Download - Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi
EKSPLORASI MIGAS DAN PANAS BUMI
Menentukan Sebaran Panas Bumi dalam Kaitan dengan Kontrol Struktur
MAKALAH
DISUSUN OLEH :
M.Aji Fardani
Abdul Latif
Tirsa Awuy
Angga Cahya Putra
Eka Almas Yuslim
Kundari
JURUSAN S1 TEKNIK PERMINYAKAN
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI MINYAK DAN GAS BUMI
BALIKPAPAN
2012
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Secara singkat geothermal didefinisikan sebagai panas yang berasal dari
dalam bumi. Sedangkan energi panas bumi adalah energi yang ditimbulkan oleh
panas tersebut. Panas bumi menghasilkan energi yang bersih (dari polusi) dan
berkesinambungan atau dapat diperbarui. Sumberdaya energi panas bumi dapat
ditemukan pada air dan batuan panas di dekat permukaan bumi sampai beberapa
kilometer di bawah permukaan. Bahkan jauh lebih dalam lagi sampai pada
sumber panas yang ekstrim dari batuan yang mencair atau magma. Untuk
menangkap panas bumi tersebut harus dilakukan pemboran sumur seperti yang
dilakukan pada sumur produksi minyakbumi. Sumur tersebut menangkap air
tanah yang terpanaskan, kemudian uap dan air panas dipisahkan. Uap air panas
dibersihkan dan dialirkan untuk memutar turbin. Air panas yang telah dipisahkan
dimasukkan kembali ke dalam reservoir melalui sumur injeksi yang dapat
membantu untuk menimbulkan lagi sumber uap.
Saat ini panas bumi (geothermal) mulai menjadi perhatian dunia karena
energi yang dihasilkan dapat dikonversi menjadi energi listrik, selain bebas
polusi. Beberapa pembangkit listrik bertenaga panas bumi telah terpasang di
mancanegara seperti di Amerika Serikat, Inggris, Perancis, Italia, Swedia, Swiss,
Jerman, Selandia Baru, Australia, dan Jepang. Amerika saat ini bahkan sedang
sibuk dengan riset besar mereka di bidang geothermal dengan nama Enhanced
Geothermal Systems (EGS). EGS diprakarsai oleh US Department of Energy
(DOE) dan bekerja sama dengan beberapa universitas seperti MIT, Southern
Methodist University, dan University of Utah. Proyek ini merupakan program
jangka panjang dimana pada 2050 geothermal merupakan sumber utama tenaga
listrik Amerika Serikat. Program EGS bertujuan untuk meningkatkan sumber
daya geothermal, menciptakan teknologi terbaik dan ekonomis, memperpanjang
life time sumur-sumur produksi, ekspansi sumber daya, menekan harga listrik
geothermal menjadi seekonomis mungkin, dan keunggulan lingkungan hidup.
Program EGS telah mulai aktif sejak Desember 2005 yang lalu.
Panas yang ada di dalam bumi ini berperan besar pada dinamika bumi
atau proses yang terjadi di planet bumi ini. Panas dapat berpindah secara
konduksi, konveksi dan radiasi. Perpindahan panas secara konduksi disebabkan
interaksi atomik atau molekul penyusun bahan tersebut dalam mantel.
Perpindahan panas secara konveksi diikuti dengan perpindahan massa. Kedua
proses inilah yang sangat dominan di dalam bumi.
Pada kedalaman 100-300 km di bawah permukaan bumi, suhu pada mantel
bumi dapat melelehkan batuan dan membentuk magma yang cair atau cair
sebagian. Magma yang terkumpul dalam dapur magma dapat naik sebagian
melalui zona lemah. Penyebaran gunung api di dunia 95% terletak di batas
lempeng.
Indonesia yang kaya akan wilayah gunung berapi, memiliki potensi panas
bumi yang besar. Sekitar 54% potensi panas bumi di dunia berada di wilayah
indonesia.
1.2. Tujuan
Apliaksi geologi esplorasi pada lapangan panasbumi, penekanannya pada
membantu mengidentifikasi sumber struktur / sistem geologi serta geotermal.
Pendekatan tersebut dapat dituangkan dalam bentuk peta geologi panasbumi.
Dengan memahami metoda pemetaan tersebut, peserta didik diharapkan dapat
membantu para ahli dalam menentukan kemungkinan daerah potensial
panasbumi.
BAB II
DAERAH PANAS BUMI
Energi panasbumi - geothermal energy - dapat ditemui dibanyak tempat
dimuka bumi ini. Namun daerah panasbumi yang memiliki temperatur tinggi
sehingga dapat dimanfaatkan untuk pembangkit listrik tidak tersedia dibanyak
tempat. Untuk mengetahui lebih jauh tentang daerah – daerah panasbumi yang
memiliki temperatur tinggi, kita akan mengacu pada teori tektonik lempeng.
Teori ini menjelaskan tentang pergerakan lempeng bumi (crust) yang sudah
dipercaya kebenarannya oleh para ilmuwan kebumian.
2.1 Teori tektonik lempeng
Hipotesa sains tentang adanya pergerakan lempeng bumi dicetuskan oleh
ilmuwan Jerman bernama Alfred Wegener pada tahun 1915. Namun tiga abad
sebelumnya, yaitu pada akhir abad ke-15, seorang cartographer berkebangsaan
Belanda, Abraham Ortelius pernah membuat gambar kartun yang
memperlihatkan kecocokan antara tepi-tepi daratan Amerika Utara dan Amerika
Selatan dengan Eropa dan Afrika. Ia beranggapan bahwa daratan-daratan itu
menjadi terpisah karena gempa bumi dan banjir. Tapi patut disayangkan, saya
belum menemukan gambar kartun-nya Abraham Ortelius. Sementara Gambar
1.1 memperlihatkan penyatuan daratan dunia karya cartographer lainnya yaitu
Antonio Snider Pelligrini yang dibuat pada tahun 1858.
Wegener menyebut ide hipotesanya dengan sebutan continental drift
(pergerakan benua). Ia beranggapan bahwa 200 juta tahun yang lalu seluruh
benua di bumi ini pernah bersatu dalam sebuah daratan supercontinent yang
sangat besar sekali yang disebut Pangea1. Kata Pangaea berasal dari bahasa
yunani yang artinya satu bumi2. Pangaea mulai terpecah sejak 200 juta tahun
yang lalu dan terus bergerak perlahan-lahan sampai dengan hari ini,
sebagaimana yang diperlihatkan pada Gambar 2.2. Untuk mendukung hipotesa
tersebut, Wegener berusaha mengumpulkan contoh-contoh batuan dan fosil dari
benua yang telah terpisah-pisah itu kemudian mencocokkannya.
Gambar 2.1: Kartun perubahan bentuk muka bumi. Kiri: sebelum berpisah.
Kanan: setelah berpisah
Gambar 2.2: Continental drift, sebuah hipotesa tentang bagaimana perubahan
bentuk benua sejak 200 juta tahun yang lalu, dicetuskan oleh Wegener pada
tahun 1912
2.1.1. Bukti dari formasi batuan
Wegener berargumen bahwa sebelum Pangaea terpecah pastilah
terdapat struktur batuan yang menyatu seperti misalnya gugusan
pegunungan. Setelah Pangaea terpecah menjadi beberapa benua, struktur
batuan tersebut juga ikut terpecah. Namun tentu saja struktur batuan yang
terbawa oleh satu benua akan tetap sama dengan struktur benua yang
dibawa oleh benua yang lain. Dia meneliti struktur batuan di Gunung
Appalachian, USA, yang ternyata mirip dengan struktur batuan di
Greenland dan Eropa. Yang menarik, usia batuan dari dua benua yang
terpisah tersebut sama-sama berumur lebih dari 200 juta tahun yang lalu.
Fakta ini mendukung hipotesa Wegener bahwa dulunya memang seluruh
benua pernah bersatu dalam superbenua, Pangaea.
2.1.2. Bukti dari fosil
Wegerner juga mengumpulkan bukti keberadaan Pangaea dari fosil-
fosil hewan dan tumbuhan yang hidup benua yang telah terpisah. Apa
hasilnya? Ia menemukan fosil hewan Cynognathus dan di Afrika dan di
Amerika selatan. Padahal hewan-hewan tidak punya kemampuan untuk
berenang mengarungi samudra Atlantik yang begitu luas yang
memisahkan benua Afrika dan benua Amerika. Selain Cynognathus,
Wegener juga mendapat dukungan dari penemuan fosil Lystrosaurus di
India (Asia) dan Afrika timur. Binatang ini juga tidak punya kehebatan
berenang melintasi samudra Hindia. Demikian juga fosil reptil air tawar
yaitu Mesosaurus yang ditemukan di Afrika selatan, Amerika selatan dan
Antartika utara. Mungkinkah reptil air tawar mampu bermigrasi
menyebrangi lautan yang asin airnya? Itulah dua kepingan bukti saintifik
yang mengarah pada kesimpulan memang dulunya seluruh benua ini
pernah bersatu dalam Pangaea, sebagaimana hipotesa Wegener. Kita harus
akui kalau dia orang hebat, lantaran mampu mengumpulkan bukti-bukti
yang meyakinkan. Selain dua bukti itu, masih ada satu bukti lagi yang
disodorkan Wegener. Bukti apa lagi ya?
2.1.3. Bukti dari iklim cuaca
Latar belakang Wegener adalah meteorologist atau ahli iklim dan
cuaca. Dia telah mempelajari kondisi iklim cuaca zaman purba dan
hubungannya dengan tumbuhan yang bisa hidup pada iklim tersebut.
Adalah Glossopteris, sebuah fosil tumbuhan yang tersebar luas di muka
bumi ini. Ia ditemukan di Amerika selatan, Afrika selatan, Antartika dan
India. Wegener yakin bahwa Glossopteris hanya mungkin tumbuh di
daerah equator atau khatulistiwa. Artinya Wegener mau bilang kepada kita
bahwa dulunya itu tanaman Glossopteris berada di satu benua yang sama
yang terletak di kawasan khatulistiwa. Jadi tanaman ini tidak mungkin bisa
tumbuh di Antartika, nah kalau sekarang fosil tanaman ini begitu
melimpah ditemukan di Antartika (Gambar 2.3), maka dulunya posisi
benua Antartika kemungkinan besar pernah berada di kawasan
khatulistiwa.
Gambar 2.3: Peta sebaran struktur batuan dan fosil dan berbagai benua yang
mendukung hipotesa Wegener
1.3. Magma
Tahukah anda, mengapa ada letusan gunung api yang meledak begitu
dahsyat, dan mengapa ada letusan gunung api yang berlangsung tenang dan
kalem? Itu tergantung dari komposisi magma yang terkandung di perut gunung
tersebut. Untuk memahami perbedaan sifat letusan gunung api, anda harus
mengerti bagaimana batuan itu meleleh dan akhirnya membentuk magma.
Magma adalah lelehan massa batuan yang bercampur dengan gas terlarut
bertemperatur sangat tinggi. Di dalam laboratorium, kebanyakan batuan harus
dipanaskan hingga mencapai suhu antara 800◦C sampai 1200◦C agar bisa
meleleh. Padahal kalau di alam, temperatur setinggi itu hanya terdapat di
perbatasan antara mantel bumi bagian luar (upper mantle) dan kerak bumi
(crust). Semakin masuk kedalam bumi, tekanan akan semakin meningkat. Dalam
skala laboratorium telah dibuktikan bahwa ketika tekanan semakin meningkat,
maka titik leleh masa batuan juga semakin meningkat. Jadi batuan yang bisa
meleleh pada suhu 1100◦C di laboratorium atau permukaan bumi, maka ia baru
akan meleleh pada suhu 1400◦C ketika berada dikedalaman 100 km.
Sampai disini ada 2 faktor yang mempengaruhi proses terbentuknya
magma, yaitu temperature dan tekanan. Tetapi kedua faktor itu bukan faktor
penentu apakah gunung api akan meletus secara tenang dan kalem atau akan
meledak dahsyat. Yang menjadi faktor penentu adalah pertama, jumlah
kandungan gas terlarut didalam magma, dan kedua, jumlah kandungan silica
didalam magma. Jenis gas yang biasanya terlarut didalam magma adalah vapor3
(H2O), karbon dioksida (CO2), sulfur dioksida (SO2)dan hidrogen sulfida
(H2S). Vapor (H2O) merupakan jenis gas terlarut yang paling banyak
dikandung oleh magma. Kehadiran vapor (H2O) akan menurunkan titik leleh
material penyusun mantel bumi, sehingga material mantel bumi lebih cepat dan
lebih mudah meleleh menjadi magma.
Lalu bagaimana pengaruh jumlah kandungan silika didalam magma?
Jumlah kandungan silika didalam magma akan menentukan viskositas magma.
Viskositas adalah sifat fisis fluida yang menjelaskan kemampuan fluida untuk
mengalir. Fluida dengan viskositas tinggi lebih sulit mengalir dibandingkan
dengan fluida ber-viskositas rendah. Kandungan silika yang tinggi didalam
magma mengakibatkan magma memiliki viskositas yang tinggi pula. Akibatnya
ia sulit mengalir dan cenderung menumpuk semakin tebal. Karena sulit
mengalir, maka ia mampu menangkap banyak gas sehingga menyebabkan
letusan dahsyat. Sementara kandungan silica yang rendah membuat magma
lebih mudah mengalir, tidak sempat menangkap gas, sehingga letusannya akan
berlangsung kalem dan tidak akan meledak dahsyat. Berdasarkan kandungan
silikanya, magma diklasifikasikan kedalam 3 jenis, yaitu magma basalt,
magma andesit, dan magma rhyolit (Tabel 1.1)
Tabel 1.1: Jenis-jenis magma berdasarkan kandungan senyawa silika
Jenis Senyawa Silikat Contoh Lokasi
Basalt 42-52% Kepulauan Hawaii
Andesi
t
52-66% Pegunungan Andes dan gunung api di Indonesia
Rhyolit > 66% Taman nasional Yellowstone dan gunung api di
Indonesia
Densitas magma lebih kecil dibanding batuan yang melingkupinya. Oleh
karena itu magma cenderung bergerak ke atas menerobos celah-celah batuan
yang memungkinkan untuk dilewati. Peristiwa dimana magma menerobos celah-
celah batuan disebut intrusi magma. Seiring dengan pergerakan magma ke atas,
tekanan yang dirasakan magma akan semakin berkurang. Hingga sampai pada
batas tertentu, tekanan tersebut tidak sanggup lagi mengikat gas-gas yang
semula terlarut didalam magma. Akibatnya gelembung-gelembung gas segera
terbentuk di magma; dan dia akan bergerak lebih cepat ke atas sampai akhirnya
ia terbebas dari lelehan magma4. Fenomena ini dapat menjelaskan mengapa ada
perbedaan komposisi kimia antara magma dan lava. Lava adalah magma yang
dimuntahkan gunung api dan mengalir di lereng gunung. Tentunya, kandungan
gas pada lava sudah jauh berkurang dibandingkan ketika ia masih berada di
dalam bumi sebagai magma.
Gambar 1.4: Mekanisme pembentukan magma dan jenis letusan yang
diakibatkannya.
BAB III
MODEL GEOLOGI DAERAH PANAS BUMI
Energi panasbumi adalah energi panas alami dari dalam bumi yang
ditransfer ke permukaan bumi secara konduksi dan konveksi. Secara umum
perubahan kenaikan temperatur terhadap kedalaman di kerak bumi adalah
sekitar 30◦C/km. Jika diasumsikan temperatur rata-rata permukaan bumi adalah
15◦C, maka di kedalaman 3 km, temperaturnya akan mencapai 105◦C.Akan
tetapi temperatur tersebut kurang menguntungkan dari sisi ekonomis untuk
dimanfaatkan sebagai sumber energi panasbumi.
Dari pandangan ini, maka menjadi jelas bahwa sumber energi panasbumi
yang potensial dan bernilai ekonomis tentunya hanya berada di lokasi tertentu
dengan kondisi geologi yang khas. Bagaimana cara mencari daerah yang
potensial? Pengamatan yang mudah adalah dengan mencari keberadaan
manifestasi panasbumi. Jika di suatu lokasi ditemukan fumarole dan mata air
panas, maka sudah pasti dibawahnya ada sumber panasbumi yang membuat
temperatur air tanah meningkat dan membuatnya keluar ke permukaan tanah
sebagai mata air panas.
Dari sudut pandang geologi, sumber energi panasbumi berasal dari magma
yang berada didalam bumi. Ia berperan seperti kompor yang menyala. Magma
tersebut menghantarkan panas secara konduktif pada batuan disekitarnya. Panas
tersebut juga mengakibatkan aliran konveksi fluida hydrothermal1 di dalam
pori-pori batuan. Kemudian fluida hydrothermal ini akan bergerak ke atas
namun tidak sampai ke permukaan karena tertahan oleh lapisan batuan yang
bersifat impermeabel. Lokasi tempat terakumulasinya fluida hydrothermal
disebut reservoir, atau lebih tepatnya reservoir panasbumi. Dengan adanya
lapisan impermeabel tersebut, maka hydrothermal yang terdapat pada reservoir
panasbumi terpisah dengan groundwater4 yang berada lebih dangkal.
Berdasarkan itu semua maka secara umum sistem panasbumi terdiri atas tiga
elemen: (1) batuan reservoir, (2) fluida reservoir, yang berperan menghantarkan
panas ke permukaan tanah, (3) batuan panas (heat rock) atau magma sebagai
sumber panas (Goff and Cathy, 2000).
Bab ini akan membahas model geologi yang terdapat pada sistem
panasbumi.
3.1. Model Geologi Sistem Panas Bumi
Kondisi geologi sumber-sumber energi panasbumi yang telah ditemukan di
dunia saat ini amat beragam. Namun menurut Marini (2001), secara garis besar
bisa dikelompokan kedalam dua model geologi daerah panasbumi, yaitu:
• sistem magmatik volkanik aktif
• sistem selain magmatik volkanik aktif5
Daerah panahbumi bertemperatur tinggi (lebih dari 180 ◦C) yang bisa
dimanfaatkan untuk pembangkit listrik, sebagian besar terdapat pada sistem
magmatik volkanik aktif. Sementara, pemanfaatan energi panasbumi untuk
pemanfaatan-langsung (direct use) bisa diperoleh dari kedua sistem tersebut.
Gambar 3.1: Peta sebaran daerah volkanik aktif di Indonesia dan zona tumbukan
lempeng benua Eurasia dan Indo-Australia (Hochstein and Sudarman, 2008)
Sistem magmatik volkanik aktif yang bertemperatur tinggi umumnya
terdapat di sekitar pertemuan antara lempeng samudra dan lempeng benua.
Posisi Indonesia tepat berada di batas antara lempeng Eurasia dan Indo-
Australia6. Oleh karena itu, menurut catatan Volcanical Survey of Indonesia
(VSI) yang dirilis tahun 1998, di Indonesia terdapat 245 daerah prospek
panasbumi (Gambar 3.1).
Gambar 3.2: Penampang vertikal sistem magmatik-volkanik aktif, DiPippo(2007)
Gambar 2.2 memperlihatkan penampang vertikal model geologi daerah
magmatik volkanik aktif. Akibat tumbukan antara lempeng samudra (oceanic
crust) dan lempeng benua (continental crust), lempeng samudra menunjam ke
bawah lempeng benua. Temperatur tinggi di kerak bumi menyebabkan lempeng
samudra meleleh. Lokasi lelehan (zone of partial melting) tersebut diperkirakan
berada pada kedalaman 100 km dari permukaan bumi diantara kerak bumi dan
bagian luar mantel bumi. Densitas lelehan biasanya lebih rendah dari sumber
asalnya sehingga lelehan tersebut cenderung bergerak naik ke atas menjadi
magma. Hampir tidak pernah ditemukan magma yang berbentuk cair (liquid)
murni. Semua magma merupakan lelehan batuan panas dengan campuran yang
begitu kompleks antara silikat cair dan kristal mineral ditambah gas, karbon
dioksida serta senyawa beracun lainnya. Proses kristalisasi bisa jadi terbentuk
dari komposisi liquid-nya atau bisa juga berasal dari mineral batuan yang
terbawa oleh pergerakan lelehan magma saat naik ke permukaan. Ketika magma
mendekati permukaan bumi, ia menyebabkan letusan volkanik. Magma yang
sudah dimuntahkan ke permukaan bumi disebut lava. Wujud lava masih berupa
lelehan batuan panas yang akhirnya menjadi dingin secara perlahan dan
membentuk batuan beku volkanik dipermukaan tanah. Alternatif lainnya,
magma terperangkap di dalam bumi dan perlahan menjadi dingin membentuk
batuan beku yang seiring berjalannya waktu akan tersingkap oleh erosi. Oleh
karena itu, komposisi magma dapat ditentukan oleh komposisi batuan beku.
Akan tetapi karena proses volkanik melibatkan unsurunsur gas yang terkandung
di magma mengakibatkan komposisi batuan beku tidak selalu sama dengan
komposisi magma aslinya.
Gambar 3.3: Penampang vertikal sistem hidrotermal-volkanik di daerah zona aktif
gunung api andesit. Marini(2001)
2.3. Fluida panasbumi
Asal-usul fluida hydrothermal pada sistem volkanik aktif diperlihatkan
oleh Gambar 3.3. Kandungan H2O yang tinggi pada batas antara lempeng benua
dan lempeng samudera di sekitar zona penunjaman yang bertemperatur sangat
tinggi memicu terjadinya fenomena partial melting yang merupakan cikal-bakal
fluida panasbumi. Sementara, lapisan sedimen terdehidrasi, yang ikut terbawa ke
dalam zona penunjaman, juga ikut meleleh sehingga memperkaya kandungan
komponen fluida panasbumi tersebut. Fluida panasbumi kemudian bergerak ke
atas menerobos kerak bumi sambil terus bereaksi dengan batuan yang
dilewatinya sehingga makin menambah kandungan komponen di dalamnya.
Fluida panasbumi yang paling dekat dengan magma, biasanya mengandung uap
air, CO2, SO2, H2S dan HCl. Variasi konsentrasi masing masing kandungan itu
tergantung pada perbedaan magmatic volatile dan tingkat degassing magma.
Penyerapan gas-gas tersebut ke dalam sirkulasi air tanah bagian dalam
mendorong terbentuknya fluida panasbumi yang bersifat asam dan sangat
reaktif. Tingkat ke-asam-an fluida panasbumi berangsur-angsur berkurang ke
arah netral seiring interaksi dirinya dengan permukaan batuan dimana kation-
kation ikut terbawa oleh aliran fluida panasbumi. Ketika fluida panasbumi terus
bergerak ke atas, tekanannya makin berkurang hingga mencapai kondisi boiling,
yaitu kondisi dimana fluida panasbumi mendidih mengeluarkan gelembung gas-
gas. Zona tempat terjadinya fenomena boiling disebut boiling zone. Disinilah
terjadi pemisahan antara fase liquid dan fase gas pada fluida panasbumi. Fluida
fase gas akan lebih mudah menerobos menuju ke permukaan bumi menjadi
fumaroles10 di sekitar puncak dan lereng gunung api. Namun fase gas yang
tidak bisa menerobos ke permukaan akan bercampur dengan air tanah
membentuk steam-heated acid-sulfate water. Sisa fluida panasbumi yang masih
berada di posisi dalam akan mengalir secara lateral dimana ia akan bercampur
dengan air meteorik sampai mencapai pH netral dan keluar permukaan sebagai
mata air yang kaya unsur chloride-nya.
Pada awal abad ke-19, telah diperoleh kesimpulan bahwa kandungan gas
di dalam magma sangat berperan untuk mendorong magma naik ke permukaan
dan menyebabkan letusan yang dahsyat. Bermacam-macam gas bisa melarut
kedalam lelehan magma sebagaimana karbon dioksida bisa melarut di dalam air
soda. semua gas yang terperangkap di dalam magma diistilahkan sebagai
volatile components atau magmatic volatiles karena semua gas itu cenderung
membentuk gelembung-gelembung gas pada tekanan yang relatif rendah.
Gambar 2.4: Model konseptual panasbumi sistem batuan beku muda yang terdapat di
andesitic stratovolcano. Reservoir panasbumi bertemperatur § 200 ◦Cdengan kedalaman µ 1,5
km, sementara kedalaman batuan intrusi (intrusive rocks)berkisar antara 2 - 10 km. Dimensi
lateral dari reservoir hingga outflow dapat melebihi 20 km
BAB IV
PEMBAHASAN
4.1. Geothermal
Geothermal didefinisikan sebagai panas yang berasal dari dalam bumi.
Sedangkan energi panas bumi adalah energi yang ditimbulkan oleh panas
tersebut. Panas bumi menghasilkan energi yang bersih (dari polusi) dan
berkesinambungan atau dapat diperbarui. Sumberdaya energi panas bumi dapat
ditemukan pada air dan batuan panas di dekat permukaan bumi sampai beberapa
kilometer di bawah permukaan. Bahkan jauh lebih dalam lagi sampai pada
sumber panas yang ekstrim dari batuan yang mencair atau magma. Untuk
menangkap panas bumi tersebut harus dilakukan pemboran sumur seperti yang
dilakukan pada sumur produksi minyakbumi. Sumur tersebut menangkap air
tanah yang terpanaskan, kemudian uap dan air panas dipisahkan. Uap air panas
dibersihkan dan dialirkan untuk memutar turbin. Air panas yang telah
dipisahkan dimasukkan kembali ke dalam reservoir melalui sumur injeksi yang
dapat membantu untuk menimbulkan lagi sumber uap.
. Dewasa ini, Geothermal dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi
alternatif yang lebih ramah lingkungan. Salah satu pemanfaatan energi
geotermal adalah sebagai sumber energi untuk pembangkit tenaga listrik. Jika
dibandingkan dengan pembangkit listrik bahan bakar minyak konvensional,
pembangkit listrik tenaga geotermal memberikan dampak negatif yang
minimum terhadap lingkungan. Jenis sumber energi ini hanya menghasilkan 5%
dari total gas rumah kaca yang dihasilkan oleh pembangkit listrik bahan bakar
minyak. Selain itu pembangkit listrik geotermal memiliki urutan pengolahan
yang lebih ringkas yang berada di dalam sistem yang tertutup, sehingga lebih
sedikit menghasilkan polutan dan limbah kimiawi yang berbahaya.
Geotermal dihasilkan dari proses peluruhan unsur-unsur radioaktif yang
terdapat di Inti bumi. Suhu pada bagian inti bumi dapat melebihi suhu
permukaan matahari sehingga dapat menjadi sumber energi yang sangat besar.
Geotermal sebagai salah satu jenis energi panas dapat berpindah melalui proses
konduksi, konveksi maupun radiasi. Di dalam bumi, semakin rendah
konduktivitas suatu materi, maka materi tersebut akan cendrung menyerap
energi panas yang ada, sehingga jika suhu telah melewati titik lebur, maka
materi tersebut akan mengalami peluruhuan akibat panas. Hal ini terjadi pada
bagian inti luar hingga mantel bumi bagian bawah. Mulai dari mantel bumi
bagian atas hingga litosfer, energi panas yang berasal dari inti bumi tersebut
mulai berkurang karena adanya proses pelepasan energi berupa aktivitas gunung
api dan perpindahan panas dengan cara konduksi. Pada prinsipnya, energi
geotermal yang dapat dimanfaatkan berasal dari kedua proses tersebut.
Geothermal dapat diklafikasikan atas : hydrothermal energy, geopressured
energy dan magma energy, yang terbentuk dari hasil konsentrasi panas yang
dimiliki bumi di bawah permukaan oleh beberapa proses geologi,
keterdapatannya hanya pada bagian-bagian tertentu dunia. Earth energy adalah
energi panas yang terbentuk dikedalaman yang relatif dangkal pada landaian
temperatur normal.
4.2. Kaitan Penyebaran Panas Bumi dengan Struktur Bumi
Secara garis besar bumi ini terdiri dari tiga lapisan utama (Gambar 4.1),
yaitu kulit bumi (crust), selubung bumi (mantle) dan inti bumi (core). Kulit bumi
adalah bagian terluar dari bumi. Ketebalan dari kulit bumi bervariasi, tetapi
umumnya kulit bumi di bawah suatu daratan (continent) lebih tebal dari yang
terdapat di bawah suatu lautan. Di bawah suatu daratan ketebalan kulit bumi
umumnya sekitar 35 kilometer sedangkan di bawah lautan hanya sekitar 5
kilometer. Batuan yang terdapat pada lapisan ini adalah batuan keras yang
mempunyai density sekitar 2.7 - 3 gr/cm3.
Gambar 4.1. Susunan Lapisan Bumi
Di bawah kulit bumi terdapat suatu lapisan tebal yang disebut
selubung bumi (mantel) yang diperkirakan mempunyai ketebalan sekitar 2900
km. Bagian teratas dari selubung bumi juga merupakan batuan keras.
Bagian terdalam dari bumi adalah inti bumi (core) yang mempunyai
ketebalan sekitar 3450 kilometer. Lapisan ini mempunyai temperatur dan
tekanan yang sangat tinggi sehingga lapisan ini berupa lelehan yang sangat
panas yang diperkirakan mempunyai density sekitar 10.2 - 11.5 gr/cm3.
Diperkirakan temperatur pada pusat bumi dapat mencapai sekitar 60000F.
Kulit bumi dan bagian teratas dari selubung bumi kemudian dinamakan
litosfir (80 - 200 km). Bagian selubung bumi yang terletak tepat di bawah litosfir
merupakan batuan lunak tapi pekat dan jauh lebih panas. Bagian dari
selubung bumi ini kemudian dinamakan astenosfer (200 - 300 km). Di bawah
lapisan ini, yaitu bagian bawah dari selubung bumi terdiri dari material-
material cair, pekat dan panas, dengan density sekitar 3.3 - 5.7 gr/cm3.
Hasil penyelidikan menunjukkan bahwa litosfer sebenarnya bukan
merupakan permukaan yang utuh, tetapi terdiri dari sejumlah lempeng-lempeng
tipis dan kaku (Gambar 2.2).
Gambar 2.2. Lempengan-lempengan Tektonik
Lempeng-lempeng tersebut merupakan bentangan batuan setebal 64 – 145
km yang mengapung di atas astenosfer. Lempeng-lempeng ini bergerak secara
perlahan-lahan dan menerus. Di beberapa tempat lempeng-lempeng bergerak
memisah sementara di beberapa tempat lainnya lempeng-lempeng saling
mendorong dan salah satu diantaranya akan menujam di bawah lempeng
lainnya (lihat Gambar 4.3). Karena panas di dalam astenosfere dan panas akibat
gesekan, ujung dari lempengan tersebut hancur meleleh dan mempunyai
temperatur tinggi (proses magmatisasi).
Gambar 4.3. Gambaran Pergerakan Lempengan-lempengan Tektonik (Wahl,
1977)
Adanya material panas pada kedalaman beberapa ribu kilometer di
bawah permukaan bumi menyebabkan terjadinya aliran panas dari sumber panas
tersebut hingga ke pemukaan. Hal ini menyebabkan tejadinya perubahan
temperatur dari bawah hingga ke permukaan, dengan gradien temperatur rata-
rata sebesar 300C/km. Di perbatasan antara dua lempeng (di daerah penujaman)
harga laju aliran panas umumnya lebih besar dari harga rata-rata tersebut. Hal
ini menyebabkan gradien temperatur di daerah tersebut menjadi lebih besar dari
gradien tempetatur rata-rata, sehingga dapat mencapai 70-800C/km, bahkan di
suatu tempat di Lanzarote (Canary Island) besarnya gradien temperatur sangat
tinggi sekali hingga besarnya tidak lagi dinyatakan dalam 0C/km tetapi dalam
0C/cm.
Pada dasarnya sistem panas bumi terbentuk sebagai hasil perpindahan
panas dari suatu sumber panas ke sekelilingnya yang terjadi secara
konduksi dan secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi
melalui batuan, sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena
adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas. Perpindahan panas secara
konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung (bouyancy). Air karena gaya
gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk bergerak kebawah, akan
tetapi apabila air tersebut kontak dengan suatu sumber panas maka akan
terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi lebih tinggi dan air
menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas bergerak
ke atas dan air yang lebih dingin bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi
sirkulasi air atau arus konveksi.
Gambar 4.4. Perpindahan Panas Di Bawah Permukaan
Terjadinya sumber energi panas bumi di Indonesia serta karakteristiknya
dijelaskan oleh Budihardi (1998) sebagai berikut. Ada tiga lempengan yang
berinteraksi di Indonesia, yaitu lempeng Pasifik, lempeng India-Australia dan
lempeng Eurasia. Tumbukan yang terjadi antara ketiga lempeng tektonik
tersebut telah memberikan peranan yang sangat penting bagi terbentuknya
sumber energi panas bumi di Indonesia. Tumbukan antara lempeng India-
Australia di sebelah selatan dan lempeng Eurasia di sebelah utara
mengasilkan zona penunjaman (subduksi) di kedalaman 160 - 210 km di
bawah Pulau Jawa-Nusatenggara dan di kedalaman sekitar 100 km (Rocks et.
al, 1982) di bawah Pulau Sumatera. Hal ini menyebabkan proses magmatisasi di
bawah Pulau Sumatera lebih dangkal dibandingkan dengan di bawah Pulau Jawa
atau Nusatenggara. Karena perbedaan kedalaman jenis magma yang
dihasilkannya berbeda. Pada kedalaman yang lebih besar jenis magma yang
dihasilkan akan lebih bersifat basa dan lebih cair dengan kandungan gas
magmatik yang lebih tinggi sehingga menghasilkan erupsi gunung api yang
lebih kuat yang pada akhirnya akan menghasilkan endapan vulkanik yang lebih
tebal dan terhampar luas. Oleh karena itu, reservoir panas bumi di Pulau Jawa
umumnya lebih dalam dan menempati batuan volkanik, sedangkan reservoir
panas bumi di Sumatera terdapat di dalam batuan sedimen dan ditemukan pada
kedalaman yang lebih dangkal.
Lokasi keterdapatan energi geotermal berkaitan erat dengan posisi
tektoniknya. Sumber energi geotermal yang ada saat ini pada umumnya berada
di batas antar lempeng; di sepanjang busur magmatis; hotspot; rift dan;
pematang tengah samudra. Berdasarkan posisi tektonik tersebut dapat ditentukan
beberapa tipe sistem geotermal yang terdapat di alam, yaitu sistem Magmatic
hydrothermal; sistem Tectonics deep circulation; sistem Geopressured, dan;
sistem Magma Tap. Magmatic hydrothermal dan Magma Tap adalah sistem
geotermal yang melibatkan sumber panas langsung dari aktivitas gunung api,
sedangkan sistem Tectonics deep circulation dan Geopressured lebih
berhubungan dengan perpindahan energi dengan cara konduksi. Selain sistem
geotermal alami tersebut, juga terdapat sistem geotermal yang direkayasa seperti
Hot dry rock (HDR) dan Enhanced Geothermal System (EGS). Kedua tipe ini
melibatkan proses rekayasa sifat fisik batuan agar lebih ideal menjadi reservoar
geotermal melalui proses pembuatan rekahan secara hidrolik untuk
meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan.
Dari sudut pandang geologi, suatu sistem geotermal, khususnya sistem
geotermal yang alami harus memenuhi kriteria tertentu agar dapat dimanfaatkan
sebagai sumber energi terbarukan. Kriteria-kriteria tersebut diantaranya adalah:
adanya sumber panas; terdapatnya batuan reservoar yang baik dengan
permeabilitas tinggi; adanya batuan tudung (caprock) untuk menjaga tekanan;
adanya air sebagai medium pembawa energi panas, dan; memiliki mekanisme
recharging yang dapat diandalkan.
BAB V
KESIMPULAN
Geothermal didefinisikan sebagai panas yang berasal dari dalam bumi.
Sedangkan energi panas bumi adalah energi yang ditimbulkan oleh panas
tersebut. Panas bumi menghasilkan energi yang bersih (dari polusi) dan
berkesinambungan atau dapat diperbarui. Sumberdaya energi panas bumi dapat
ditemukan pada air dan batuan panas di dekat permukaan bumi sampai beberapa
kilometer di bawah permukaan. Bahkan jauh lebih dalam lagi sampai pada
sumber panas yang ekstrim dari batuan yang mencair atau magma. Untuk
menangkap panas bumi tersebut harus dilakukan pemboran sumur seperti yang
dilakukan pada sumur produksi minyakbumi. Sumur tersebut menangkap air
tanah yang terpanaskan, kemudian uap dan air panas dipisahkan. Uap air panas
dibersihkan dan dialirkan untuk memutar turbin. Air panas yang telah
dipisahkan dimasukkan kembali ke dalam reservoir melalui sumur injeksi yang
dapat membantu untuk menimbulkan lagi sumber uap.
Adanya material panas pada kedalaman beberapa ribu kilometer di
bawah permukaan bumi menyebabkan terjadinya aliran panas dari sumber panas
tersebut hingga ke pemukaan. Hal ini menyebabkan tejadinya perubahan
temperatur dari bawah hingga ke permukaan, dengan gradien temperatur rata-
rata sebesar 300C/km. Di perbatasan antara dua lempeng (di daerah penujaman)
harga laju aliran panas umumnya lebih besar dari harga rata-rata tersebut. Hal
ini menyebabkan gradien temperatur di daerah tersebut menjadi lebih besar dari
gradien tempetatur rata-rata, sehingga dapat mencapai 70-800C/km, bahkan di
suatu tempat di Lanzarote (Canary Island) besarnya gradien temperatur sangat
tinggi sekali hingga besarnya tidak lagi dinyatakan dalam 0C/km tetapi dalam
0C/cm.
Pada dasarnya sistem panas bumi terbentuk sebagai hasil perpindahan
panas dari suatu sumber panas ke sekelilingnya yang terjadi secara
konduksi dan secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi
melalui batuan, sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena
adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas. Perpindahan panas secara
konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung (bouyancy). Air karena gaya
gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk bergerak kebawah, akan
tetapi apabila air tersebut kontak dengan suatu sumber panas maka akan
terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi lebih tinggi dan air
menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas bergerak
ke atas dan air yang lebih dingin bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi
sirkulasi air atau arus konveksi.
Lokasi keterdapatan energi geotermal berkaitan erat dengan posisi
tektoniknya. Sumber energi geotermal yang ada saat ini pada umumnya berada
di batas antar lempeng; di sepanjang busur magmatis; hotspot; rift dan;
pematang tengah samudra. Berdasarkan posisi tektonik tersebut dapat ditentukan
beberapa tipe sistem geotermal yang terdapat di alam, yaitu sistem Magmatic
hydrothermal; sistem Tectonics deep circulation; sistem Geopressured, dan;
sistem Magma Tap. Magmatic hydrothermal dan Magma Tap adalah sistem
geotermal yang melibatkan sumber panas langsung dari aktivitas gunung api,
sedangkan sistem Tectonics deep circulation dan Geopressured lebih
berhubungan dengan perpindahan energi dengan cara konduksi. Selain sistem
geotermal alami tersebut, juga terdapat sistem geotermal yang direkayasa seperti
Hot dry rock (HDR) dan Enhanced Geothermal System (EGS). Kedua tipe ini
melibatkan proses rekayasa sifat fisik batuan agar lebih ideal menjadi reservoar
geotermal melalui proses pembuatan rekahan secara hidrolik untuk
meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan.
DAFTAR PUSTAKA
http://cs426ah.wordpress.com/2012/04/21/sifat-kemagnetan-dalam-
batuan/
http://psdg.bgl.esdm.go.id/index.php?
option=com_content&view=article&id=922:survei-aliran-panas-daerah-
panas-bumi-lainea-kabupaten-konawe-selatan-provinsi-sulawesi-
tenggara&catid=56:artikel-lapangan-psdg&Itemid=611
http://psdg.bgl.esdm.go.id/index.php?
option=com_content&view=article&id=432&Itemid=437
http://www.bgl.esdm.go.id/publication/index.php/dir/
article_download/410