut bukan hasil yang sudah pasti.

Pengalaman, peralatan, dan tenaga kerja pengeboran minyak dan gas dapat dialihkan ke proyek panas bumi. Hal ini dapat membantu mempertahankan sebagian keterampilan selama transisi energi.

Panas bumi dapat bersaing dengan surya dan penyimpanan pada beberapa kondisi. Perbandingan harus mempertimbangkan layanan yang sama, pembiayaan, dan sumber setempat.

Sumber: Lazard

Panas bumi dapat bernilai tinggi di daerah dengan kebutuhan pemanasan besar saat musim dingin dan produksi surya rendah. Kondisi sumber dan biaya di Jerman, Norwegia, dan Amerika Utara tetap berbeda-beda.

Proyek dapat menguntungkan, tetapi memerlukan modal awal besar dan menanggung risiko pengeboran. Waktu pengembalian investasi bergantung pada proyek dan pembiayaan, bukan selalu 10–20 tahun.

Dukungan kebijakan berbeda antarnegara dan periode. Beberapa kebijakan lebih menekankan surya dan angin, tetapi panas bumi juga dapat menerima insentif. Grafik biaya saja tidak membuktikan bahwa subsidi membuat panas bumi lebih mahal.

Kebutuhan penyimpanan dan fleksibilitas jaringan dapat mendorong perubahan kebijakan terhadap sumber produksi yang stabil.

Kelebihan dan kekurangan panas bumi

Energi Hijau Terbaik?

Dengan pengelolaan reservoir yang tepat, panas bumi dapat menghasilkan energi dalam jangka panjang dan relatif tidak bergantung pada cuaca. Namun, sifat terbarukan tidak berarti semua pembangkit dapat berproduksi tanpa batas atau selalu mengikuti permintaan.

Banyak fasilitas panas bumi memiliki kebutuhan lahan permukaan yang relatif kecil. Namun, sumur, jalan, pipa, pendinginan, dan dampak lingkungannya tetap ada; fasilitasnya tidak sepenuhnya tersembunyi atau tanpa gangguan ekologis.

Sumber: Wikipedia

Pengalaman industri minyak dan gas dapat memperluas pilihan rantai pasok. Namun, ketergantungan pada alat, material, dan teknologi khusus tidak hilang, dan kemampuan pengeboran tidak hanya berada di negara Barat.

Masalah Panas Bumi

Penurunan sumber daya

Panas bawah tanah pulih seiring waktu, tetapi ekstraksi dapat menurunkan panas atau tekanan reservoir setempat lebih cepat daripada pemulihannya. Produksi dan reinjeksi harus mengikuti model jangka panjang. Tidak semua lokasi otomatis pulih setelah beberapa tahun jeda seusai 30–50 tahun produksi.

Risiko Gempa Bumi

Perubahan tekanan akibat injeksi fluida dapat mengaktifkan sesar yang sudah ada. Contohnya, proyek EGS di Pohang, Korea Selatan, dikaitkan dengan gempa merusak bermagnitudo 5,5 pada 2017.

Tekanan fluida dapat mengubah tegangan efektif pada sesar dan memicu pergeseran. Menyebutnya sekadar pelumasan lapisan batuan merupakan penyederhanaan yang tidak memadai.

Gempa terinduksi sering kecil, tetapi kejadian yang merusak tetap mungkin. Risikonya harus dinilai menurut lokasi dan proyek.

Pemilihan lokasi, penelitian sesar, pemantauan, dan pengurangan atau penghentian injeksi bila perlu penting dilakukan. Lokasi terpencil saja tidak menghapus risiko.

Sirkuit tertutup dapat mengurangi risiko tertentu karena tidak menginjeksikan fluida langsung ke reservoir. Pengeboran dan kegiatan lain tetap mempunyai risiko lingkungan maupun geoteknik.

Berinvestasi dalam Energi Panas Bumi

Sektor ini masih relatif kecil dibandingkan beberapa sumber terbarukan lain, dan teknologinya terus berkembang.

Dalam konteks 2024, banyak pengembang teknologi lanjutan belum tercatat di bursa. Contohnya mencakup pengembang sirkuit tertutup Eavor, teknologi pengeboran Quaise, dan investor proyek panas bumi Baseload Capital. Akses investasi swasta bergantung pada struktur produk dan kategori investor.

Sebagian kegiatan panas bumi berada di dalam kelompok pengeboran yang lebih besar. Contohnya, Iceland Drilling merupakan bagian dari Archer (ARCH.OL).

Beberapa perusahaan lain tercatat di bursa. Informasi perantara perdagangan tersedia dalam panduan kami untuk Amerika Serikat, Kanada, Australia, Inggris, dan negara lain.

Investor yang tidak ingin memilih satu perusahaan dapat mempertimbangkan dana energi bersih yang lebih luas, seperti iShares Global Clean Energy ETF (ICLN), First Trust NASDAQ Clean Edge Green Energy Index Fund (QCLN), atau ALPS Clean Energy ETF (ACES). Dana tersebut bukan eksposur murni panas bumi, dan komposisinya dapat berubah.

Perusahaan Panas Bumi

1. Ormat Technologies, Inc.

Ormat adalah pemilik, operator, dan penyedia teknologi panas bumi. Presentasi pada periode artikel menyebut sekitar 1,23 GW kapasitas di AS, Kenya, Indonesia, Amerika Tengah, dan Karibia, serta pengembangan 125 MW. Angka dan peringkat bergantung pada waktu serta cakupan.

Ormat juga mengembangkan penyimpanan energi. Sekitar 190 MW yang beroperasi dan target 1 GW pada 2028 adalah ukuran daya penyimpanan, bukan jumlah energi dalam MWh.

Sumber: Ormat

Perusahaan menargetkan pertumbuhan produksi dan bisnis teknologi, termasuk proyek di Selandia Baru dan Indonesia.

Teknologi Ormat disebut telah digunakan dalam sekitar 3,4 GW instalasi panas bumi. Angka ini berkaitan dengan posisinya sebagai penyedia ^ketiga terbesar dalam peringkat tertentu, bukan kapasitas yang seluruhnya dimiliki Ormat.

Insentif pajak AS dalam Inflation Reduction Act dapat mendukung rencana investasi. Perkiraan penerimaan tunai hingga 125 juta dolar per tahun bergantung pada kelayakan, investasi, dan pemanfaatan kredit pajak.

Sumber: Ormat

Peluang pertumbuhan panas bumi tetap disertai risiko teknologi, geologi, pembiayaan, dan pelaksanaan bagi perusahaan listrik maupun pelanggan industri.

Pengalaman dan aset Ormat dapat memberi keunggulan kompetitif, tetapi tidak menjamin pertumbuhan atau imbal hasil investasi.

2. Vulcan Energy (VUL.AX)

Vulcan Energy berbasis di Australia dan mengembangkan panas, listrik, serta litium dari air asin panas bumi di Lembah Rhein, Jerman.

Angka promosi jangka panjang seperti panas untuk satu juta orang, litium bagi satu juta kendaraan, dan pengurangan satu juta ton CO2 per tahun adalah sasaran berdasarkan asumsi, bukan keluaran aktual yang sudah dicapai.

Jaringan pemanasan kawasan di Jerman dapat menjadi pasar bagi panas bumi. Sambungan dan perjanjian komersial tetap harus dikembangkan.

Rencana tahap pertama mencakup sekitar 275 GWh listrik dan hingga 560 GWh panas per tahun. Ini adalah jumlah energi, bukan daya dalam MW.

Sumber: Vulcan Energy

Pada 2024, Vulcan mencapai tahapan produksi litium klorida dan kemudian litium hidroksida di fasilitas demonstrasi, bukan produksi komersial skala penuh. Perjanjian pembelian produk diumumkan dengan Stellantis, Volkswagen, LG, Umicore, dan Renault. Investasi Stellantis pada 2022 untuk sekitar 6% saham bernilai 50 juta euro, bukan dolar.

Model reservoir, biaya, dan jadwal operasi mengandung ketidakpastian. Perkiraan pengenceran hingga 2055, produksi pada akhir 2025, dan biaya sangat rendah merupakan asumsi serta sasaran saat itu, bukan hasil yang telah terbukti.

Sumber: Vulcan Energy

Vulcan merupakan investasi tahap pengembangan yang lebih spekulatif. Produksi demonstrasi pada 2024 menunjukkan kemajuan teknis, bukan pembuktian menyeluruh atas skala komersial, biaya, atau kelayakan ekonomi proyek.

Produksi litium dengan panas bumi dapat mengurangi emisi dibandingkan beberapa proses berbasis fosil. Sebutan perusahaan seperti ”nol karbon” atau ”tanpa fosil” bergantung pada batas sistem dan asumsi; bukan berarti emisi seluruh daur hidup mutlak nol atau proyek ini satu-satunya di dunia. Peringkat sumber terbesar di Eropa juga bergantung pada kategori dan tanggal.