Graphene, Solusi Inovatif untuk Optimalisasi Energi Panas Bumi di Indonesia

Fathul Bari

Indonesia, sebagai negara kepulauan yang kaya akan sumber daya alam, memiliki potensi besar dalam pengembangan energi panas bumi. Namun, tantangan efisiensi dan teknologi dalam pemanfaatannya masih menjadi isu yang perlu diatasi. Salah satu inovasi yang menjanjikan untuk meningkatkan efisiensi energi panas bumi adalah material graphene.

Graphene adalah bentuk karbon yang terdiri dari satu lapisan atom yang terorganisir dalam struktur dua dimensi. Keunikan material ini terletak pada sifat-sifat fisik dan kimianya yang luar biasa, termasuk konduktivitas termal dan listrik yang tinggi, kekuatan mekanik yang sangat baik, serta ringan.

 Keunggulan ini menjadikan graphene sebagai kandidat ideal untuk berbagai aplikasi, termasuk dalam sektor energi. Panas Bumi (geothermal) merupakan salah satu jenis Energi Baru Terbarukan (EBT) yang potensinya sangat besar di Indonesia. 

Potensi panas bumi di Indonesia mencapai 23,9 GW karena terletak di Ring of Fire dengan keberadaan tiga lempengan yang berinteraksi, yaitu lempeng pasifik, Indo-Australia dan Eurasia yang memberikan peranan yang sangat penting bagi terciptanya potensi panas bumi di Indonesia (Rizqia, 2021).

Namun terdapat beberapa kelemahan yang ada pada energi panas bumi diantaranya sebgaian area prospek panas bumi teridentifikasi berada pada zona inti yang belum dapat dikembangkan melalui pemanfaatan jasa lingkungan hutan konservasi. 

Rasio pada awal pengembangan energi panas bumi pun cukup tinggi walaupun akan terus menurun risikonya seiring dengan tahap pengembangan yang dilakukan. 

Selain itu, efisiensi biaya untuk mencapai keekonomian harga listrik dan sulitnya pendanaan proyek panas bumi menjadi salah satu permasalahan utama pengembangan panas bumi di Indonesia (Ditjen EBTKE, 2020). Komponen utama pembentuk suatu sistem panas bumi terdiri atas sumber panas (heat source), batuan reservoir (permeable rock), batuan prunutup (cap rock) dan aliran fluida (fluida circulation). 

Umumnya di dalam memindahkan panas dari heat source menuju turbin dalam geothermal dilakukan dengan memanfaatkan fluida berupa air yan gterkandung dalam batuan prous (permeable) yang telah terpanaskan. Perpindahan panas terjadi secara konveksi pada fluida air, uap atau campuran keduanya dan dimanfaatkan untk memutarkan turbin generator pembangkit listrik (Rizqia, 2021).

Pada konteks energi panas bumi, graphene dapat digunakan dalam berbagai cara untuk meningkatkan efisiensi. Pertama, graphene dapat digunakan sebagai bahan pengumpul panas yang lebih efisien. 

Melalui adanya konduktivitas termal yang tinggi, graphene dapat membantu dalam transfer energi panas dari sumber geothermal ke sistem pemanfaatan, sehingga mengurangi kerugian energi.

 Ini sangat penting, mengingat banyak sistem pemanas yang saat ini mengalami efisiensi rendah akibat desain dan material yang kurang optimal.

Graphen sangat berfungsi untuk dikembangkan dalam bidang geothermal karena memiliki sifat kelistrikan, termal, dan mekanik yang luar biasa. Merujuk pada pernyataan oleh Manoj Bhargava, graphen memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai media distribusi panas dari heat source, dimana graphen diusulkan untuk mengganti fluida sebgai media transfer panas ke permukaan bumi dengan karakteristik konduktivitas termal yang sangat baik mencapai-3000 W/mK (Rizqia, 2021).

Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi menggunakan material graphen memiliki prinsip yang hampir sama dengan penggunaan binary cycle power plant. Turbin digerakkan dengan menggunakan working fluid yang telah dipanaskan dan fasanya berupa menjad upa dan pada akhirnya didinginkan agar membentuk cycle. Working Fluid ini berasal dari fluida organik memiliki titik didih rendah sehingga mudah dipanaskan. Pergerakan turbin tersebut pada akhirnya akan menghasilkan listrik melalui sebuah generator (Rizqia, 366:2021).

Dampak jauhnya, target pemanfaatan energi baru terbarukan (EBT) dalam strategi buaran energi nasional yang tealh titetapkan pemerintah sebesar 31% pada tahun 2050 akibat penggunaan graphene dapat teralisasi bahkan melebihi skspektasi target yang tealah didteapkan yang bersesuaian pula dengan sustainable development goals (SDGs) pada tujuan nomor 7 mengenai affordable and clean energy untuk memastiakn akses ke energi yang terjangkau, andal, berkelanjutan dan modern untuk semua (Rizqia, 2021).

Selain itu, penggunaan graphene dalam sistem penyimpanan energi juga menawarkan solusi inovatif. Energi panas bumi sering kali dihasilkan pada waktu-waktu tertentu, sedangkan permintaan energi dapat bervariasi sepanjang hari. 

Maka dengan cara mengintegrasikan teknologi penyimpanan energi berbasis graphene, seperti baterai atau superkapasitor, energi yang dihasilkan dapat disimpan dan digunakan sesuai kebutuhan, mengurangi ketergantungan pada sumber energi lain dan meningkatkan keberlanjutan.

Pengembangan teknologi berbasis graphene juga membuka peluang untuk meningkatkan penelitian dan inovasi lokal di Indonesia. Melalui adanya kolaborasi antara institusi akademik, industri dan pemerintah, Indonesia dapat menjadi pusat inovasi graphene yang tidak hanya mendukung sektor energi tetapi juga industri lainnya, seperti elektronik dan material canggih.

Namun, tantangan tetap ada, termasuk dalam hal biaya produksi dan pengembangan infrastruktur yang memadai untuk penelitian dan produksi graphene secara massal. Diperlukan investasi dan dukungan kebijakan yang kuat untuk memfasilitasi adopsi teknologi ini.

Secara keseluruhan, graphene memiliki potensi yang sangat besar sebagai solusi inovatif untuk optimalisasi energi panas bumi di Indonesia. Dengan pemanfaatan yang tepat, material ini dapat membantu Indonesia mencapai efisiensi energi yang lebih baik dan memajukan tujuan keberlanjutan energi nasional.

Referensi

Rizqia, M, N. 2021. Material Graphene Sebagai Inovasi dan Efisiensi Energi Panas Bumi Indonesia. Indonesia Menuju Energi Bersih. 50 Karya Terbaik Kompetisi Penulisan Artikel Energi Baru Terbarukan. Piala Menteri ESDM RI 2021. Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM). Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM). RM Books  

Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM), 2021. Indonesia Menuju Energi Bersih. 50 Karya Terbaik Kompetisi Penulisan Artikel Energi Baru Terbarukan. Piala Menteri ESDM RI 2021. Society of Renewable Energy (SRE) & Rakyat Merdeka (RM). RM Books