## Analisa Optimalisasi “Abandoned Well Production” Menggunakan “Downhole Heat Exchanger (DHE)” Sebagai Sumber Energi Baru di Lapangan Panas Bumi Dieng
Wahyu Festiawan Nurrochim 1 , Udi Harmoko 2
1 Magister Energi, Sekolah Pascasarjana, Universitas Diponegoro;
2 Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Diponegoro;
Email  : festiawan@students.undip.ac.id (W.F.N), udiharmoko@fisika.fsm.undip.ac.id (U.H);
Abstrak : Dari potensi lapangan panas bumi di area WKP Dieng yang baru bisa dimanfaatkan sebesar 10,3%  dari  total  cadangannya  atau  sebesar  60  MW  dari  580  MW  potensi  energi  panas  bumi  di  area tersebut.  Sumur  produksi  di  lapangan  Dieng  ada  beberapa  yang  sudah  tidak  ekonomis  untuk digunakan  pada  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Panas  bumi  (PLTP)  konvensional.  Salah  satu  sumur produksi yang sudah tidak bernilai ekonomis, sudah ditinggalkan ( abandoned ), (dari data aktual yang didapat  sumur  tersebut  masih  memiliki  potensi  energi  yang  dapat  digunakan  pada  sistem Binary Plant dengan  mengkombinasikan  sistem Downhole Heat  Exchanger (DHE).  Dari  beberapa  penelitian mengenai  DHE  system  lebih  banyak  digunakan  sebagai  pemanas  dan  masih  sangat  rendah  untuk dimanfaatkan  sebagai power generated .  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  memanfaatkan  abandoned production  well  di  area  lapangan  panas  bumi  Dieng  dapat  dioptimalisasi  sebagai  alternatif  baru untuk menghasilkan energi listrik. Dari potensi yang dimiliki oleh salah satu sumur produksi tersebut memiliki suhu gradien sebesar 7°C/100 m pada kedalaman 3000 m. Dari potensi tersebut didapatkan hipotesa  awal  dengan  membandingkan  penelitian-penelitian  terdahulu  bahwa  pemanfaatan  sumur abandoned  dapat  menghasilkan  ouput Nett o  daya  listrik  sebesar  kurang  lebih  3  MW.  Namun  pada penilitian  ini  hanya  sebatas  melakukan  perbandingan  teknologi  DHE  system  dengan  menggunakan karakteristik kondisi sumur yang sama, sehingga selanjutnya perlu dilakukan analisa termodinamika, pemodelan  sistem  dan  keekonomiannya  terhadap  kelayakan  investasi  sistem  DHE- Binary  Plant di lapangan panas bumi Dieng.
Kata Kunci : DHE, PLTP, Dieng

## 1. Pendahuluan
Pertambahan  pertumbuhan  industri  dan  populasi  penduduk  sangat  berkontribusi  dalam pertumbuhan  ekonomi  Indonesia.  Pertumbuhan  tersebut  mempengaruhi  tingkat  kebutuhan  energi listrik  di  masa  akan  datang,  dimana  proyeksi  kebutuhan  energi  listrik  sampai  dengan  Tahun  2050 berkisar  diangka  34%  (BPPT,  2019).  Permintaan  listrik  yang  tinggi  dipengaruhi  oleh  meningkatnya penggunaan  alat  elektronik  pada  sektor  rumah  tangga  dan  juga  subtitusi  penggunaan  genset  pada sektor industri dan komersial yang berbahan bakar minyak ke penggunaan listrik on grid.
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP) di Indonesia memiliki potensi yang cukup besar yaitu mencapai 23,9 GW. Namun pemanfaatan sumber energi panas bumi baru mencapai 1.698,5 MW atau 1,7 GW, dengan kata lain 9,3% dari total cadangan yang tersedia (Kementerian ESDM, 2019).
Di  Indonesia  masih  banyak  sistem  panas  bumi  yang  menggunakan  teknologi  konvensional, walaupun  ada  beberapa  teknologi  terbarukan  seperti  penggabungan  sistem  atau  yang  biasa  dikenal dengan  Binery  System.  Teknologi  ini  digunakan  untuk  mengoptimalkan  potensi  energi  panas  bumi yang ada agar dapat dimanfaatkan secara optimal. Di Wilayah Kerja Panas Bumi (WKP) Dieng salah satunya terletak di Indonesia bagian barat tepatnya di Provinsi Jawa Tengah. Potensi panas bumi di WKP Dieng sebesar 200 MW dan cadangan 580 MW. Sedangkan kapasitas terpasang hingga saat ini hanya 60 Mw dari cadangan yang tersedia atau 10,3% dari cadangan yang dikelola oleh PT Geo Dipa Energi (persero) sejak tahun 2002. Dengan tingginya permintaan kebutuhan energi listrik di Indonesia dan mendukung ketahanan energi nasional yang berbasis untuk mengurangi dampak gas efek rumah kaca.  Untuk  menjawab  tantangan  tersebut  pemerintah  Indonesia  yang  diwakili  oleh  PT  Geo  Dipa Energi  (persero)  melakukan  pengembangan  WKP  Dieng  dengan  merencanakan  pembangunan pembangkit  berbasis Binary untuk  meningkatkan  efesiensi  dari  pemanfaatan  potensi  panas  bumi  di Dataran Dieng.
Pembangunan Binary  Plant tersebut  bertujuan  untuk  meningkatkan  jumlah  pemanfaatan  panas bumi di Area WKP Dieng dan juga mengefisienkan pemanfaatan panas bumi dengan memanfaatkan sumur  yang  sudah  abandoned  karena  sudah  tidak  ekonomis  lagi  jika  digunakan  sebagai  sumur produksi.  Sehingga  dalam  hal  ini  sumber  energi  yang  ada  diharpkan  dapat  digunakan  se-efisien mungkin  untuk  mengkonversikan  menjadi  energi  listrik.  Penelitian  ini  melakukan  review  potensi sistem Downhole Heat Exchanger (DHE), dimana sistem DHE ini memanfaatkan panas didalam sumur tersebut untuk selanjutnya digunakan untuk memanaskan fluida kerja pada sistem Binary . Sehingga dapat mengetahui potensi kombinasi DHE system dengan Binray Plant dapat dikembangkan di masa akan datang.

## 2. Teknologi Downhole Heat Exchanger
Downhole Heat  Exchanger (DHE)  atau  ground Heat  Exchanger (GHE)  merupakan  suatu  alat penukar panas yang dikembangkan khusus untuk ekstraksi panas dari batuan (atau fluida termal) di bawah  permukaan  bumi.  Panas  yang  diekstraksi  dari  batuan  di  bawah  permukaan  bumi  akan diangkut  ke  permukaan  bumi  supaya  dapat  diutilisasi  untuk  beberapa  aplikasi  pemanfaatan langsung  energi  geotermal.  Media  penyerap  dan  pengangkut  panas  biasanya  merupakan  air  bersih yang  dialirkan  dalam  pipa  yang  ditanam  di  bawah  permukaan  bumi  dan  disirkulasikan  oleh  suatu pompa.
Sistem  DHE  dapat  diaplikasikan  dalam  berbagai  pengembangan  energi  panas  bumi,  baik langsung  maupun  tidak  langsung.  Contoh  pemanfaatan  perangkat  DHE  secara  langsung  adalah untuk aplikasi Ground Source Heat Pump (GSHP). Sebagaimana alat penukar panas yang lainnya, DHE juga  dapat  digunakan  untuk  mengambil  panas  ataupun  membuang  panas.  Selain  itu,  DHE  dapat digunakan untuk pemanfaatan tidak langsung, salah satunya dengan aplikasi PLTP Binary .
Teknologi  panas  bumi  ada  banyak  jenisnya,  antara  lain  menggunakan  sistem  siklus  gabungan, sistem pembangkit binary , sistem gabungan menggunakan panel surya, atau downhole Heat Exchanger (DHE).  Dalam  tulisan  ini  akan  dilakukan  penelitian  tentang  potensi  kombinasi  sistem  panas  bumi dengan  menggunakan  sistem  DHE.  Sistem  DHE  ini  memanfaatkan  panas  dari  perut  bumi  untuk
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
memanaskan fluida kerja pada sistem binary . Daerah panas bumi ini memiliki suhu tinggi tetapi tidak ada  aliran  didalam  perut  bumi.  Jika  suhu  ini  dapat  digunakan  untuk  menghasilkan  energi  maka diperkirakan  akan  lebih  ekonomis  (Duchane  &  Brown,  2002).  Sistem  DHE  dirancang  untuk  proses ekstraksi  di  sumur  produksi  panas  bumi.  Dalam  hal  ini  sumur  produksi  digunakan  untuk  sistem pembangkit  konvensional  yang  dimana  sudah  tidak  ekonomis  lagi,  namun  jika  digunakan  untuk binary maka  dapat  meningkatkan  tingkat  ekonominya.  Sistem  DHE  mengalirkan  fluida  kerja  yang memiliki titik didih rendah. Saat ini, teknologi DHE banyak digunakan untuk  pemanas, pemandian air  panas,  dan  proses  industri  yang  digunakan  secara  langsung  sekitar  70  MW  (163  GWh/tahun) (Lund & Boyd, 2016). Selain digunakan sebagai pemanfaatan langsung, sistem DHE sangat potensial sebagai alternatif penghasil energi listrik. Review yang telah dilakukan terhadap teknologi DHE yang mampu  menghasilkan  panas  dan  daya  listrik  pada  kisaran  0,15  -  2,5  MW  dan  0,25  kW  –  364  kW (Alimonti et al., 2018).

## 2.1. Jenis Downhole Heat Exchanger
Sistem  DHE  memiliki  keunggulan  dibandingkan  sistem binary yang  sudah  ada  untuk memanfaatkan  brine  water  hasil  dari  sumur  panas  bumi  yang  dapat  menyebabkan  masalah  korosi dan kerak. Dan juga sistem DHE memiliki desain yang lebih sederhana dibandingkan dengan sistem Binary Geothermal untuk  meminimalkan  biaya  investasi.  Ada  banyak  jenis  sistem  DHE  termasuk sistem  U-type,  multi- Tube ,  dan  coaxial  (Gambar  1).  Dari  berbagai  jenis  DHE,  desain  U-type  banyak digunakan  dalam  sistem  DHE,  karena  desainnya  sangat  sederhana  hanya  menggunakan  pipa berbentuk  U.  Fluida  kerja  akan  diinjeksikan  ke  dalam  U-type  dan  panas  dari reservoir Geothermal secara  konvensional  akan  memanaskan  fluida  kerja  dan  mengubah  fasa  dari  cair  menjadi  uap. Ilmuwan  meneliti  alat  pengisi  air  dalam  tanah  dengan  kedalaman  di  80  m  menggunakan  single  U- Tube .  Penelitian  ini  menggunakan  air  yang  dicampur  dengan  etanol  dan  konsentrasi  etanol  26,4%. Panas rata-rata yang diinjeksikan adalah -45 dan 75 W/m (Spitler et al., 2016). Sebuah studi kelayakan tentang  ekstraksi  panas  dari  sebuah  sumur  minyak  telah  dilakukan.  Hasil  simulasi  sistem  U- Tube DHE  pada  kondisi  steady  dan  unsteady  menggunakan  data  aktual  lapangan  panas  bumi. menunjukan data suhu keluaran fluida kerja mencapai 114.9°C pada 0,5 m/s dan kondisi suhu fluida kerja masuk pada 30°C. Mereka dapat menghasilkan daya panas bruto 48,8 kW dengan menggunakan diameter pipa 0,01 m dan gradien termal 3,14°C/100 m (Gharibi et al., 2018).
DHE  dengan  tipe  multi- Tube seperti  pada  (Gambar  1,  b)  terdiri  dari Shell yang  didalamnya terdapat bundle Tube . Jenis ini membuat fluida kerja mengalir melalui tubing, dan fluida panas bumi mengalir  di  dalam Shell .  Jenis  ini  dapat  mengekstraksi  lebih  banyak  panas  tetapi  juga  dapat menyebabkan banyak kehilangan tekanan (Gordon et al., 2018).
DHE tipe coaxial terdiri dari inner pipe yang dilapisi oleh pipa annulus sebagai casing (Gambar 1,  c).  Dari  diagram  alir  tersebut,  fluida  kerja  mengalir  ke  bawah  dan  ke  atas  melalui  pipa  bagian dalam setelah dipanaskan pada batuan panas atau fluida panas bumi. Salah satu fungsi DHE coaxial dibandingkan  DHE  tipe-U  adalah  memiliki  kecepatan  aliran  fluida  kerja  yang  lebih  tinggi  (Acuña, 2010)  melakukan  studi  perbandingan  antara  kinerja  DHE  tipe-U  dan  Coaxial  DHE.  Hasil perbandingan kedua jenis tersebut menunjukkan bahwa Coaxial DHE dapat menurunkan penurunan tekanan hingga 65% pada berbagai variasi laju aliran fluida. Dan juga penelitian lebih lanjut (Zacchini et  al.,  2010)  pengaruh  aliran  balik  pada  konfigurasi  DHE  koaksial.  Hasil  penelitian  ini  diperoleh bahwa aliran balik fluida kerja memiliki perpindahan panas yang lebih baik daripada aliran maju.
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
Gambar 1. Types of DHEs;
(a) U-Type (Sliwa & Rosen, 2015)
(b) Multi- Tube (Lund, 2003)
(c) Coaxial (Sliwa & Rosen, 2015)

## 2.2. Binary Plant System
Organic  Rankine  Cycle (ORC)  atau Siklus  Rankine  Organik (SRO)  mengaplikasikan  prinsip  dari Siklus Uap Rankine, namun dengan memakai fluida kerja organik dengan suhu didih rendah untuk memanfaatkan  panas  dari  sumber  panas  bertemperatur  rendah.  Siklus  ini  dikonfigurasikan  dengan adanya turbin ekspansi, kondensor, pompa, bsoiler dan superheater. Fluida kerja organik yang biasa digunakan  pada  SRO  adalah  HCFC123,  HFC-245fa,  HFC-245ca,  n-butana,  n-pentana,  R-22,  dan  R- 134a.  Keuntungan  menggunakan  fluida  kerja  organik  adalah  turbin  yang  digunakan  untuk  SRO hanya  memerlukan  ekspansi  single-stage  sehingga  menghasilkan  sistem  yang  lebih  sederhana  dan ekonomis dalam biaya modal dan perawatan.
Gambar 2. Skematik Diagram GPP-DHE (Aydin et al., 2018)
Pada sistem DHE Geothermal power Plant terdiri dari dua sistem utama, yaitu DHE sistem dan ORC  Plant  sistem  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Sistem  DHE  merupakan  sebuah  alat  penukar panas untuk mengestrak sumber panas pada reservoir panas bumi, sedangkan sistem ORC digunakan sebagai power Plant untuk mengkonversikan panas menjadi energi listrik.
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041

## 3. Studi Penelitian
Untuk  menganalisa  potensi  pemanfaatan  sumber  panas  bumi  di  lapangan  panas  bumi  Dieng, maka penulis melakukan dari beberapa penelitian yang sudah dilakukan.

## 3.1. Lapangan Panas bumi Camerina A (Louisiana, USA)
The  Camerina  A reservoir yang  berbentuk  persegi  panjang  ideal  dengan  memiliki  kemiringan Gambar 3. Shale pembatas dimodelkan sebagai lapisan dengan ketebalan 200 m di atas dan di bawah interval reservoir permeabel,  yang  tebalnya  100  m.  Lapisan  pembatas  menyumbangkan  panas  ke reservoir secara  konduksi.  Temperautr  rata-rata reservoir adalah  142°C.  Penelitian  ini  memvariasikan jarak  antara  DHE  dan  injeksi  geofluid,  serta  sudut  kemiringan  untuk  menilai  kinerja  DHE  dari reservoir Camerina A. Parameter untuk melakukan simulasi terangkum pada Tabel 1.
(a)
(b)
Gambar 3. Lapangan Panas bumi Vermillion Parish Louisiana;
a) Reservoir Camerina A Model
b) Field study
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041

## Tabel 1.
Parameter untuk Melakukan Simulasi Pemodelan Parameter Nilai Reservoir Rock Density 2.700 kg/m 3 Heat Conductivity 1,9 W°C/m Geothermal gradient 28°C/km Permeability 200 mD Porosity 0,20 Dip Angle 5° Thickness 100 m Width × Length 2.000 m × 2.000 m Geofluid Density 1.000 kg/m 3 Heat Conductivity 0,649 W/m°C Specific Thermal Capacity 3.726 J/kg°C Viscocity 3 × 10 –4 Pas
Hasil dari simulasi suhu output fluida kerja menurun 15°C – 20°C dengan umur diatas 30 tahun (Gambar 4). Suhu fluida kerja relatif stabil setelah 5 tahun pertama. Konfigurasi yang menggunakan insulated  tubular  untuk  mengalirkan  fluida  kerja  ke  atas  permukaan,  dan  analisis  mengasumsikan tidak  adanya heat loss  sehingga,  DHE  suhu  outlet  fluida  kerja  sama  dengan  suhu  fluida  kerja  yang masuk  menuju binary power plant.  Keadaan  fluida  ini  digunakan  untuk  menghitung  daya  keluaran Binary Plant . Setelah 30 tahun, suhu fluida kerja di outlet DHE dengan interval injeksi 500 m sekitar 2,5°C  (Gambar  4).  Perbedaan  suhu  ini  setara  dengan  36  kW thermal power dan  sekitar  11  kW  listrik yang dihasilkan (Feng et al., 2015).
(a)
(b)
Gambar 4. Variasi Suhu Fluida Kerja Vs;
a) Waktu Dan Jarak Reinjeksi b) Waktu Akibat Sudut Geometri Model Reservoir
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041

## 3.2. Tianjin, China
DHE  dengan  jenis  coaxial  pada  area  panas  bumi  sekitar  53  km  dari  tenggara  Kota  Tianjin, China.  Sumur  produksi  yang  digunakan  sekalian  sebagai  sumur  injeksi.  Penelitian  yang  dilakukan pada  area  tersebut  didapat  parameter  suhu  maksimal  keluaran  sumur  yang  terukur  adalah  62°C dengan  flow  rate  sebesar  60  t/h  dan  level  statik  air  pada  kedalaman  138  m.  Gambar  5  menunjukan profil sumur yang digunakan untuk penelitian pada area panas bumi tersebut dengan sudut 19° jarak horizontal  masuk  sumur  terhadap  dasar  sumur  dengan  jarak  sepanjang  462  m  dan  suhu  50°C  pada kedalaman 1.800 m.
Gambar 5. Profil sumur produksi yang digunakan untuk sistem DHE Coaxial Tianjin, China
Hasil  pemodelan  dan  simulasi  yang  dilakukan  didapatkan  hasil  pengaruh  g radient suhu reservoir panas  bumi  terhadap  waktu.  Seperti  yang  ditunjukan  pada  Gambar  6  perbedaan gradient suhu reservoir panas  bumi  dapat  mempengaruhi thermal power o utput .  Dengan  kenaikan  0,02°C/m sampai dengan 0,04°C/m, setiap kenaikan 0,01°C/m suhu gradient dapat meningkatkan 100 kW thermal output (Dai et al., 2019).
Gambar 6. Pengaruh suhu gradient reservoir terhadap thermal output dan waktu
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041

## 3.3. Taupo Volcanic Zone, New Zealand
Penelitian  yang  dilakukan  pada  salah  satu  potensi  panas  bumi  di  New  Zealand  yaitu  berada pada Whakarewarewa area, dimana didaerah tersebut merupakan tempat wisata yang memiliki lebih dari 40 unit penginapan. Dimana dari penginapan tersebut membutuhkan rata-rata energi sebesar 90 kW  diluar  musim  liburan  dan  pada  saat  musim  liburan  bisa  lebih  dari  rata-rata  energi  tersebut. Dimana energi sebesar itu rata-rata digunakan untuk pemanas, pemandian air panas, dan kolam spa. Pada dataran tersebut dikelilingi potensi panas bumi dengan suhu reservoir yang tidak terlalu tinggi. Dengan  kedalaman  sumur  kurang  lebih  55  m  didapat  suhu  geofluid  sebesar  138°C.  Dengan memanfaatkan suhu tersebut pada sistem DHE U- Tube pipe dapat merubah suhu fluida kerja masuk ke dalam sistem antara 25°C – 64°C menjadi suhu keluaran berkisar 42°C – 77°C, dengan perbedaan suhu  hingga  33°C  dan heat o utput maksimal  49  kW.  Dengan  pemanfaatan  tersebut  sebagai pemenuhan  sistem  pemanas  di  area  Whakarewarewa  dapat  menghemat  penggunaan  energi  listrik hingga 19,65 kW (Steins et al., 2012).

## 3.4. Lapangan Panas Bumi Alasehir, Turki
Pada  tahun  2019  telah  dilakukan  penelitian  mengenai  pemanfaatan  sumur  panas  bumi  untuk meningkatkan  pemanfaatak  potensi  yang  ada  di  Turki.  Sebelah  Barat  Anatolia,  merupakan  potensi terbesar area panas bumi yang ada di Turki. Banyak sumber panas bumi disepanjang wilayah Gediz Graben  yang  berlokasi  di  Turgutlu.  Area  panas  bumi  di  Alasheir.  Dari  potensi  panas  bumi  dengan suhu tinggi tersebut dapat membangkitkan 10 PLTP dengan total kapasitas 206 MW. Untuk suhu di lapangan panas  bumi antara 30°C sampai dengan 50°C digunakan  untuk pemandian  air panas, dan untuk  lapangan  panas  bumi  dengan  suhu  lapangan  panas  bumi  antara  51°C  sampai  dengan  287°C digunakan  untuk  sumur  produksi  panas  bumi  yang  ditunjukan  pada  data  lapangan  panas  bumi  di WKP  Alasehir  (Gambar  7).  Gambar  lapangan  panas  bumi  itu  mengindikasikan  aliran  panas  yang tinggi di area lapangan panas bumi dengan gradient suhu 10°C/100 m. Dengan aliran fluida keluaran berkisar  antara  2  sampai  dengan  80  l/s  (Aydin  et  al.,  2018).  Pada  penelitian  ini  digunakan  sumur panas  bumi  di  Area  WKP  Alasehir  dengan  suhu-kedalaman  gradien  panas  bumi  pada  6°C/100  m Gambar 7 (Yildirim et al., 2019).
Gambar 7. Profil Suhu Fluida Panas bumi di Sumur Eksisting WKP Alasehir
Pengaruh  gradien  suhu  fluida  panas  bumi  dan  kedalaman  sumur  dianalisis  terhadap  energi listrik yang dihasilkan pembangkit listrik. Hal ini dapat dilihat dari Gambar 8, dengan menggunakan fluida  kerja  pada  kondisi  30  kg/s  R134a  meningkat  dengan  meningkatnya  suhu  gradien  dan
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
kedalaman  DHE.  Sebagai  contoh,  pada  8°C/100m  suhu  gradien, output kerja Nett or  dari  turbin meningkat sekitar 37% dengan peningkatan 500 m di kedalaman DHE (Yildirim et al., 2019).
Gambar 8. Pengaruh Suhu gradient Fluida Panas bumi pada Kedalaman terhadap power Nett output
DHE Sistem (Fluid Kerja R.134a, mass flow: 30 kg/s)

## 4. Pembahasan
Wilayah  Kerja  Panas  bumi  (WKP)  Dieng  merupakan  salah  satu  yang  terbesar  di  Indonesia khususnya  Provinsi  Jawa  Tengah.  Lapangan  panas  bumi  Dieng  memiliki  karakteristik  lempengan gunung  api  dengan  suhu  tinggi  dan  water  dominated  (Layman  et  al.,  2002).  WKP  Dieng  memiliki beberapa  sumur  panas  bumi  yang  sangat  prospek,  diantaranya  area  Sileri  dan  Sikidang.  Namun untuk  semua  sumur  produksi  berada  pada  area  Sileri  dengan  karaktersitik  fluida  kerja  high  suhu water  dominated.  Berdasarkan  penelitian  terakhir  yang  telah  dilakukan  (Gambar  9)  menunjukan bahwa lapangan panas bumi Dieng memiliki tiga upflow zona yang terdiri dari Sileri, Merdada dan Sikidang.  Data  geologi  yang  didapat  dari  pengukuran  suhu  diketahui  bahwa  suhu reservoir berada diantara 280°C – 330°C (Ashat et al., 2019).
Gambar 9. Dieng 3G ( geology, geochemist, and geophysics ) Conceptual Geologi Model
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
Kondisi air brine setiap sumur produksi panas bumi Dieng masih memiliki potensi energi untuk bisa  digunakan  kembali  pada  sistem.  Suhu  air  brine  yang  sudah  tidak  digunakan  lagi  tersebut berkisar  antara  50°C  –  120°C  (Pambudi  et  al.,  2015).  Dengan  suhu  tersebut  bisa  digunakan  kembali pada  sistem Binary  Plant untuk  membangkitkan  listik  menggunakan  fluida  kerja  suhu  rendah. Dimana  pada  sistem Binary yang  digunakan  menggunakan  alat  penukar  kalor/evaporator  untuk memanaskan  fluida  kerja  yang  digunakan  pada  sistem Binary .  Pada  Gambar  9  bisa  ditunjukan ilustrasi untuk pertukaran panas antara Geothermal fluid dengan fluida kerja. Geothermal fluid masuk melalui Shell inlet pada Heat Exchanger , setelah itu dipanaskan dengan menggunakan Geothermal fluid melalui Tube Inlet . Adanya pemanasan di Heat Exchanger tersebut fluida kerja  akan  berubah fasanya menjadi uap dan dimanfaatkan untuk menggerakan turbin pada sistem binary .

## Tabel 2.
Perbandingan Komposisi Kandungan Uap Lapangan Panas Bumi Dieng (Pambudi et al., 2015) Element (ppm) Well 1 Well 3 Fushime Ohtake Hatchobaru SiO 2 1.400 1.145 555 555 849 Cl 21.400 28.400 16.700 1.770 3.070 SO 4 – 48,1 190 154 Li 40 60 8,46 5,51 12,3 Na 8.340 11.460 9.000 1.120 1.850 K 2.520 3.340 1.060 129 294 Mg 9,47 0,12 0,80 Ca 440 860 1.040 51 32,5
(a)
(b) Gambar 10. Pembentukan Silika pada; a) Heat Exchanger Shell & Tube
b) Pipa Injeksi, Fluida Panas Bumi saat Kondisi Saturasi
Pembentukan  silica  pada Heat  Exchanger ,  dimana  silica  dapat  terbentuk  pada  saat  kondisi saturasinya  (Zarrouk  et  al.,  2014).  Dari  Gambar  10.a  meperlihatkan  pembentukan  silica  pada  tubing Heat Exchanger terjadi. Pembentukan silica tersebut di akibatkan adanya penurunan suhu brine water yang  dimanfaatkan  pada  sistem binary ,  akibat  proses  perpindahan  panas  untuk  memanaskan  fluida kerja  untuk  digunakan  pada  turbin Binary  Plant .  Gambar  10,  b  menunjukan  kondisi  aktual  di
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
lapangan  panas  bumi  Dieng  pada  pipa  injeksi  dengan  kondisi  yang  sama,  dikarenakan  adanya penurunan suhu hingga kondisi saturasinya dan menyebabkan terbentuknya endapan silica.
Salah  satu  kondisi  sumur  produksi  yang  sudah  tidak  ekonomis  lagi  untuk  produksi  PLTP konvensional  bisa  menjadi  nilai  tambah  untuk  perusahaan  serta  juga  meningkatkan  pemanfaatan potensi  panas  bumi  untuk  mendukung  program  Pemerintah  atas  ketahanan  energi  nasional Indonesia. Kondisi sumur tersebut memiliki suhu gradien sekitar 7°C/100 m dengan kedalaman 2500 m (Gambar 11).
Gambar 11. Profil Suhu Fluida Panas Bumi di Sumur Eksisting WKP Dieng
Sehingga  untuk  membuat  atau  mengaplikasikan  sistem Binary di  WKP  Dieng  perlu  dilakukan pertimbangan penting, khususnya pada permasalahan pembentukan silika karena adanya penurunan suhu Geothermal fluid sampai dengan kondisi saturasinya. Dengan kata lain sistem Binary Plant yang menggunakan  sistem Downhole  Heat  Exhanger (DHE)  atau  dengan Heat  Exchanger  Shell  &  Tube .  Dari kedua sistem tersebut memiliki keuntungan dan kerugian masing-masing.
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041

## 5. Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  di  beberapa  wilayah  panas  bumi  dapat  diketahui pemanfaatan  sistem  DHE  lebih  banyak  digunakan  untuk heat ing  system,  belum  ada  yang dimanfaatkan  langsung  sebagai  sumber  pada  sistem binary .  Mengingat  PLTP  konvensional membutuhkan  beberapa  sumur  dengan  fluida  bertemperatur  tinggi  dan  memiliki  laju  aliran  massa yang  tinggi.  Beberapa  sumur  panas  bumi  tidak  memiliki  aliran  uap  yang  cukup  untuk  sebuah pembangkit  listrik  yang  layak  meskipun  memiliki  gradien  suhu  yang  tinggi.  Jenis  sumur  ini umumnya  ditinggalkan  (abandoned)  yang  memiliki  potensi  untuk  menghasilkan  tenaga  dengan menggunakan teknologi DHE. Jumlah sumur di lapangan Dieng memiliki potensi yang cukup untuk memanaskan  fluida  kerja  untuk  pembangkit  listrik  yang  digabungkan  dengan  sistem binary dengan teknologi DHE.
Dari  analisa  menunjukkan  bahwa  karakteristik  sumber  panas  bumi,  desain  DHE,  laju  alir  uap yang optimum, panjang jarak  sumur, waktu operasi dan jenis fluida kerja yang paling  berpengaruh pada  parameter  pembangkit  listrik  sistem  DHE.  Berdasarkan  kinerja  maksimum  yang  dapat diproduksi oleh sistem Binary Plant - Combined dengan DHE system, disarankan  menggunakan fluida kerja dengan  tipe  R134a.  Dengan  merefer  pada  penelitian  yang  sudah  dilakukan  pemanfaatan suhu gradient 7°C/100  m  sumur  abandoned  di  dieng  dapat  menghasilkan output power pada  sistem binary sebesar  3  MW.  Selain  itu  disarankan  perlu  untuk  dilakukan  penelitian  terkait  dengan  desain untuk  menganalisa  thermodynamika  dengan  mensimulasikan/pemodelan  dengan  berbagai  kondisi lapangan  panas  bumi  Dieng  serta  juga  dari  sisi  keekonomiannya  agar  mengtahui  nilai  kelayakan investasi kombinasi sitem pembangkit Binary menggunakan teknologi Downhole Heat Exchanger (DHE)

## Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih bersifat opsional, dapat dituliskan ataupun tidak. Ucapan ditujukan kepada institusi  resmi  yang  menjadi  sponsor  penelitian,  dilengkapi  dengan  nomor  kontrak  penelitian  atau hibah.

## Daftar Pustaka
Acuña,  J.  (2010).  Improvements  of  U- pipe Borehole Heat  Exchanger s.  In  Division  of  Applied Thermodynamic and Refrigeration, KTH Energy and Environmental Technology.
Alimonti,  C.,  Soldo,  E.,  Bocchetti,  D.,  &  Berardi,  D.  (2018).  The  wellbore Heat  Exchanger s:  A technical review. Renewable Energy, 123, 353–381. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.02.055
Ashat,  A.,  Ridwan,  R.,  Prabata,  T.,  Situmorang,  J.,  Adityawan,  S.,  &  Ibrahim,  R.  (2019). NUMERICAL  SIMULATION  UPDATE  of  DIENG GEOTHERMAL FIELD,  CENTRAL  JAVA, INDONESIA. Proceeding 41st New Zealand Geothermal Workshop 2019, November.
Aydin,  H.,  Akin,  S.,  &  Tezel,  S.  (2018).  Practical  Experiences  about Reservoir Monitoring  in Alaşehir Geothermal Field.  43rd  Workshop  on Geothermal Reservoir Engineering  Stanford  University, February, 1–8.
BPPT. (2019). Indonesia Energy Outlook 2019: The Impact  of Increased Utilization of New and Renewable Energy on the National Economy. Pusat Pengkajian Industri Proses dan Energi (PPIPE).
Dai, C., Li, J., Shi, Y., Zeng, L., & Lei, H. (2019). An experiment on heat extraction from a deep Geothermal well  using  a downhole coaxial  open  loop  design.  Applied  Energy,  252(May),  113447. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.113447
Vol. 2, No. 1, pp 14 – 26 doi: 10.14710/jebt.2021.10041
Duchane,  D.,  &  Brown,  D.  (2002).  Hot  dry  rock  (HDR) Geothermal energy  research  and development at Fenton Hill, New Mexico. Geo- Heat Centre Quarterly Bulletin, 23, 13–19.
Feng,  Y.,  Tyagi,  M.,  &  White,  C.  D.  (2015).  A downhole Heat  Exchanger for  horizontal  wells  in low-enthalpy geopressured Geothermal brine reservoir s. Geothermics, 53, 368–378.
https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2014.07.007
Gharibi,  S.,  Mortezazadeh,  E.,  Hashemi  Aghcheh  Bodi,  S.  J.,  &  Vatani,  A.  (2018).  Feasibility study of Geothermal heat extraction from abandoned oil wells using a U- Tube Heat Exchanger . Energy, 153, 554–567. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.04.003
Gordon,  D.,  Bolisetti,  T.,  Ting,  D.  S.  K.,  &  Reitsma,  S.  (2018).  Experimental  and  analytical investigation  on pipe sizes  for  a  coaxial  borehole Heat  Exchanger .  Renewable  Energy,  115,  946–953. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.08.088
Kementerian ESDM. (2019). Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia 2016. In Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral.  https://www.esdm.go.id/assets/media/content /content-handbook-of-energy-and-economic-statistics-of-indonesia.pdf
Layman,  E.  B.,  Agus,  I.,  &  Warsa,  S.  (2002).  The  Dieng Geothermal Resource,  Central  Java, Indonesia. Transactions - Geothermal Resources Council, January 2002, 573–579.
Lund,  J.  W.  (2003).  The  use  of downhole Heat  Exchanger s.  Geothermics,  32(4),  535–543. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2003.06.002
Lund, J. W., & Boyd, T. L. (2016). Direct utilization of Geothermal energy 2015 worldwide review. Geothermics, 60, 66–93. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2015.11.004
Pambudi, N. A., Itoi, R., Yamashiro, R., CSS Syah Alam, B. Y., Tusara, L., Jalilinasrabady, S., & Khasani,  J.  (2015).  The  behavior  of  silica  in Geothermal brine  from  Dieng Geothermal power plant, Indonesia. Geothermics, 54, 109–114. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2014.12.003
Sliwa,  T.,  &  Rosen,  M.  A.  (2015).  Natural  and  artificial  methods  for  regeneration  of heat resources for borehole Heat Exchanger s to enhance the sustainability of underground thermal storages: A review. Sustainability (Switzerland), 7(10), 13104–13125. https://doi.org/10.3390/su71013104
Spitler,  J.  D.,  Javed,  S.,  &  Ramstad,  R.  K.  (2016).  Natural  convection  in  groundwater-filled boreholes used as ground Heat
Exchanger s. Applied Energy, 164, 352–365. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.11.041
Steins, C., Bloomer, A., & Zarrouk, S. (2012). Improving the performance of the down-hole Heat
Exchanger at the Alpine Motel, Rotorua, New Zealand. Geothermics, 44, 1–12. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2012.04.003
Yildirim, N., Parmanto, S., & Akkurt, G. G. (2019). Thermodynamic assessment of downhole Heat
Exchanger s for
Geothermal
power generation.
Renewable Energy, 141, 1080–1091.
https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.04.049
Zacchini,  E.,  Lazzari,  S.,  &  Priarone,  A.  (2010).  Improving  the thermal performance  of  coaxial borehole Heat Exchanger s. Energy, 35, 657–666. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.10.038.
Zarrouk, S. J., Woodhurst, B. C., & Morris, C. (2014). Silica scaling in Geothermal Heat Exchanger s and its impact on pressure drop and performance: Wairakei Binary Plant , New Zealand. Geothermics, 51, 445–459. https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2014.03.005