![](https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg9DmTAwH300TZ7fzQwbp0eFuZQ9avrzFdeS85Otmks0XzwzwmLUEcE_RztNHLQr1dELNhfwoYZ-5yh3kLn5xU0tTnaVyLVAmR-WU8KCSiygVRVGJtKwN7BULzF2PNycWCd-XLgvDPg9Np1/s640/280px-NesjavellirPowerPlant_edit2.jpg)
Terbentuknya
daerah-daerah panas bumi yang memiliki temperatur tinggi mengacu
pada teori tektonik lempeng, dimana teori ini menjelaskan bahwa di bumi
terdapat pergerakan lempeng (crust).
Pergeseran lempeng ini yang menentukan karakteristik dari sumber-sumber energi
panas bumi yang ada. Untuk daerah panas bumi bertemperatur tinggi (lebih dari
180 ˚C) terdapat pada sistem magmatik volkanik aktif. Sistem magmatik volkanik
aktif umumnya berada disekitar pertemuan lempeng samudra dan benua. Disini
proses yang terjadi yaitu akibat adanya tumbukan antara lempeng samudra dan
lempeng benua, lempeng samudra menunjam ke bawah (subduksi) lempeng benua.
Temperatur yang tinggi di kerak bumi mengakibatkan lempeng samudra meleleh.
Densitas lelehan biasanya lebih rendah dari sumber asalnya sehingga lelehan
tersebut cenderung naik ke atas menjadi magma.
Sementara itu kandungan H2O yang tinggi pada batas antara
lempeng benua dan lempeng samudera memicu terjadinya partial melting yang mengakibatkan adanya fluida panas bumi. Fluida
panas bumi ini kemudian bergerak ke atas melewati kerak bumi sambil terus
bereaksi dengan batuan yang dilewatinya sehingga makin menambah komponen fluida
panas bumi tersebut. Ketika fluida ini semakin bergerak ke atas maka akan
mendidih dan mengeluarkan gelembung-gelembung gas di boiling zone. Disinilah terjadi pemisahan antara fase liquid dan
fase gas pada fluida panas bumi. Fluida gas ini akan lebih mudah menerobos
menuju permukaan bumi menjadi furnaroles
disekitar puncak dan lereng gunung api. Sisa fluida panas bumi yang masi di
dalam akan mengalir secara lateral dimana akan bercampur dengan air tanah dan
keluar di permukaan sebagai mata air (Suparno 2009). Gambaran
mengenai sistem panas bumi di suatu daerah biasanya dibuat dengan
memperlihatkan sedikitnya lima komponen yaitu sumber panas, reservoir dengan temperaturnya, sumber air
serta manifestasi panas bumi permukaan yang terdapat di daerah tersebut
(Saptadji 2001).
Gambar.
Pergerakan Lempeng Tektonik
Gambar. Sistem
Panas Bumi
Jenis-jenis
Energi dan Sistem Panas Bumi
Energi panasbumi diklasifikasikan
kedalam lima kategori. Energi dari sistim hidrotermal (hydrothermal system)
yang paling banyak dimanfaatkan karena pada sistim hidrotermal, pori-pori
batuan mengandung air atau uap, atau keduanya, dan reservoir umumnya letaknya
tidak terlalu dalam sehingga masih ekonomis untuk diusahakan. Berdasarkan pada
jenis fluida produksi dan jenis kandungan fluida utamanya, sistim hidrotermal
dibedakan menjadi dua, yaitu sistim satu fasa atau sistim dua fasa.
Gambar. Jenis-jenis Energi Panas Bumi
Pada sistim satu fasa, sistim umumnya berisi air yang mempunyai temperatur 90° - 180°C dan tidak
terjadi pendidihan bahkan selama eksploitasi. Contoh dari sistim ini adalah
lapangan panasbumi di Tianjin (Cina) dan Waiwera (Selandia Baru).
Ada dua jenis
sistim dua fasa, yaitu:
1. Sistim dominasi uap atau vapour dominated system, yaitu
sistim panasbumi di mana sumur-sumurnya memproduksikan uap kering atau uap
basah karena rongga-rongga batuan reservoirnya sebagian besar berisi uap panas.
Dalam sistim dominasi uap, diperkirakan uap mengisi rongga-rongga, saluran
terbuka atau rekahan-rekahan, sedangkan air mengisi pori-pori batuan. Karena
jumlah air yang terkandung di dalam pori-pori relatif sedikit, maka saturasi
air mungkin sama atau hanya sedikit lebih besar dari saturasi air konat (Swc)
sehingga air terperangkap dalam pori-pori batuan dan tidak bergerak.
2. Sistim dominasi air atau water dominated
system yaitu sistim panasbumi dimana sumur-sumurnya menghasilkan
fluida dua fasa berupa campuran uap air. Dalam sistim dominasi air,
diperkirakan air mengisi rongga-rongga, saluran terbuka atau rekahan-rekahan.
Lapangan Awibengkok termasuk kedalam jenis ini, karena sumur-sumur umumnya
menghasilkan uap dan air. Pada sistim dominasi air, baik tekanan maupun
temperatur tidak konstant terhadap kedalaman.
Dibandingkan
dengan temperatur reservoir minyak, temperatur reservoir panasbumi relatif
sangat tinggi, bisa mencapai 350°C. Berdasarkan pada besarnya
temperatur, Hochstein (1990) membedakan sistim panasbumi menjadi tiga, yaitu:
1.Sistim panasbumi bertemperatur
rendah, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida dengan
temperatur lebih kecil dari 125°C.
2.Sistim/reservoir bertemperatur
sedang, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur
antara 125°C dan 225°C.
3.Sistim/reservoir bertemperatur
tinggi, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur
diatas 225°C.
Sistim panasbumi seringkali juga
diklasifikasikan berdasarkan entalpi fluida yaitu sistim entalpi rendah, sedang
dan tinggi. Kriteria yang digunakan sebagai dasar klasifikasi pada kenyataannya
tidak berdasarkan pada harga entalphi, akan tetapi berdasarkan pada temperatur
mengingat entalphi adalah fungsi dari temperatur.
Geothermal
di Indonesia
Gambar. Persebaran Potensi Panas Bumi di Indonesia
(ESDM 2008)
Posisi
Indonesia yang tepat berada di batas antara lempeng Eurasia, Indo-Australia dan
Pasifik mengakibatkan Indonesia termasuk daerah yang mempunyai sistem magmatik
volkanik aktif. Hal ini terbukti dari 128 gunung berapi aktif yang tersebar di
seluruh Indonesia (Zen 2008).
Setelah dilakukan survey pendahuluan terkait dengan potensi geothermal di 256
daerah didapatkan kandungan energi geothermal di Indonesia senilai 27.601 MWe
atau terbesar di dunia. Namun baru 1042 MWe yang telah diproduksi dari energi
geothermal tersebut (ESDM 2008).
Tabel. Potensi Panas Bumi Indonesia Tahun 2008
(ESDM, 2008)
Pemanfaatan
Panas Bumi
Secara
umum pemanfaatan energi geothermal terbagi menjadi tiga yaitu untuk
menggerakkan pembangkit listrik, penggunaan secara langsung (direct use) dan pemanasan /pendinginan
bangunan dengan pompa-pompa panas geothermal. Energi listrik yang dihasilkan
dari memanfaatkan energi geothermal diperoleh dengan menggunakan peralatan
turbin uap dan generator. Uap dari geothermal digunakan untuk memutarkan turbin
untuk menghasilkan energi listrik. Untuk penggunaan langsung yaitu air panas
dari sumber geothermal mampu menyediakan panas untuk kegiatan industri, rumah
kaca pengeringan hasil panen, pemanas ruangan, balneology (pengobatan) atau mencairkan salju pada negara-negara
yang beriklim dingin. Penggunaan langsung disini dengan cara mengalirkan uap
panas dengan sistem mekanik berupa pemompaan dengan pipa-pipa, pengatur panas
dan pengontrol-pengontrol kemudian dialirkan ke tempat yang menggunakannya.
Biasanya pemanfaatan secara langsung ini suhu yang dipakai adalah 50˚C-150˚C.
Untuk Indonesia pemanfaatan yang ada masih sebatas pada pemanfaatan sebagai
energi listrik dan untuk area hot springs
sebagai pariwisata (Sumintadiredja 2005).
Penentuan
Potensi Panas Bumi
Adanya
sumberdaya geothermal di bawah permukaan terkadang ditunjukkan dengan adanya
manifestasi permukaan sebagai akibat dari adanya energi dari dalam bumi yang
keluar. Manifestasi permukaan adalah tanda-tanda alam yang nampak di permukaan
tanah sebagai petunjuk awal adanya aktifitas
panas bumi di bawah permukaan bumi. Manifestasi
panas bumi ini dapat berupa tanah hangat (warm ground), permukaan tanah beruap, mata air panas atau hangat,
telaga air panas, fumarole, geyser, kubangan lumpur panas, silika sinter,
batuan yang mengalami alterasi (Saptadji 2001). Karakteristik
kondisi geomorfologi juga menandakan adanya sumberdaya geothermal di dalam
permukaan. Adanya patahan di daerah vulkanisme tua dapat dijadikan indikator
tersebut (Utama dkk.
2012). Selain itu, besarnya potensi cadangan suatu lapangan
panas bumi dapat digambarkan dengan beberapa parameter reservoir seperti
temperatur, tekanan, dan entalpi yang merepresentasikan energi termal yang
terkandung di dalam fluida reservoir tersebut (Singarimbun dkk. 2011).
1. Tanah Hangat
Adanya sumber daya panasbumi di bawah permukaan dapat
ditunjukkan antara lain dari adanya tanah yang mempunyai temperatur lebih tinggi
dari temperatur tanah disekitarnya. Hal ini terjadi karena adanya perpindahan
panas secara konduksi dari batuan bawah permukaan ke batuan permukaan.
Berdasarkan besarnya gradien temperatur, area di bumi dibagi menjadi area tidak
panas dan area panas (thermal area).
Suatu area diklasifikasikan sebagai area tidak panas apabila gradien temperatur
di area tersebut sekitar 10-40°C/km. Sedangkan area panas terdapat area semi
thermal dan area hyperthermal. Area semi thermal, yaitu area yang mempunyai
gradien temperatur sekitar 70-80°C/km. Area hyperthermal, yaitu area yang
mempunyai gradien temperatur sangat tinggi. Contohnya adalah di Lanzarote
(Canary Island) besarnya gradien temperatur sangat tinggi sekali hingga
besarnya tidak lagi dinyatakan dalam °C/km tetapi dalam °C/cm.
2. Permukaan Tanah Beruap
Di beberapa daerah terdapat tempat-tempat di mana uap
panas (steam) nampak keluar dari
permukaan tanah. Jenis manifestasi panasbumi ini disebut steaming ground.
Diperkirakan uap panas tersebut berasal dari suatu lapisan tipis dekat
permukaan yang mengandung air panas yang mempunyai temperatur sama atau lebih
besar dari titik didihnya (boiling point). Besarnya temperatur di permukaan
sangat tergantung dari laju aliran uap (steam
flux).
3. Mata Air Panas atau Hangat
Mata air panas/hangat ini terbentuk karena adanya aliran
air panas/hangat dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan. Istilah
“hangat” digunakan bila temperatur air lebih kecil dari 50°C dan istilah
“panas” digunakan bila temperatur air lebih besar dari 50°C. Mata air panas
yang bersifat asam biasanya merupakan manifestasi permukaan dari suatu sistim
panasbumi yang didominasi uap. Sedangkan mata air panas yang bersifat netral
biasanya merupakan manifestasi permukaan dari suatu sistim panasbumi yang
didominasi air. Mata air panas yang bersifat netral, yang merupakan manifestasi
permukaan dari sistim dominasi air, umumnya jenuh dengan silika. Apabila laju
aliran air panas tidak terlalu besar umumnya di sekitar mata air panas tersebut
terbenntuk teras-teras silika yang berwarna keperakan (silica sinter terraces
atau sinter platforms). Bila air panas banyak mengandung Carbonate maka akan
terbentuk teras-teras travertine (travertine terrace). Namun di beberapa
daerah, yaitu di kaki gunung, terdapat mata air panas yang bersifat netral yang
merupakan manifestasi permukaan dari suatu sistim panasbumi dominasi uap.
4. Kolam Air Panas
Kolam air panas ini terbentuk karena adanya aliran air
panas dari bawah permukaan melalui rekahan-rekahan batuan. Bila air tersebut
berasal dari reservoar panasbumi maka air tersebut hampir selalu bersifat
netral. Disamping itu air tersebut umumnya jemih dan berwarna kebiruan. Bila
air tersebut berasal dari air tanah yang menjadi panas karena pemanasan oleh
uap panas maka air yang terdapat di dalam kolam air panas umumnya bersifat
asam. Sifat asam ini disebabkan karena tejadinya oksidasi H2 didalam
uap panas. Kolam air panas yang bersifat asam (acid pools) umumnya berlumpur dan kehijau-hijauan. Kolam air panas
yang bersifat asam mungkin saja terdapat diatas suatu reservoar air panas. Jika
luas permukaan dari kolam air panas ini lebih dari 100m2 biasanya
disebut telaga air panas.
Gambar.
Kolam Air Panas
5. Fumarole
Fumarole
adalah lubang kecil yang memancarkan nap panas kering (dry steam) atau uap
panas yang mengandung butiran-butiran air (wet steam). Apabila uap tersebut
mengandung gas H2S maka manifestasi permukaan tersebut disebut
solfatar. Fumarole yang memancarkan uap dengan kecepatan tinggi kadang-kadang
juga dijumpai di daerah tempat terdapatnya sistim dominasi uap. Uap tersebut
mungkin mengandung S02 yang hanya stabil pada temperatur yang sangat
tinggi (>500°C). Fumarole yang memancarkan uap dengan kandungan asam boric
tinggi umumnya disebut soffioni.
6. Geyser
Geyser didefinisikan sebagai mata air panas yang
menyembur ke udara secara intermitent (pada selang waktu tak tentu) dengan
ketinggian air sangat beraneka ragam, yaitu dari kurang dari satu meter hingga
ratusan meter. Geyser merupakan manifestasi permukaan dari sistim dominasi air.
Gambar.
Geyser
7. Kubangan Lumpur Panas
Kubangan
lumpur panas umumnya mengandung non-condensible gas (CO2) dengan
sejumlah kecil uap panas. Lumpur terdapat dalam keadaan cair karena kondensasi
uap panas. Sedangkan letupan-letupan yang tejadi adalah karena pancaran C02.
Gambar.
Kubangan Lumpur
8. Silika Sinter
Silika sinter adalah endapan silika di permukaan yang
berwarna keperakan. Umumnya dijumpai disekitar mata air panas dan lubang geyser
yang menyemburkan air yang besifat netral. Apabila laju aliran air panas tidak
terlalu besar umumnya disekitar mata air panas tersebut terbentuk teras-teras
silika yang berwarna keperakan (silica sinter teraces atau sinter platforms).
Silika sinter merupakan manifestasi pernukaan dari sistim panasbumi yang
didominasi air.
Gambar.
Silika Sinter
9. Batuan Yang Mengalami Alterasi
Alterasi hidrothermal merupakan proses yang terjadi
akibat adanya reaksi antara batuan asal dengan fluida panasbumi. Batuan hasil
alterasi hidrotermal tergantung pada beberapa faktor, tetapi yang utama adalah
temperatur, tekanan, jenis batuan asal, komposisi fuida (hususnya pH) dan
lamanya reaksi. Mineral hidrothermal yang dihasilkan di zona permukaan biasanya
adalah kaolin, alutlite, sulphur, residue silika dan gypsum.
10. Geomorfologi
Geomorfologi adalah kajian
yang menguraikan tentang bentuk lahan yang menyusun permukaan bumi baik di atas
maupun di bawah permukaan laut, proses-proses yang menyebabkan pembentukannya
dan menyelidiki hubungan antara bentuk lahan dengan proses tersebut dalam
tatanan keruangannya (Lihawa 2009). Aspek-aspek dalam geomorfologi (Verstappen 1983) meliputi:
1. Aspek
morfologi, dimana mencakup ukuran-ukuran dan bentuk unsur-unsur penyusun bentuk
lahan.
2. Aspek
Morfogenesa, dimana asal usul pembentukan lahan dan perkembangannya. Proses ini
dapat dibedakan berdasarkan tenaga geomorfologi pembentuk bentuk lahan.
Proses-proses tersebut membentuk konfigurasi bentuk permukaan bumi yang
berbeda-beda.
3. Aspek
Morfo-kronologi, dimana urutan bentuk lahan yang ada di permukaan bumi sebagai
hasil proses geomorfologi.
4. Aspek
Morfo-asosiasi, dimana merupakan kaitan antara bentuk lahan satu dengan bentuk
lahan lainnyadalam susunan keruangan dan sebarannya di permukaan bumi.
Morfo-asosiasi ini sangat penting karena bentuk lahan yang ada di permukaan
bumi pembentukannya sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor antara lain topografi, iklim, batuan, proses, vegetasi,
organisme dan waktu.
Ketinggian, sudut kemiringan (slope
angle) dan aspek kemiringan (slope
aspect) adalah variabel-variabel yang sering digunakan dalam menentukan
orientasi lokal dari suatu landscape (Walsh
dkk. 1997).
Beberapa metode yang digunakan
dalam penentuan estimasi potensi panas bumi adalah metode estimasi volumetrik
dan metode estimasi simulasi numerik. Metoda estimasi volumetrik dibagi
menjadi metode perbandingan dan model
lumped parameter. Metode
perbandingan, yaitu menyetarakan suatu daerah panas bumi baru yang belum
diketahui potensinya dengan lapangan yang diketahui berpotensi, dimana keduanya
memiliki kemiripan kondisi geologi. Metoda ini digunakan untuk menghitung
potensi energi panas bumi dengan klasifikasi sumber daya spekulatif. Model lumped parameter, didasarkan
pada anggapan bahwa reservoir panas bumi berupa bentuk kotak sehingga
perhitungan volume = luas sebaran x
ketebalan; dengan syarat bahwa : (a) kandungan energi panas dalam bentuk
fluida berada dalam batuan; dan (b) kandungan massa fluida terdapat dalam
resrvoir. Metode ini digunakan untuk menghitung potensi energi panas bumi
dengan kategori sumber daya hipotesis, cadangan terduga, mungkin dan terbukti.
Sedangkan metode estimasi simulasi
numerik digunakan pada kondisi dimana pada suatu lapangan panas bumi
telah tersedia beberapa sumur eksplorasi dengan semburan fluida panas. Data
sumur dibuat simulasi, yang selanjutnya digambar dalam sistem kisi (grid)
dan bentuk tiga dimensi. Dengan metode ini dapat dihitung potensi cadangan
terbukti dari suatu reservoir, termasuk umur, optimasi produksi dan sistem
distribusi panasnya (Saptadji 2001).
Menurut
Badan Standardisasi Nasional (1998) estimasi potensi geothermal didasarkan pada
kajian ilmu geologi, geokimia, geofisika dan teknik reservoar. Kajian geologi
ditekankan pada sistem, vulkanis, struktur geologi, umur batuan, jenis dan tipe
batuan ubahan dalam kaitannya dengan sistem panas bumi. Kajian geokimia
ditekankan pada tipe dan tingkat maturasi air, asal mula air panas, model
hidrologi dan sistem fluidanya. Kajian geofisika menghasilkan parameter fisis
batuan dan struktur bawah permukaan dari sistem panas bumi. Kajian teknik
reservoar menghasilkan fase teknik yang mendefinisikan klasifikasi cadangan
termasuk sifat fisis batuan dan fluida serta pemindahan fluida dari reservoar.
Dari banyaknya kajian yang ada juga memerlukan sistem yang mampu
mengintegrasikan antara hasil kajian satu dengan lainnya sehingga nantinya
dapat diketahui mengenai penyebaran batuan, struktur geologi, daerah alterasi
hidrotermal, geometri cadangan panas bumi, hidrologi, sistem panas bumi,
temperature reservoir, potensi sumber daya serta potensi listriknya.