Rancang Bangun Sistem Closed-Loop Geothermal Skala Laboratorium dengan Commissioning Proses Perpindahan Panas pada Double Pipe Co-Axial dengan Variasi Laju Aliran

Muhammad Aji Wirasena, Ir. Fauzun, S.T., M.T., Ph.D IPM., ASEAN Eng.

2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Konsumsi energi nasional selalu meningkat setiap tahunnya, dan pada tahun 2023 didapatkan bahwa 73% energi yang terpakai berbasis non EBT (minyak bumi dan batubara) padahal indonesia sendiri merupakan negara dengan potensi sumber panas bumi nomor 2 didunia dengan 29 GW namun pemanfaatannya masih 6,5% atau sekitar 2356 MW. Salah satu teknologi pemanfaatan energi panas yaitu dengan menggunakan closed-loop system, dimana sistem ini tidak membutuhkan ekstrasi ataupun penambahan fluida kedalam sistem selama beroprasi, namun media penelitian untuk mengembangkan sistem ini masih sangat minim, sehingga salah satu cara untuk mengembangkan riset ini adalah pembuatan sistem closed loop geothermal skala laboratorium.

Sistem dirancang agar dapat menampung penelitian berupa penggunaan berbagai jenis fluida kerja dan variasi laju aliran yang variatif. Sistem dirancang untuk mampu beroprasi hingga temperatur 180 °C dan mampu menanggulangi laju aliran hingga 8 L/jam untuk air. Referensi desain termal dan laju aliran berdasarkan sumur MT-03 PLTP Mataloko dan dilakukan commissioning untuk memastikan seluruh sistem pendukung bekerja dengan baik serta uji coba alat dilakukan dengan 2 variasi laju aliran berupa udara sebesar 5 m³/jam dan 10 m³/jam dengan bagian chamber dipanaskan secara merata pada suhu 100 °C, 130 °C dan 160°C.

Hasil commissioning menunjukkan bahwa seluruh komponen pendukung sudah dapat beroprasi dengan baik dan pada laju aliran 5 m³/jam didapatkan temperatur maksimal 100,7 °C  dan pada 10  m³/jam suhu maksimal fluida berada di 95,9 °C. Distribusi temperatur pada outer pipe menunjukkan penyerapan panas yang maksimal terhadap fluida dan penurunan suhu yang minimal pada inner pipe menjadi indikasi bahwa sistem sudah terverifikasi dan siap untuk dijadikan media penelitian kedepan

National energy consumption continues to increase every year, and in 2023, it was recorded that 73% of the energy used was still based on non-renewable sources (oil and coal). However, Indonesia is the country with the second-largest geothermal potential in the world, reaching 29 GW, but its utilization is only about 6.5% or 2,356 MW. One of the technologies for harnessing geothermal energy is the closed-loop system, which does not require fluid extraction or injection into the system during operation. However, research facilities for developing this system are still very limited. Therefore, one way to advance this research is by developing a laboratory-scale closed-loop geothermal system.

This system is designed to support research involving various working fluids and flow rate variations. It is engineered to operate at temperatures of up to 180 °C and accommodate flow rates of up to 8 L/h for water. The thermal design and flow rate references are based on the MT-03 well of the Mataloko Geothermal Power Plant, and a commissioning process was conducted to ensure that all supporting components functioned properly. Testing was carried out with two variations of air flow rates, 5 m³/h and 10 m³/h, with the chamber heated evenly at temperatures of 100 °C, 130 °C, and 160 °C.

The commissioning results indicate that all supporting components operated well. At a flow rate of 5 m³/h, a maximum temperature of 100.7 °C was achieved, while at 10 m³/h, the maximum fluid temperature reached 95.9 °C. The temperature distribution on the outer pipe shows maximum heat absorption by the fluid, while the minimal temperature drop on the inner pipe indicates that the system has been verified and is ready to be used as a research platform.

Kata Kunci : Closed-loop geothermal, double pipe co-axial, perancangan alat, commissioning, perpindahan panas