Studi Numerik Peningkatan Perpindahan Panas pada Closed Loop Geothermal System Tipe Koaksial pada Sumur Panas Bumi MT-3 PLTP Mataloko, Flores Menggunakan Variasi Inner Pipe Diameter
HAFIDH NAUFAL AHMAD, Dr. Ir. Khasani, S.T., M.Eng, IPM., ASEAN Eng.
2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN
Sistem panas bumi closed-loop koaksial
muncul sebagai alternatif yang kuat untuk mengatasi keterbatasan sistem
konvensional, karena lebih aman dan fleksibel. Kinerjanya sangat ditentukan
oleh parameter desain—khususnya diameter pipa dalam (inner pipe)—yang
memengaruhi efisiensi perpindahan panas dan performa keseluruhan. Karena itu,
studi ini bertujuan menganalisis secara numerik dampak variasi kedalaman
terhadap respons termal dan hidrolik sistem, mencakup evaluasi perpindahan
panas, tenaga termal, serta kebutuhan daya pompa.
Penelitian dilakukan melalui simulasi COMSOL
Multiphysics pada model sumur MT-3 di PLTP Mataloko, Flores. Untuk menilai
pengaruh kedalaman, diterapkan variasi diameter inner pipe dari 450 hingga 600
mm. Analisis steady-state digunakan untuk mengamati bagaimana perubahan
kedalaman memengaruhi suhu keluaran, tenaga termal yang dihasilkan, dan daya
pompa yang diperlukan untuk mensirkulasikan fluida kerja.
Hasil simulasi menunjukkan bahwa memperkecil
diameter inner pipe meningkatkan suhu keluaran fluida kerja dari 137,35°C
menjadi 139,26°C, sekaligus menambah tenaga termal yang diekstraksi. Pada saat
yang sama, daya pompa turun signifikan dari 7783,9 W menjadi 2702 W. Temuan ini
menyoroti trade-off penting: perolehan energi termal menunjukkan diminishing
returns pada diameter pipa dalam yang lebih besar, sementara konsumsi daya
pompa justru meningkat tajam. Oleh sebab itu, optimasi desain diperlukan untuk
menyeimbangkan kedua aspek tersebut demi efisiensi sistem yang maksimal.
The coaxial closed-loop geothermal system
has emerged as a compelling alternative to overcome the limitations of
conventional systems, offering greater safety and flexibility. Its performance
is strongly governed by design parameters—particularly the inner-pipe
diameter—which influences heat-transfer efficiency and overall system behavior.
Accordingly, this study numerically analyzes the effect of depth variation on
the system’s thermal and hydraulic responses, including heat transfer, thermal
power, and required pumping power.
The investigation employs COMSOL
Multiphysics simulations of the MT-3 well model at the Mataloko Geothermal
Power Plant, Flores. To assess the influence of depth, inner-pipe diameters
ranging from 450 to 600 mm are considered. A steady-state analysis is used to
observe how changes in depth affect outlet temperature, generated thermal
power, and the pumping power needed to circulate the working fluid.
The simulation results show that reducing
the inner-pipe diameter raises the working-fluid outlet temperature from 137.35
°C to 139.26 °C and increases the extracted thermal power. At the same time,
the required pumping power drops markedly from 7,783.9 W to 2,702 W. These
findings reveal a critical trade-off: thermal energy gains exhibit diminishing
returns at larger inner-pipe diameters, while pumping power consumption
escalates sharply. Therefore, design optimization is necessary to balance these
factors and achieve maximum overall system efficiency.
Kata Kunci : closed loop geothermal system, sumur panas bumi, Perpindahan Panas, Daya Pompa, diameter inner pipe, Tenaga Termal, Comsol Multiphysics
