Post on 17-Feb-2016
description
SISTEM PANAS BUMI
(Laporan Praktikum Eksplorasi Geothermal)
Oleh:
Virgian Rahmanda
1215051054
LABORATORIUM GEOFISIKA
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2015
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ....................................................................................................... i
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ....................................................................... 1
B. Tujuan Percobaan ................................................................... 1
II. TEORI DASAR
A. Definisi Sistem Panas bumi .................................................... 2
B. Jenis Sistem Panas bumi ......................................................... 2
C. Komponen Sistem Panas bumi ............................................... 2
D. Jenis Manisfestasi Panas bumi ............................................... 3
III. METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat Praktikum ...................................................................... 4
B. Diagram Alir .......................................................................... 4
IV. HASIL PRAKTIKUM DAN PEMBAHASAN
A. Data Pengamatan .................................................................... 5
B. Pembahasan ............................................................................ 6
V. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
i
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
Gambar 3.1 Diagram Alir .................................................................................... 3
Gambar 4.1 Hydrothermal reservoir Geothermal system ................................... 4
Gambar 4.2 Geopressured reservoir Geothermal system. .................................. 4
Gambar 4.3 Hot dry rock reservoir Geothermal system .................................... 6
Gambar 4.4 Magma reservoir Geothermal system .............................................. 6
Gambar 4.5 High terrain Geothermal system ..................................................... 6
Gambar 4.6 Low terrain reservoir Geothermal system ....................................... 7
ii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kata geothermal berasal dari bahasa yunani yaitu geo yang berarti
bumi dan therme yang berarti panas. Secara istilah, geothermal dapat
diartikan sebagai sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas,
uap air dan batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara
genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi dan
untuk pemanfaatannya diperlukan proses penambangan.
Ada beberapa sumber daya energi kategori Panas bumi yaitu
Hydrothermal Reservoir, Geopressured Reservoir, Hot Dry Rock Reservoir
dan Magma Reservoir. Namun jenis panas bumi yang paling berkembang dan
banyak dimanfaatkan adalah sistem Panas bumi hydrothermal (Suharno,
2010) Dari keempat reservoir tersebut, reservoir panas bumi yang paling
banyak dimanfaatkan hingga saat ini adalah reservoir dari sistim
hidrothermal, yaitu sistim panas bumi dimana reservoirnya mengandung uap,
air atau campuran keduanya, tergantung tekanan dan temperatur reservoirnya
Dari keempat jenis sumberdaya energi Panas bumi tersebut masing-
masing memiliki model sistem dan komponen penyusun sistem Panas bumi
yang berbeda. Oleh sebeb itu, untuk lebih mengetahui sistem Panas bumi dan
komponen penyusun sistem Panas bumi maka dilakukanlah praktikum ini.
B. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:
1. Mahasiswa mengetahui sistem Panas bumi
2. Mahasiswa mampu membedakan dan mengidentifikasi jenis sistem panas
bumi
3. Mahasiswa mampu mengidentifikasi komponen sistem Panas bumi
II. TEORI DASAR
A. Definisi Sistem Panas bumi
kedalaman beberapa kilometer di dalam kerak bumi (Hochstein, 1990).
Sistem panas bumi adalah suatu system konveksi air secara alamiah pada
kerak bumi bagian atas, yang pada ruang tertentu mentransfer panas dari
sumber panas (heat source) ke wadah panas (Parker, 1997).
Sistem Panas bumi dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa
parameter. Berdasarkan suhu rata-rata reservoir, sistem Panas bumi dibagi
menjadi tiga yaitu low temperature reservoir (T<125 oC), intermediate
temperature reservoir (T 125-225 oC), dan high temperature
reservoir (T>225 oC) (Hochstein, 1990).
B. Jenis Reservoir Panas bumi
Ada beberapa jenis reservoir panas bumi, yaitu reservoir hidrothermal
(hydrothermal reservoir), reservoir bertekanan tinggi (geopressured
reservoir), reservoir batuan panas kering (hot dry rock reservoir) dan
reservoir magma (magma reservoir). Dari keempat reservoir tersebut,
reservoir panas bumi yang paling banyak dimanfaatkan hingga saat ini adalah
reservoir dari sistim hidrothermal, yaitu sistim panas bumi dimana
reservoirnya mengandung uap, air atau campuran keduanya, tergantung
tekanan dan temperatur reservoirnya. Apabila temperatur reservoir lebih
rendah dari temperatur saturasi atau temperatur titik didih air pada tekanan
reservoir tersebut, maka maka fluida hanya terdiri dari satu fasa saja, yaitu
air. Apabila temperatur lebih tinggi dari temperatur saturasi atau temperatur
titik didih air pada tekanan reservoir tersebut, maka fluida hanya terdiri satu
fasa saja, yaitu uap.
Pada kondisi tersebut, uap disebut sebagai superheated steam. Apabila
tekanan dan temperatur reservoir sama dengan tekanan dan temperatur
saturasi air maka fluida terdiri dari dua fasa, yaitu campuran uap dan air
(Saptadji, 2009)
C. Komponen sistem Panas bumi
Suatu sistem panas bumi akan sempurna jika menuai persyaratan sebagai
berikut:
1. Memiliki sumber panas (heat source) berupa batuan plutonik, magma yang
telah dingin
2. Memiliki batuan berongga (porous ricks) atau reservoir tempat air panas
atau uap panas terjebak di dalamnya
3. Terdapat struktur geologi (patahan, perlipatan, collapse, rekahan dan
ketidakselarasan), yang merupakan sistem lolos air (permeable)
4. Memiliki lapisan penutup (capsrock), berupa batuan kedap air
(impermeable), biasanya terdiri dari batuan lempung.
5. Terdapat daerah resapan air (recharge area) dan siklus hidrologi, alirann
air di bawah permukaan yang cukup untuk pengisian cadangan reservoar.
(Suharno, 2013)
D. Manifestasi Panas Bumi
Keberadaan suatu sistem panas bumi biasanya dicirikan adanya manifestasi di
permukaan. Beberapa manifestasi tersebut adalah :
1. Mata air panas (hot springs)
Batuan dalam dapur magma dapat menyimpan panas hingga ribuan tahun.
Air tanah yang turun dan bersentuhan dengan magma akan terpanaskan
dan cenderungung naik ke permukaan melalui rekahan-rekahan pada
batuan dan membentuk sumber mata air panas.
2. Fumarola dan solfatara
Fumarola merupakan lubang asap tempat keluarnya gas-gas yang
dihasilkan oleh gunung api. Sedangkan solfatra ,erupkaan fumarola yang
mengularkan gas belerang (sulfur), seperti SO2, H2S dan S.
3. Geyser
Adalah air tanah yang tersembur keluar sebagai kolom uap dan air panas,
terbentuk oleh adanya celah yang terisi air dari kawah.
4. Uap tanah (steaming ground)
Di beberapa daerah lapangan panas bumi sering ditemukan tempat-tempat
yang mengeluarkan uap panas (steam) nampak keluar dari permukaan
tanah. Uap panas berasal dari suatu lapisan tipis dekat permukaan yang
mengandung air panas yang mempunyai suhu mendekati titik didihnya.
5. Lumpur Panas
Lumpur panas merupkaan manifestasi panas bumi di permukaan,
umumnya mengandung uap panas yang tidak terlalu banyak dan gas C02
yang tidak mudah menjadi cair (mengembun).
6. Kawah (crater)
Pada punncak atau daerah di sekitar puncak gunung api terdapat kawah,
yaitu suatu bentuk depresi berbentuk corong terbuka ke atas yang
merupakan tempat disemburkanya tepra gas dan lava.
7. Batuan Alterasi
Batuan alterasi terjadi karena proses interaksi antara batuan asal dan fluida
Panas bumi. Batuan alterasi terjadi karena beberapa faktor, antara lain
suhu, tekanan, jenis batuan, komposisi fluida, pH dan lamanya interaksi
(Suharno, 2013).
3
III. METODELOGI
A. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah
sebagai berikut :
1. Alat tulis
2. Kertas HVS
3. Model Jenis sistem Panas bumi
B. Diagram Alir Praktikum
Adapun diagram alir pada praktikum ini adalah sebagai berikut :
Gambar 3.1 Diagram Alir
Mulai
Identifikasi jenis sistem panas bumi pada model yang
diberikan
Selesai
Identifikasi komponen penyusun maisng-maisng sistem
Panas bumi
Menggambar kembali sistem panas bumi, dengan
komponennya
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Praktikum
Adapun data sistem panas bumi dari praktikum ini adalah sebagai berikut;
Gambar 4.1 Hydrothermal reservoir Geothermal system
Gambar 4.2 Geopressured reservoir Geothermal system
Gambar 4.3 Hot dry rock reservoir Geothermal system
Gambar 4.5 Low terrain Geothermal system
B. Pembahasan
Dalam praktikum kali ini praktikan diharuskan untuk mengidentifikasi
sistem panas bumi dengan komponennya. Sistem panas bumi yang dilakukan
identifikasi yaitu sistem panas bumi berdasarkan kategori sumberdaya energi
panas bumi, meliputi reservoir hidrothermal (hydrothermal reservoir),
reservoir bertekanan tinggi (geopressured reservoir), reservoir batuan panas
kering (hot dry rock reservoir) dan reservoir magma (magma reservoir).
Selain itu juga sistem panas bumi berdasarkan elevasinya yang teridiri dari
low terrain geothermal system dan high terrain geothermal system.
Pada jenis panas bumi hidrothermal (hydrothermal reservoir), sistim
panas bumi dimana reservoirnya mengandung uap, air atau campuran
keduanya, tergantung tekanan dan temperatur reservoirnya. Apabila
temperatur reservoir lebih rendah dari temperatur saturasi atau temperatur
titik didih air pada tekanan reservoir tersebut, maka maka fluida hanya terdiri
dari satu fasa saja, yaitu air. Apabila temperatur lebih tinggi dari temperatur
saturasi atau temperatur titik didih air pada tekanan reservoir tersebut, maka
fluida hanya terdiri satu fasa saja, yaitu uap. Apabila tekanan dan temperatur
reservoir sama dengan tekanan dan temperatur saturasi air maka fluida terdiri
dari dua fasa, yaitu campuran uap dan air. Komponen penyusun sistem panas
7
bumi hidrothermal meliputi; sumber panas, batuan berporos atau reservoir,
lapisan penutup, keberadaan struktur geologi dan daerah resapan air atau
aliran bawah permukaan. Pada gambar 4.1, reservoir hydrothermal, air
berasal dari permukaan akibat jatuh dari hujan. Air ini kemudian masuk
karena adanya perekahan batuan. Air tersebut terakumulasi di dalam
reservoir. Sumber panasnya berasal dari hasil intrusi magma akibat tumbukan
antar lempeng. Akibatnya panas dari magma tersebut dialirkan secara
konduksi melalui batuan hingga panasnya merambat ke reservoir. Pada
reservoir yang sudah berisi air, terjadilah arus konveksi sehingga
memanaskan semua air di dalam reservoir tersebut.
Sistem reservoir bertekanan tinggi (geopressured reservoir) pada
gambar 4.2, merupakan reservoir panas bumi yang lebih dalam daripada
reservoir hydrothermal. Reservoir ini beisi air panas yang mengandung
banyak sekali gas methane sehingga berada pada lingkungan yang gradien
tekanannya lebih besar daripada gradien hidrostatik. Berdasarkan studi
pustaka yang diperoleh ada beberapa percobaan dalam skala lab sudah
dilakukan yaitu dengan memproduksikan fluida tersebut ke permukaan.
Kemudian gas methane dipisahkan dari air panasnya. Gas methane dibakar
untuk memanasi air sehingga meningkatkan harga entalpi air. Pada komponen
sistem panas bumi ini ini mirip dengan sistem hidrokarbon yang ditemukan di
daerah pengendapan pantai. Berdasarkan komponen penyusunya secara
umum zona geopressured terdiri dari litologi pasir yang porous yang
tersaturasi dengan air asin dari tekanan dan temperature yang tinggi (terdapat
di pesisir pantai Louisiana dan offshore di selatan Texas). Sistem ini
terbentuk karena perpindahan panas yang terjebak oleh undercompacted clays
yang menjadi lapisan isolasi. Air yang berasal dari proses kompaksi dan
dehidrasi terakumulasi dalam lapisan pasir dan dengan segnifikan
meningkatkan cadangan fluida. Pengendapan laut merupakan bakal
pembentukan undercompacted clays yang berada di kedalaman 6500 hingga
10000 feet. Temperature yang terbentuk sekitar 290oC.
Reservoir batuan panas kering (hot dry rock reservoir) ini memiliki
kedalaman yang sangat dalam sehingga permeabilitasnya menjadi lebih kecil.
Sumber panasnya bisa berasal dari intrusi magma atau gradient geotermalnya.
Pada gambar 4.3 nampak bahwa sistem panas bumi ini tersusun dari batuan
impermeable yang bergabung dengan sumberpanas. Pada volume batuan
panas kering yang lebih besar terdapat pada kerak bumi dengan kedalaman
sekitar 50.000 feet, melebihi kemampuan pengeboran yang ada. Beberapa
sistem hot dry rock yang dangkal seperti yang terdapat di Maryaville,
Montana masih dalam tahapan penelitian. Karena tidak adanya air dalam
sistem ini, air harus di injeksikan saat pengeboran dan harus terdapat
perekahan batuan diantara beberapa lubang bor (hydraulic fracturing) dimana
air diinjeksikan dengan tekanan yang besar sehingga mengakibatkan rekahan
8
di reservoir. Hal ini diupayakan untuk meningkatkan permeabilitas
batuannya. Setelah diinjeksikan air, maka uap yang yang muncul ke
permukaan dapat digunakan untuk menggerakan turbin generator listirik.
Pada gambar 4.4 merupakan jenis Reservoir magma (magma reservoir).
Komponen dari sistem reservoir panas bumi ini merupakan sumberpanas
bumi yang paling besar yaitu magma, batuan leleh yang berada pada
kedalaman 3-10 km dan lebih dalam sehingga tidak mudah untuk di
eksploitasi. Temperatur yang dihasilkan yakni berkisar antara 700-1200oC.
Eksploitasi ini sangat berbahaya sehingga belum banyak dilakukan kajian.
Caranya adalah dengan mencari reservoir yang berisi magma pada kedalaman
yang relatif dangkal kemudian mengambil magma tersebut dari sebuah sumur
dan memanasi suatu heat exchanger.
Selain membahas dan mengidentifikasi sistem panas bumi berdasarkan
kategori sumber dayanya, jenis panas bumi berdasarkan elevasinya terdiri
dari dua jenis sistem panas bumi yaitu high terrain dan low terrain
geothermal system. High terrain geothermal system merupakan sistem panas
bumi yang terdapat pada daerah elevasi tinggi. Pada Gambar 4.6 dan 47
nampak yang membedakan dengan low terrain geothermal system selain
posisi upflow zone yang lebih tinggi karena berada di kawah dari sebuah
sistem vulkanik gunung api yaitu kondisi fluida Pada kondisi high terrain
merupakan fluida panas bumi yang mengalir secara lateral (outflow) dan
terencerkan dengan air permukaan, sedangkan untuk low terrain merupakan
fluida panas bumi yang langsung mengalir dari reservoir (upflow). Posisi dari
elemen panas bumi dari high terrain geothermal system sumber panas yang
berada di lapisan bawah permukaan akan terjadi transfer panas hingga
menuju puncak kawah, dan menghasilkan beberapa manifestasi seperti
solfatara. Zona recharge yang terdapat di sekitar kawah memiliki posisi yang
lebih tinggi dibandingkan dengan letak manifestasi lain kecuali solfatara.
Gambar 4.6 merupakan jenis sistem panas bumi low terrain sistem
berada pada elevasi yang relatif rendah dengan posisi zona recharge, zona
upflow dan outflow yang relatif datar, tidak terdapat perbedaan topografi yang
segnifikan dari ketiga zona tersebut. Pada sistem panas bumi low terrain,
sumber panas yang berada di lapisan paling bawah dari sistem tersebut
terdapat transfer panas dan massa dari sistem magmatik adanya sesar-sesar.
Setelah magma berada di reservoir, sumber panas tersebut akan memanaskan
fluida dan batuan plutonik disekitarnya sehingga terjadi proses konveksi.
Pada sistem low terrain terdapat water contact dengan air meteorik terhadap
sumber panas.
Dari beberapa jenis sistem panas bumi yang telah dibahas yang
membedakan masing-masing sistem panas bumi adalah jenis reservoirnya
yang dibagi menjadi meliputi reservoir hidrothermal (hydrothermal
reservoir), reservoir bertekanan tinggi (geopressured reservoir), reservoir
9
batuan panas kering (hot dry rock reservoir) dan reservoir magma (magma
reservoir serta sistem panas bumi berdasarkan ketinggian atau elevasinya
dibagi menjadi low terrain dan high terrain geothermal system.
Dalam pembentukan sistem panas bumi terdapat pengaruh kondisi
tektonik terhadap pembentukan sistem panas bumi karena sistem panas bumi
biasanya berada daerah busur vulkanik (volcanic arc) dari sistem tektonik
lempeng. Subduksi antar lempeng benua dan samudra menghasilkan suatu
proses peleburan magma dalam bentuk partial melting batuan mantel dan
magma mengalami diferensiasi pada saat perjalanan ke permukaan proses
tersebut membentuk kantong – kantong magma (silisic / basaltic) yang
berperan dalam pembentukan jalur gunungapi . Munculnya rentetan gunung
beserta aktivitas tektoniknya dijadikan sebagai model konseptual
pembentukan sistem panas bumi. Seperti yang ada di indonesia, berdasarkan
asosiasi terhadap tatanan geologi, sistem panas bumi di Indonesia dapat
dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu : vulkanik, vulkano – tektonik dan
Non-vulkanik. Dari jenis panas bumi terkait dengan kondisi tektonik dapat
mempengaruhi jenis batuan penyusun, tingkat permeabilitas dan topografi
terbentuknya sistem panas bumi.
10
V. KESIMPULAN
Adapun kesimpulan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
1. Berdasarkan kategori sumberdaya energi panas bumi, meliputi
reservoir hidrothermal (hydrothermal reservoir), reservoir bertekanan
tinggi (geopressured reservoir), reservoir batuan panas kering (hot dry
rock reservoir) dan reservoir magma (magma reservoir).
2. Sistem panas bumi berdasarkan ketinggian atau elevasinya dibagi
menjadi low terrain dan high terrain geothermal system.
3. Perbedaan dari segi aliran fluda panas bumi, pada sistem high terrain
fluida panas bumi yang mengalir secara lateral (outflow) dan
terencerkan dengan air permukaan, sedangkan untuk low terrain
merupakan fluida panas bumi yang langsung mengalir dari reservoir
(upflow).
4. Reservoir magma (magma reservoir) merupakan sumberpanas bumi
yang paling besar yaitu magma, namun masih sangat jarang dalam
pemanfaatanya.
5. Dalam pembentukan sistem panas bumi terdapat pengaruh kondisi
tektonik terhadap pembentukan sistem panas bumi, karena sistem
panas bumi biasanya berada daerah busur vulkanik (volcanic arc) dari
sistem tektonik lempeng.
DAFRTAR PUSTAKA
Hochstein, M. P., and Sudarman, S.,1993, geothermal resources of Sumatera:
Geothermics, v. 22, No.D, p.181-200
Browne, P.R.L,. 1998. Hydrothermal Alteration. Geothermal Institute The
University of Auckland.
Saptadji, Nenny., 2009. Karakterisasi Reservoir Panas Bumi. Training “Advanced
Geothermal Reservoir Engineering”, 6-17 Juli 2009. Institut Teknologi
Bandung
Suharno., 2013., Eksplorasi Geothermal. Bandar Lampung: Universitas Lampung