Laboratorium Vulkanologi 2014

BAB I

PENDAHULUANI.1Latar BelakangEnergi geothermal adalah salah satu jenis energi yang tidak diketahui oleh kebanyakan orang sebagai sumber daya alternatif. Menurut bahasa, geothermal berasal dari kata Yunani "geo" dan "Therme" berarti geothermal (panas bumi). Bagian dalam Bumi terdiri dari batuan cair dan pemanfaatan energi panas bumi dilakukan dengan menangkap panas di bawah kerak bumi untuk menjadikannya sebagai sumber daya.Sekarang ini di Indonesia sedang disuhakan meningkatkan potensi dari energi panas bumi. Karena cadangan panas bumi di Indonesia sangat besar dan hanya baru beberapa yang telah di produksi sebagai energi panas bumi. I. 2 Maksud dan TujuanSelain sebagai sumber daya, energi panas bumi dapat dimanfaatkan untuk sarana lain pula. Karena dengan adanya panas bumi, ada sumber air panas alam di seluruh dunia dan banyak orang menikmati air hangat dan efek penyembuhannya. Air dari panas bumi juga dapat dimanfaatkan untuk kepentingan pertumbuhan produk pertanian dalam rumah kaca pada iklim dingin atau musim es. Air panas bumi dapat dimanfaatkan untuk membuat pemanas ruangan di gedung-gedung atau bahkan untuk menjaga jalan-jalan dan trotoar cukup hangat untuk mencegah licin akibat pembekuan (pada wilayah tertentu). Beberapa kota telah benar-benar menggunakan energi panas bumi dengan cara unik tersendiri.I. 3Dasar TeoriSistem panasbumi dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa parameter. Berdasarkan suhu rata-rata reservoir, sistem panasbumi dibagi menjadi tiga yaitulow temperature reservoir(T225oC) (Hochstein, 1990).1.1Sistem Temperatur RendahSistem temperatur rendah terbagi menjadi :- Akuifer Cekungan Sedimen (Aquifers in sedimentary basin) Pada sistem ini akuifer/reservoirdapat meliputi daerah yang luas (500km2atau lebih). Fluidanya bersifat stagnan/tidak bergerak, biasanya termineralisasi dan saline (marine pore fluids). Perpindahan panasnya secara konduktif, dan suhu akuifer dikontrol olehterrestrial heat flux, konduktivitas panas batuan dan kedalaman akuifer, dengan kisaran suhureservoirbiasanya 60-75oC. Contoh dari system ini misalnya di Panonian Basin (Hungaria), Aquitaine Basin (Prancis), Wyoming Sedimentary Basin (USA)- Akuifer Dasar Dibawah Cekungan Sedimen (Basement aquifer beneath sedimentary basins) Merupakan akuifer dengan permeabilitas tinggi yang berada pada basement yang tertutup oleh sekuen batuan sedimen dengan permeabilitas rendah. Yang biasanya terjadi adalahforced convectiondi mana fluida bergerak dari tengah ke tepi cekungan. Suhu reservoir biasanya berkisar 50-65oC. System ini terdapat di cina, Italia, swiss, dan amerika- Sistem Mataair panas (Warm spring systems) Sistem ini umum dijumpai di kaki-kaki gunung, yang berasosiasi dengandeep reaching fractureberpermeabilitas tinggi. Panas berasal dariterrestrial heat flowyang dipindahkan secaraforced convection. Suhu 60-80oC- Sistem Tekanan (Geopressured systems) Sistem ini terdapat pada bagian dalam dari cekungan sedimen. Akibat pengendapan cepat dan pembentukan sesar listrik, pada beberapa bagian cekungan akan terbentuk penudung sehingga menghasilkan tekanan litostatik. Panas terbentuk karena adanyapressure gradientsmenghasilkananomalous temperature. Suhu pada sistem ini dapat mencapai 100-120oC (pada kedalaman 2-3 km).1.2 Sistem Temperatur Menengah (Intermediate temperature system) Perpindahan panasnya biasanya konvektif denganreservoirjenuh air, kehilangan panas alamiah (natural heat loss) biasanya cukup besar (3-30MWt). Bila tranfer panas padareservoir>10 MWt dan dijumpai manifestasiboiling spring, maka fluida dapat diproduksi langsung dari mataair tersebut. Sumber panas berupa intrusi dalam atauhot upper crust(kerak bagian atas yang panas). Contohnya Cisolok-Cisukarame, Citaman-Banten, Aluto Lagano (Ethiopia), El Tatio (Cili).1.3 Sistem Temperatur Tinggi (High temperature system) Sistem ini hanya terdapat dalam tatanan tektonik lempengactive plate margin, yang umumnya berasosiasi dengan vulkanisme dan deformasi kerak bumi. Contoh jenis sistem ini adalah di New Zealand, Filipina,Jepang, Amerika Latin, Afrika dan Indonesia. Sistem ini terbagi menjadi :1.3.1 Sistem Air Panas (hot water systems)- pada medan datar Sebagian besar panas yang mengalami perpindahan di dalam sistem dikeluarkan kepermukaan.Reservoiryang produktif berada di bawah zona manifestasi permukaan, dan pengendapan mineral hidrotermal umumnya terjadi pada bagian atasreservoirdan pada bagian sistem di mana fluida panas bertemu dengan air permukaan yang dingin. Contohnya diWairakei (NZ).- pada medan terjal Perbedaan utama denganhot water systempada medan datar adalah pola aliran fluidanya (ingat gradien hidrologi, lihat gambar). Pengeluaran panas alamiah umumnya terjadi melalui mekanisme concealed lateral outflow (semacamseepagepada zona lateral). Pada sistem ini biasanya terdapat uap (minor) hasil evaporasi pada bagian atasreservoiryaitu kondensasi uap dan oksidasi H2S yang menghasilkan kondensat asam, dan batuan yang terdapat di atasreservoirutama umumnya teralterasi oleh aktivitas uap tersebut.1.3.2 Sistem air Asin (Hot brine systems)Brinepada sistem ini kemungkinan terbentuk dari konveksi air padahot water systemyang melarutkan evaporit, atau juga adanyahypersaline brineyang mengalamiadvective rise. Pada sistem ini suhureservoirumumnya tinggi (di Salton Sea, Utah mencapai 300oC), dengan transfer panas secara konduktif danheat lossrelatif kecil (< 30 MWt). Karena fluidanya bersifat salin, maka sangat korosif. Contoh sistem ini antara lain Salton Sea, Cesano (Italia), Milos (Yunani)Two phase systemsPada sistem ini permeabilitas batuan di dalam dan di luarreservoirrelatif lebih rendah darihot water system, dan sering menurunnya permeabilitas vertikal, saturasi dan entalpi fluidanya juga turun. Contoh dari sistem ini adalah Dieng, Lahendong (Sulut), Tongonan (Filipina), Ohaaki (NZ), Krafla (Islandia) dan Olkaria (Kenya).1.3.3 Sistem Dominasi Uap Air (Vapor-dominated systems) Keterdapatan sistem ini termasuk langka di dunia. Dapat terbentuk apabilanatural rechargesangat kecil karena permeabilitas di luarreservoirrendah. Umumnya pada bagian atasreservoirterbentuk lapisan kondensat yang tebal, di mana bagian atas kondensat bersifat asam.Heat losslebih kecil dibandingkanhot water systempada ukuran yang sama. Contoh dari sistem ini antara lain Kamojang, Darajat (Garut), The Geyser (USA), Lardrello (Italia), Matsukawa (Jepang) dan Ketetahi (NZ)1.3.4 Sistem Panasbumi Gunungapi (Volcanic geothermal system) Ciri khas dari sistem ini adalah adanya kondensat tebal di atasreservoirdengan kandungan gas vulkanik yang reaktif misalnya HF dan HCl. System ini sering dikatagorikan dalam sesumber yang sub-ekonomis. Contoh model sistem ini terdapat di Tangkuban Parahu, Sibayak, Pinatubo (Filipina), Nevado del Ruiz (Kolombia), Tatun (Taiwan). Sistem panasbumi seringkali juga diklasifikasikan berdasarkan entalpi fluida yaitu sistem entalpi rendah, sedang dan tinggi.Kriteria yang digunakan sebagai dasar klasifikasi pada kenyataannya tidak berdasarkan pada harga entalpi, akan tetapi berdasarkan pada temperatur mengingat entalpi adalah fungsi dari temperaturBAB II

ISI

Panas bumiyaitu panas didalam bumi yang diakomodasi oleh adanya material panas dengan kedalaman beberapa ribu kilometer di bawah permukaan yang menyebabkan terjadinya aliran panas dari sumber tersebut hingga ke permukaan.

Sumber energi panas bumi merupakansebuah sumberenergipanas yang terdapat dan terbentuk di dalamkerak Bumi. Menurut Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panas Bumi,Panas Bumiadalah 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.

Sistem panas bumi ialah terminologi yang digunakan untuk berbagai hal tentang sistem air-batuan dalam temperatur tinggi di laboratorium atau lapangan (Santoso, 2004).

Daerah panas bumi (geothermal area) atau medan panas bumi (geothermal field) ialah daerah dipermukaan bumi dalam batas tertentu dimana terdapat energi panas bumi dalam suatu kondisi hidrologi-batuan tertentu (Santoso, 2004).

Komponen utama pembentuk suatu sistem panasbumi (Dwikorianto, 2006) adalah:

1. Sumber panas (heat source)

2. Batuan reservoir (permeable rock)

3. Batuan penutup (cap rock)

4. Serta aliran fluida (fluida circulation)Proses perpindahan panas melibatkan perpindahan fluida termal, yaitu batuan yang meleleh dan gas-gas panas (pada kasus sistem volkanik), air panas, hot brines, uap, dan gas-gas lain (pada kasus sistem geotermal). Pada masing-masing kasus, partikel-partikel fluida bergerak dengan kekuatan bouyancy dan perpindahan panas dari suatu daerah di dekat suatu sumber panas menuju permukaan (discharge area). Dalam perjalanannya, fluida termal dapat tersimpan di suatureservoir yang berada di suatu sumber panas dan daerah tampungan panas untuk beberapa waktu lamanya. Panas dari dalam bumi di pindahkan ke permukaan bumi, dan seluruh permukaan bumi merupakan heat sink dari energi panas tersebut. Meskipun demikian, di beberapa lokasi dapat menjadi tempat dimana energi panas ini dapat terkonsentrasi dan berjumlah sangat besar atau setidaknya melebihi jumlah energi panas rata-rata di tempat lain. Contoh dimana energi panas ini dapat keluar dan terkonsentrasi di suatu tempat dengan jumlah besar adalah gunung api atau sistem panas bumi. Suatu gunung api menjadi tempat terkonsentrasinya energi panas yang keluar yang sifatnya intermiten, dan sewaktu-waktu dapat dilepaskan pada saat letusan gunung api. Sedangkan suatu sistem panas bumi dapat menjadi tempat terkonsentrasinya energi panas yang keluar yang sifatnya kontinyu. Energi panas yang ditransfer keluar ke permukaan bumi juga dapat menyebar (diffuse) atau tidak terkonsentrasi di suatu lokasi, misalnya pada kasus peluruhan radioaktif yang terkandung dalam suatu batuan.

Gambar 1.1 Komponen sistem panas bumi (http://alinanggini35.blogspot.com/)

Sumber panas alamiSumber panas suatu daerah panasbumi adalah intrusi magma ke dalam kerak bumi yang memiliki temperatur 600-900oC pada kedalaman sekitar 7-15 km dari permukaan bumi. Panas dari intrusi magma ini dihantarkan secara konduktif oleh batuan menuju akuifer, untuk selanjutnya dihantarkan secara konvektif oleh fluida dalam akuifer. Karena itu, daerah panasbumi umumnya berlokasi di sekitar daerah vulkanis (gunung berapi). Di Indonesia, daerah produktif maupun potensial panasbumi terletak di sepanjang zona subduksi dan gunung berapi.Secara singkat sistem geothermal yang umum adalah sistem hidrotermal. Komponen utama sistem panas bumi hidrotermal adalah sumber panas, reservoir, daerah luahan (discharge) dan daerah resapan (recharge)

Sistem panas bumi di Indoesia umumnya merupakan sistim hidrothermal yang mempunyai temperatur tinggi (>225C), hanya beberapa diantaranya yang mempunyai temperatur sedang (150- 225C). 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 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 bergerak ke bawah, 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. Adanya suatu sistim hidrotermal di bawah permukaan sering kali ditunjukkan oleh adanya manifestasi panasbumi di permukaan (geothermal surface manifestation), seperti mata air panas, kubangan lumpur panas (mud pools), geyser dan manifestasi panasbumi lainnya, dimana beberapa diantaranya, yaitu mata air panas, kolam air panas sering dimanfaatkan oleh masyarakat setempat untuk mandi, berendam, mencuci, masak dll. Manifestasi panasbumi di permukaan diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari bawah permukaan atau karena adanya rekahan-rekahan yang memungkinkan fluida panasbumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan

Dibandingkan dengan temperatur reservoir minyak, temperatur reservoir panasbumi relatif sangat tinggi, bisa mencapai 350C. 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 125C. 2.

Sistim/reservoir bertemperatur sedang, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur antara 125C dan 225C. 3. Sistim/reservoir bertemperatur tinggi, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur diatas 225CSuplai air yang cukupPada awalnya, para ahli geologi menduga bahwa sumber air (fluida) panasbumi berasal dari air magmatik, yaitu air yang dilepaskan dari magma cair ketika tekanannya berkurang. Namun dengan ditemukannya aplikasi teknik isotop alam dalam panasbumi telah membuktikan bahwa sumber fluida tersebut adalah air meteorik (air hujan), hanya sebagian kecil daerah panasbumi yang sumber fluidanya berasal dari air magmatik. Air meteorik tersebut masuk ke dalam reservoir melalui patahan dan dipanasi oleh batuan melaui proses konduktif dan konvektif. Jika suatu reservoir panasbumi dieksploitasi, maka ketersediaan suplai air harus diperhatikan agar produksi dapat berkelanjutan. AkuiferAkuifer adalah suatu formasi geologis yang dapat menyimpan air. Batuan permeabel merupakan media yang baik untuk menyimpan air. Reservoir panasbumi berupa akuifer dengan batuan permeabel yang berbeda-beda. Sistem reservoir dengan sifat permeabilitas yang tinggi akan menghasilkan uap dari sumur yang dapat memproduksi paling sedikit 20 ton/jam, bahkan beberapa sumur panasbumi dapat memproduksi uap hingga ratusan ton/jam. Contoh berbagai jenis batuan reservoir yang dapat menghasilkan produksi uap yang baik antara lain batuangreywackeipada lapangan Geyser (Amerika Serikat), batuan karbonat pada Larderello (Italia),ignimbritepada Wairakei (Selandia Baru) dan tufa vulkanik pada Cerro Prieto (Meksiko).Batuan penutup (cap rock)Batuan penutup merupakan batuan dengan permeabilitas yang rendah yang menyebabkan fluida tidak dapat menembusnya, kecuali melalui patahan yang ada. Contoh jenis batuan penutup (cap rock) pada berbagai lapangan panasbumi seperti formasiflyscdi Larderello, formasilucustrine hukadi Wairakei dandeltaic claydi Cerro Prieto. Dengan persyaratan penampakan geologis tersebut energi panasbumi dapat diproduksi hingga 50 tahun atau lebih.Secara singkat sirkulasi fluida dalam sistem panasbumi dapat dijelaskan sebagai berikut. Air hujan yang memiliki temperatur relatif rendah dan densitas relatif tinggi masuk ke dalam bumi melalui patahan-patahan dan mencapai akuifer (berupa batuan permeabel), dimana dalam akuifer tersebut fluida menerima transfer panas yang berasal dari intrusi magma secara konduktif. Air yang terpanasi (dapat juga berupa uap) memiliki densitas yang lebih rendah sehingga bergerak ke atas melalui patahan yang terdapat dalam batuan penutup (cap rock) dengan permeabilitas rendah, mengalir menuju permukaan bumi dan keluar berupa manifestasi panasbumi seperti fumarol,heated pooldan mata air panas.BAB III

KESIMPULAN

III.1 Kesimpulan

Komponen utama pembentuk suatu sistem panasbumi (Dwikorianto, 2006) adalah:

1. Sumber panas (heat source)

2. Batuan reservoir (permeable rock)

3. Batuan penutup (cap rock)

4. Serta aliran fluida (fluida circulation) Sumber panas suatu daerah panasbumi adalah intrusi magma ke dalam kerak bumi yang memiliki temperatur 600-900oC pada kedalaman sekitar 7-15 km dari permukaan bumi. Panas dari intrusi magma ini dihantarkan secara konduktif oleh batuan menuju akuifer, untuk selanjutnya dihantarkan secara konvektif oleh fluida dalam akuifer. 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 125C. 2.

Sistim/reservoir bertemperatur sedang, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur antara 125C dan 225C. 3. Sistim/reservoir bertemperatur tinggi, yaitu suatu sistim yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur diatas 225C Batuan penutup merupakan batuan dengan permeabilitas yang rendah yang menyebabkan fluida tidak dapat menembusnya, kecuali melalui patahan yang ada. Contoh jenis batuan penutup (cap rock) pada berbagai lapangan panasbumi seperti formasiflyscdi Larderello, formasilucustrine hukadi Wairakei dandeltaic claydi Cerro Prieto.Nama : Cahyo Ary Prastanto WicaksonoNim : 111.120.015Plug : 29