Review Jurnal Geothermic Volume 64 hal 392-400 "Life cycle assessment of Organic Rankine Cycles for geothermal powergeneration considering low-GWP working fluids"

Jurnal ini membahas mengenai pengujian LCA yang dilakukan pada Geothermal model baru yaitu Binary Cycle. Pada pembangkit listrik Binary Cycle, dilakukan dengan menggunakan cairan ORC R245fa dan R134a, padahal kedua cairan tersebut memiliki GWP (Global Warming Potential) yang sangat tinggi. Maka pada jurnal ini akan dibahas mengenai cairan alternatif yaitu Isobutane, Isopentane, R1233zd, Propane, dan R1234yf, yang memiliki GWP yang rendah. Pada jurnal ini juga akan dibandingkan alternatif tersebut dari segi GWP, efisiensi pembangkit, Acidification, Eutrophication. 

a.             Goal and Scope Definition 

Dalam jurnal berjudul Life Cycle Assesment of Organic Rankine Cycles for Geothermal Power Generation Considering low-GWP Working Fluids, Goalnya adalah untuk mengevaluasi dampak lingkungan dari pembangkit listrik tenaga panas bumi (geothermal) dari sudut kategori dampaknya terhadap pemanasan global, kebutuhan dari sumber energi yang tidak dapat diperbaharui, pengasaman, dan euthropikasi (berkurangnya kadar oksigen di air).

Scopenya berkaitan dengan kriteria-kriteria daerah pengeboran. Dalam jurnal ini, dibahas semua material dan proses yang berkaitan dengan pengeboran, konstruksi, pengoperasian, dan pembongkaran.

Dikarenakan begitu banyak hal yang mempengaruhi pengukuran teknis dari pembangkit listrik dengan jaringan listrik, maka tidak dimasukkan ke dalam bahasan jurnal ini. Functional unitnya adalah 1kWh_e (emisi tiap kWh). Ekonomi boundary nya adalah kebutuhan listrik diperuntukkan oleh pengguna listrik terbanyak.

Terdapat 7 skenario yang akan diuji dalam jurnal LCA ini. Skenario ini akan disimulasikan dengan menggunakan progam komputer CYCLE TEMPO.

1.      Skenario pertama, menggunakan Isobutane pada Geothermal one-stage subcritical dan Geothermal two-stage subscritical sebagi working fluidnya.

2.      Skenario kedua, menggunakan Isopentane pada Geothermal one-stage subcritical dan Geothermal two-stage subscritical sebagai working fluidnya.

3.      Skenario ketiga, menggunakan R245fa pada Geothermal one-stage subcritical dan Geothermal two-stage subscritical sebagai working fluidnya.

4.      Skenario keempat, menggunakan R1233zd pada Geothermal one-stage subcritical dan Geothermal two-stage subscritical sebagai working fluidnya.

5.      Skenario kelima, menggunakan Propane pada Geothermal one-stage supercritical sebagai working fluidnya.

6.      Skenario keenam, menggunakan R134a pada Geothermal one-stage supercritical sebagai working fluidnya.

7.      Skenario ketujuh, menggunakan R1234yf pada Geothermal one-stage supercritical sebagai working fluidnya.

Operasional boundary-nya ada pada kriteria yang telah ditentukan penulis jurnal. Penulis menggunakan data-data yang telah dipublikasikan, namun untuk tingkat kebocoran gas ORC ini, penulis tidak mendapatkan data, maka penulis menggunakan data untuk tingkat kebocoran gas refrigeration sistem. Recovery factor yang digunakan penulis adalah 79%. Geological boundary-nya adalah LCA ini di South German Molasse Basin dan Upper Rhine Rift Valley.

b.             Life Cycle Inventory 

Dalam langkah ini, semua material dan energi yang menjadi input dan output di kumpulkan dan di hitung. Mulai dari dalam pengeboran, material yang dibutuhkan untuk membuat komponen listrik, material untuk komponen pompa dan pipa-pipanya, yang juga akan berkaitan mengenai struktur bangunan pembangkit sesuai regulasi hukum berlaku.

c.              Life Cycle Impact Analysis 

Penulis mengambil data-data dampak lingkungan dari material dan proses yang dipilih. Data tersebut diambil dari ECOINVENT dan PROBAS, keduanya adalah badan lingkungan. Terdapat perbedaan data antara kedua sumber tersebut, maka kedua data tersebut akan dibandingkan di akhir. Simulasi dijalankan dan kemudian dilakukan second law analysis. Dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

 dan 

d.             Interpretation 

Kemudian akan dilakukan diskusi mengenai hasil simulasi. Juga akan dilakukan sensitivity analysis untuk mengetahu pengaruh boundary condition. Berikut merupakan hasil simulasinya:

Dari hasil simulasi tersebut, dilakukan terlebih dahulu uji validitasnya. Didapatkan hasil deviasi sebesar 6,3%. Angka tersebut layak untuk dilakukan LCA. Data hasil simulasi ditambahkan dengan data dari inventory analysis tadi. Kemudian dari keduanya dijumlahkan berapa besar dampak lingkungannya. Dalam hal ini, yang diperhitungkan adalah dari segi Global warming, kebutuhan terhadap energi terbatas, eutrofikasi, dan pengasaman. Didapatkan hasil sebagai berikut:

e.              Conclusion

Pada South German Molasse Basin, peningkatan efisiensi terlihat pada Geothermal two-stage subcritical dan supercritical, yaitu sebesar 36,7% dibandingkan dengan one stage subcritical menggunakan R245fa. Global warming impact berkurang dari 97,2 gCO₂/kWh_e menjadi 18,9 gCO₂/kWh_e dan 15,6 gCO₂/kWh_e. Pada Upper Rhine Rift Valley, peningkatan efisiensi tidak terlalu terlihat, dikarenakan keterbatasan dari suhu reinjection dari cairan geothermal. Dibandingkan dengan one-stage subcritical R245fa, second law efisiensi mengalami kenaikan hingga 6,8%.

Penggunaan isopentane dalam two-stage subcritical dan penggunaan R134a dalam supercrital dianggap lebih sesuai. Dalam pembangkit listrik tenaga geothermal two-stages dan supercritical, R123zd dan R1234yf akan meningkatkan efisiensi hingga 2,3%, namun dampak global warmingnya berkurang sangat drastis dari 78 ke 13 gCO₂/kWh_e. Tetapi cairan low-GWP, memiliki kebutuhan yang sedikit lebih besar dalam segi kebutuhan terhadap energi terbatas. Meskipun begitu, cairan low-GWP ini layak untuk diperhitungkan sebagai alternatif pengganti R245fa.