Bagaimana Loop CO₂ Sedalam 2.500 Meter di Zhengzhou Bekerja—dan Apa yang Masih Harus Dibuktikan

Proyek geotermal pertama China yang menggunakan sistem loop tertutup berbasis CO₂ superkritis di Zhengzhou adalah demonstrasi pemanas, bukan pembangkit listrik geotermal. Mulai beroperasi pada 19 Mei 2026, proyek China Huaneng ini mengalirkan karbon dioksida melalui sumur tertutup sedalam sekitar 2.500 meter untuk mengambil panas dari batuan di sekitarnya. Panas tersebut kemudian dipindahkan ke sirkuit air terpisah untuk pemanas ruangan selama musim dingin. 613

Proyek ini penting karena menguji cara memanfaatkan panas bumi tanpa mengambil air tanah. Namun, hasil awalnya sebaiknya dibaca sebagai tonggak operasi, bukan bukti bahwa geotermal loop tertutup sudah mampu menghasilkan listrik murah secara stabil selama 24 jam.

Cara kerja sistem Zhengzhou

Sumur tersebut menggunakan rancangan koaksial loop tertutup. Dalam konfigurasi ini, CO₂ bertekanan dan relatif dingin dialirkan turun melalui satu jalur, sementara fluida yang sudah menghangat kembali ke permukaan melalui jalur lainnya. Di kedalaman, panas dari formasi batuan berpindah melalui struktur sumur menuju CO₂ yang bersirkulasi. Sesampainya di permukaan, CO₂ yang kembali melepaskan panasnya ke air yang digunakan dalam sistem pemanas kawasan. CO₂ tetap berada di dalam sirkuit tertutup dan tidak bercampur dengan formasi geologi. 6713

Konsep ini berbeda dari pembangkit geotermal hidrotermal konvensional. Sistem hidrotermal memompa air panas alami dari reservoir bawah tanah yang permeabel, lalu biasanya mengelola fluida tersebut melalui proses reinjeksi. Loop tertutup tidak bergantung pada aliran air alami yang produktif. Sistem ini dapat mengambil panas yang tersimpan di dalam batuan, termasuk di lokasi yang aliran air tanahnya terlalu kecil untuk mendukung sistem geotermal terbuka.

Mengapa memakai CO₂, bukan air tanah?

Proyek Zhengzhou menggunakan CO₂ superkritis sebagai media perpindahan panas. Pada kondisi tekanan dan suhu tertentu, CO₂ memiliki mobilitas seperti gas sekaligus densitas yang lebih menyerupai cairan. Dasar teknis yang dilaporkan adalah bahwa karakter tersebut memungkinkan fluida bersirkulasi dengan hambatan aliran yang relatif rendah, sambil tetap memindahkan panas secara efektif di dalam sumur yang dalam. 613

CO₂ juga dapat membantu menciptakan efek termosifon. Ketika menghangat saat bergerak naik, densitasnya turun dibandingkan CO₂ yang lebih dingin dan bergerak turun. Perbedaan densitas ini dapat membantu mendorong sirkulasi dan mengurangi kerja pemompaan, meski tidak menghilangkan kebutuhan akan peralatan permukaan dan tidak otomatis menjamin biaya operasi yang rendah.

Sistem tertutup berpotensi menawarkan sejumlah keunggulan:

• Tidak memerlukan pengambilan atau reinjeksi air tanah.
• Fluida kerja terisolasi dari formasi batuan di sekitarnya.
• Sebagian masalah kerak mineral dan penanganan air asin panas dapat dihindari.
• Pemanfaatan panas bumi dapat diperluas ke wilayah yang memiliki batuan panas, tetapi permeabilitas reservoir alaminya rendah. 613

Namun, semua itu merupakan keunggulan pada tingkat sistem, bukan jaminan kinerja komersial. Panas tetap harus berpindah melalui batuan dan dinding sumur dengan cukup cepat untuk memenuhi keluaran yang dibutuhkan.

Apa yang telah dicapai Zhengzhou?

Laporan publik menyebutkan bahwa CO₂ memasuki sistem pada suhu sekitar 8°C dan kembali ke permukaan pada sekitar 22°C. Dibandingkan pendekatan ekstraksi panas berbasis air, proyek ini dilaporkan meningkatkan kapasitas pengambilan panas sekitar 20% dan menurunkan konsumsi energi pemanas per unit sekitar 10%. Sistem tersebut dirancang untuk memasok pemanas terpusat pada musim dingin bagi lebih dari 18.000 meter persegi area hunian. 3613

Angka-angka itu menunjukkan aplikasi pemanas yang berguna, tetapi tidak membuktikan adanya keluaran listrik. Suhu balik yang dilaporkan masih berada pada skala pemanas, dan bukti yang tersedia tidak menunjukkan bahwa proyek ini menghasilkan listrik.

Ada pula catatan penting soal istilah “CO₂ superkritis”. Istilah tersebut merujuk pada konsep fluida kerja dan kondisi tekanan-suhu CO₂ di dalam sistem. Ringkasan operasi yang tersedia untuk publik belum menjelaskan profil tekanan dan suhu lengkap di setiap titik bawah tanah. Salah satu laporan sekunder juga memberikan angka suhu masuk dan keluar yang berbeda. Karena itu, angka 8°C hingga 22°C sebaiknya diperlakukan sebagai angka operasi yang dilaporkan, bukan gambaran termodinamika lengkap seluruh loop. 34

Apakah teknologi ini bisa menghasilkan listrik baseload 24 jam?

Panas bumi tersedia terus-menerus, berbeda dari energi angin dan surya yang berubah mengikuti cuaca serta siang dan malam. Secara teori, sistem loop tertutup yang mencapai batuan cukup panas dan mampu mengalirkan fluida dalam jumlah memadai dapat menyediakan panas yang stabil selama 24 jam. Pada suhu yang lebih tinggi, sistem semacam ini juga berpotensi menghasilkan listrik.

Proyek Zhengzhou belum membuktikan hasil tersebut. Pembangkit listrik memerlukan aliran panas yang jauh lebih besar serta suhu produksi yang sesuai untuk siklus konversi energi. Karena peran Zhengzhou saat ini adalah memasok pemanas hunian, klaim bahwa proyek tersebut telah membuktikan pembangkitan listrik geotermal 24 jam akan melampaui bukti yang tersedia.

Ekonominya menjadi batasan yang lebih besar. Pemodelan menunjukkan bahwa sistem loop tertutup mungkin dapat mencapai biaya yang kompetitif untuk penyediaan panas, tetapi biaya listrik yang kompetitif umumnya membutuhkan penurunan besar pada biaya pengeboran. Studi lain menemukan bahwa sistem simulasi dengan reservoir bersuhu 180°C masih dapat gagal menutup biaya sepanjang masa proyek, bahkan dengan 30 cabang lateral dan laju produksi 75 kilogram per detik.

Mengapa sumur berbentuk U yang lebih dalam mulai dikembangkan?

Sumur koaksial memiliki area pertukaran panas yang relatif terbatas. Rancangan yang lebih dalam berbentuk U atau U-loop berupaya memperbesar area tersebut dengan mengebor dua kaki vertikal yang dihubungkan oleh bagian horizontal panjang di dalam batuan panas. Jalur bawah tanah yang lebih panjang memberikan lebih banyak kontak dengan formasi dan dapat meningkatkan jumlah panas yang dipindahkan ke fluida yang bersirkulasi.

Geometri ini menyasar keterbatasan utama sistem satu sumur: untuk menghasilkan daya yang berguna, sistem memerlukan area kontak dengan batuan, suhu, dan aliran yang cukup selama masa operasi yang panjang. Di sisi lain, rancangan tersebut juga menambah kerumitan pengeboran terarah, risiko penyelesaian sumur, serta biaya modal.

Bukti yang tersedia belum menetapkan kedalaman, kinerja, status pembangunan, atau biaya pasti dari proyek sumur U yang lebih dalam di China. Karena itu, teknologi tersebut lebih tepat dipahami sebagai arah pengembangan, bukan solusi komersial yang sudah terbukti.

Hambatan teknis dan ekonomi

Tantangan utamanya bukan sekadar menemukan batuan panas. Tantangannya adalah membangun penukar panas bawah tanah yang tahan lama dan berdaya tinggi, dengan biaya yang dapat dibayar kembali oleh panas atau listrik yang dihasilkan.

Kendala utamanya meliputi:

• Biaya pengeboran dalam, termasuk bagian sumur terarah atau multilateral.
• Kebutuhan menciptakan area pertukaran panas bawah tanah yang cukup luas.
• Menjaga integritas sumur dan segel pada suhu serta tekanan tinggi.
• Mengelola korosi, kehilangan panas, dan perilaku CO₂.
• Mencegah hubungan termal pendek antara jalur fluida turun dan jalur fluida kembali.
• Mengembangkan rig, mata bor, peralatan bawah sumur, dan material yang mampu bekerja di lingkungan batuan dalam yang ekstrem.

Sebuah ulasan di Nature memperkirakan biaya satu set sumur multilateral di sejumlah kondisi dapat mencapai sekitar 50 juta hingga 100 juta dolar AS. Profitabilitasnya bergantung pada keluaran energi dan permintaan lokal. Ulasan tersebut juga menyoroti batasan mendasar: sistem loop tertutup sangat bergantung pada konduksi panas dari batuan di sekitarnya, yang lebih lambat daripada konveksi pada reservoir geotermal dengan aliran air alami.

Hal ini membantu menjelaskan mengapa pemanas kawasan kemungkinan menjadi peluang komersial yang muncul lebih awal dibandingkan pembangkitan listrik. Proyek dapat menjual panas bersuhu sedang langsung ke bangunan di sekitarnya tanpa terlebih dahulu mengubahnya menjadi listrik. Sebaliknya, pembangkit listrik membutuhkan sumber yang lebih panas, aliran yang lebih besar, dan peralatan konversi yang lebih mahal.

Pelajaran dari proyek Eavor di Jerman

Proyek Eavor di Geretsried, Bavaria, menjadi pembanding penting. Pada 4 Desember 2025, proyek tersebut mulai menyalurkan listrik ke jaringan Jerman dari sistem geotermal loop tertutup multilateral yang tersegel—yang dilaporkan sebagai proyek komersial pertama sejenisnya yang berhasil melakukan hal itu.

Proyek ini memiliki peringkat desain penuh yang dilaporkan sekitar 8,2 megawatt listrik dan 64 megawatt panas. Loop-nya menggunakan lubang sumur bawah tanah yang panjang, bukan reservoir air panas alami yang produktif. Namun, hingga Maret 2026, baru satu dari empat loop yang direncanakan beroperasi. Dengan demikian, Geretsried merupakan demonstrasi penting mengenai kelayakan teknis, sementara pembangunan penuh dan keekonomiannya masih menjadi pertanyaan terbuka. 17

Zhengzhou dan Geretsried menunjukkan dua tahap dari gagasan yang lebih besar. Zhengzhou mendemonstrasikan sirkulasi CO₂ tertutup untuk memasok panas geotermal yang berguna. Geretsried menunjukkan bahwa loop tertutup multilateral dapat mengirimkan listrik ke jaringan. Tidak satu pun dari keduanya membuktikan bahwa geotermal loop tertutup sudah murah, dapat diterapkan di semua lokasi, atau siap menggantikan pembangkit listrik konvensional.

Kesimpulan

Proyek Zhengzhou paling tepat dipahami sebagai uji praktis atas gagasan “mengambil panas tanpa mengambil air”. Sumur koaksial sedalam 2.500 meter, sirkuit CO₂ tertutup, peningkatan kapasitas pengambilan panas sekitar 20% yang dilaporkan, serta layanan pemanas untuk 18.000 meter persegi hunian menunjukkan alasan teknologi ini menarik perhatian. 613

Teknologi tersebut pada akhirnya dapat membuat energi panas bumi tersedia di lebih banyak lokasi dengan memisahkan proses pengambilan panas dari keberadaan air bawah tanah yang mengalir secara alami. Namun, jalan menuju listrik 24 jam masih bergantung pada penyelesaian masalah yang lebih sulit: membangun penukar panas yang lebih dalam dan lebih luas, meningkatkan keandalan pengeboran bersuhu tinggi, mempertahankan kinerja termal dalam jangka panjang, serta menurunkan biaya modal secara signifikan.

Bukti yang ada sejauh ini mendukung optimisme yang hati-hati—bukan kesimpulan bahwa terobosan komersial berskala besar telah terbukti.