Top Banner
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
36

Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

Aug 11, 2015

Download

Documents

Almas Yuslim
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 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

Page 2: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 3: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 4: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 5: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 6: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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?

Page 7: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 8: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 9: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 10: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 11: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 12: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 13: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 14: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 15: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 16: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 17: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 18: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 19: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 20: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 21: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 22: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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

Page 23: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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.

Page 24: Eksplorasi Migas Dan Panas Bumi

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