Saat ini, teknologi pembangkit listrik geotermal dan surya menghadapi tantangan dalam efisiensi pembangkitan daya serta keberlanjutan operasionalnya. Beberapa wilayah Indonesia menghadapi defisit energi, termasuk Nusa Tenggara Timur (NTT), di mana tingkat elektrifikasinya di bawah 80%. Selain itu, sektor pengadaan listrik dan gas menghasilkan lebih dari 297 juta ton CO? per tahun, yang menjadikan Indonesia sebagai salah satu kontributor utama emisi di Asia Tenggara. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan teknologi geotermal dan surya untuk memenuhi kebutuhan listrik Indonesia di masa mendatang sembari mengurangi dampak perubahan iklim. Fokus penelitian ini adalah pada solusi terintegrasi yang menggabungkan teknologi geotermal dan surya. Langkah ini mendukung target bauran energi nasional yang ramah lingkungan.
Pembangkit Listrik Tenaga Hibrida (PLTH) geotermal-surya dipilih karena potensi energi yang signifikan dari Lapangan Panas Bumi Semi-Konduktif di Flores, NTT, yang memiliki karakteristik reservoir dua fase dan intensitas sinar matahari harian rata-rata 5,6 kWh/m². Studi ini menampilkan rancangan sekaligus mengevaluasi kinerja PLTH sumur tertutup dengan teknologi single flash. Validasi dilakukan dengan membandingkan hasil simulasi dengan data empiris dari lapangan, seperti tekanan dan temperatur, untuk memastikan keandalan model dan memberikan dasar yang kuat untuk penerapan di lapangan.
Analisis kinerja sistem menggunakan model termodinamika diterapkan untuk mencapai tujuan penelitian ini. Model ini disimulasikan dengan bantuan perangkat lunak MATLAB dan Aspen HYSYS, yang berkemampuan menyimulasikan sistem energi yang kompleks dengan presisi tinggi. Dua konfigurasi penting yang diuji adalah: (1) sistem PLTH geotermal-surya berbasis closed-loop tanpa augmentasi untuk fluida sebelum masuk turbin, yang berfokus pada efisiensi dasar dari sistem; dan (2) sistem dengan pertukaran panas yang ditenagai oleh panel surya termal, yang dirancang untuk meningkatkan suhu fluida kerja sebelum memasuki turbin, sehingga meningkatkan efisiensi termal secara signifikan. Sistem closed-loop yang diterapkan berguna untuk mengatasi permasalahan fluida reservoir yang tidak dapat naik secara alami ke permukaan. Di luar itu, penerapan sistem ini mengurangi risiko
scaling pada aliran fluida, baik di sumur maupun di komponen pembangkit di permukaan, serta sistem ini juga mendukung keberlanjutan energi jangka panjang melalui siklus tertutup tanpa kontak langsung antara fluida dan reservoir.
Hasil dari penelitian ini menunjukkan kombinasi teknologi panas bumi dan surya meningkatkan efisiensi pembangkitan listrik hingga 15%. Panel surya termal dalam konfigurasi ini memiliki fungsi dalam mengubah energi surya menjadi panas guna meningkatkan suhu fluida sebelum fluida tersebut memasuki turbin melalui mekanisme pertukaran panas. Cara ini merupakan langkah signifikan yang mampu meningkatkan efektivitas konversi energi dalam siklus pembangkitan. Strategi ini juga membuktikan bahwa dengan mengombinasikan energi surya dengan panas bumi, kelemahan masing-masing sumber energi bisa teratasi. Temuan ini pula memberi bukti kontribusi PLTH terhadap peningkatan elektrifikasi dan pengurangan ketergantungan pada bahan bakar fosil, pengurangan risiko lingkungan dari teknologi pembangkitan listrik konvensional, serta memberikan opsi model pembangkitan yang adaptif terhadap perubahan kebutuhan energi di masa yang akan datang, baik di tingkat lokal maupun di tingkat global.
Pengembangan sistem pembangkitan listrik berbasis sumber daya terbarukan mendukung transisi energi bersih di Indonesia dan membantu dalam pencegahan perubahan iklim dengan menurunkan emisi karbon hingga 50% jika dibanding dengan Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) konvensional. Hasil penelitian ini relevan dalam mendukung Rencana Umum Energi Nasional (RUEN) 2025 dan memberikan dasar bagi implementasi kebijakan energi terbarukan yang mencakup target peningkatan kontribusi energi panas bumi dan surya dalam bauran energi nasional hingga mencapai 23% pada tahun 2025. Dengan urgensi kebutuhan elektrifikasi di NTT, kontribusi ini berpotensi besar dalam memenuhi serta meningkatkan akses listrik masyarakat lokal. Sistem energi hijau terpadu ini memiliki prospek sebagai contoh terapan energi baru yang bersih dan berkelanjutan guna memenuhi kebutuhan listrik di masa depan; tidak hanya untuk kondisi geografis dan meteorologi Indonesia, tetapi juga dapat menjadi acuan dalam pengembangan pembangkit listrik hibrida di wilayah lain secara global, terutama di kawasan tropis dengan potensi energi terbarukan serupa.