BELAJAR TENTANG EKSPLORASI GEOTHERMAL

1

EKSPLORASI GEOTHERMAL

Contact :

Hafiz Hamdalah, ST., M.Sc.

hafizhamdalah@upnyk.ac.id

Geophysical Engineering Department

University of Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta

1 Overview

2 Geothermal System

3 Manifestation & Alteration

5

Exploration Geophysics

6

Geothermal Stage

Outline

Understanding Geothermal

What Why Where

When Who

How

Basics concept, Classification, Manifestation, Alteration, etc

Renewable Energy, Clean energy, Go Green

Geological setting, potential area, Magmatic arc

Geothermal Stage

Geologist, Geochemist, Geophysicist (Geoscientist) - GGG Survey

- Exploration and Development

What is Geothermal Energy?

Geothermal energy is the

thermal energy produced and stored in the center of the

earth

Thermal energy contained in the rock and fluid (that fills the fractures and pores within the rock) in the erath’s crust (Burkland, 1973)

v Abundant natural heat

v Fluid and permeable rocks for heat transfer v Used for commercial electrical development v Limited Green House Gasses (GHG’s)

v Renewable energy

v Offer Clear Advantages For Electricity Generation

• Far less greenhouse gas in emitted from geothermal palnts than from fossil fuel fired plant (5% of coal)

• Closed-loop production system preveint the discharge of chemical pollutants and waste

• Land use is quite small compared to other fuels ( 10& of solar cell field)

• Ready co-exist with natural habitat and argiculture

Why Geothermal?

Why Geothermal?

Reykjevik City (Iceland) as a some city, at least

19-Century Reykjevik City (Iceland) with geothermal energy

utilization

Where - Geothermal Potential?

Suatu sistem panasbumi biasanya berasosiasi dengan sistem vulkanik yang terbentuk sepanjang busur kepulauan sebagai akibat pergerakan lempeng di permukaan bumi.

Geothermal System

Komponen Sistem Panas Bumi Sistem Hidrothermal

Sebelumnya telah disinggung bahwa sistem panas bumi terdiri dari beberapa komponen.

Pertama, adanya sumber panas (heat source) berupa magma chamber maupun batuan beku (batholit) yang masih memiliki energi panas.

Kedua, adanya batuan reservoar yang bersifat porous dan permeable sehingga memungkinkan terjadinya aliran fluida.

Ketiga, batuan penutup (cap rock) yang bersifat impermeable, sehingga fluida panas dalam

reservoar tertahan dan terakumulasi. Cap rock ini biasanya berupa clay yang terbentuk akibat

proses alterasi hidrothermal.

Keempat, adanya aliran fluida thermal yang biasanya berupa air meteorik yang terkumpul di reservoar dan terpanaskan.

Kelima, adanya struktur berupa bidang sesar yang menjadi jalan masuknya air metorik ke

dalam bumi maupun keluarnya fluida thermal yang menjadi manivestasi di permukaan.

HOW DOES GEOTHERMAL HEAT GET UP TO EARTH'S SURFACE?

Conduction Heat from the Earth’s interior flows outward. It is transferred to the outer layer of rock or the crust.

In some regions, the mantle beneath the crust may be hot

enough to partly melt and create magma.

Magma rising upward out of the mantle can bring intense shallow heat into the outer

zone

Magma or very hot rock

The geothermal system is formed as a result of heat transfer from a heat source to its surroundings which

may occur by conduction and by convection

B o ilin gC o n d u c tio n

C o n d u c tio n C o n v e c tio n S m e c titeIlliteC h lo rite e Z e o lite o rK a o lo n ite A lte ra tio n M in e ra l Te m p e ra tu re

F u m a ro le

H e a t S o u rc e

Depth (km)

G e o th e rm a l S y s te m A c id A lt er a tio nB r e c c ia &F r a c tu re

11

22

33

44

55

66

R e s e rv o ir C la y C a pO v e rb u rd e nF lu id s

Subsurface heat transfer associated with mineral alteration / alteration composition (Rybach and Muffler modifications, 1981)

Geothermal System

Model-model Geothermal secara geologis

Sistem Vulkanik

Model geologi suatu sistem panasbumi

berasosiasi dengan lingkungan geologinya.

Kegunaan dari model geologi yaitu untuk

mengestimasi besaran potensi dari panasbumi tersebut. Adapun sistem panasbumi dapat

dikelompokkan menjadi tiga tipe utama yaitu tipe vulkanik, vulkano tektonik, dan tektonik

Sistem vulkanik adalah sistem panas bumi yang berasosiasi dengan gunungapi api Kuarter yang umumnya terletak pada busur vulkanik Kuarter

Ruang antar batuan (permeabilitas) relatif kecil karena faktor aktivitas tektonik yang belum

terlalu dominan dalam membentuk celah-celah / rekahan yang intensif sebagai batuan reservoir.

Daerah vulkanik yang tidak aktif biasanya

berumur relatif lebih tua dan telah mengalami aktivitas tektonik yang cukup kuat untuk

membentuk permeabilitas batuan melalui rekahan dan celah yang intensif

Pada kondisi tersebut biasanya terbentuk temperatur menengah – tinggi dengan

konsentrasi gas magmatik yang lebih sedikit

Pembentukan sistem panas bumi ini biasanya tersusun oleh batuan vulkanik menengah

(andesit-basaltis) hingga asam dan umumnya memiliki karakteristik reservoir sekitar 1,5 km dengan temperature reservoir tinggi (~250 – ≤ 370°C).

Pada daerah vulkanik aktif biasanya memiliki umur batuan yang relatif muda dengan kondisi temperatur yang sangat tinggi dan kandungan gas magmatik besar

Model Geologi Sistem Panasbumi Vulkanik

Sistem Tektonik

Sistem panas bumi Tektonik adalah sistem panas bumi yang tidak berkaitan langsung dengan vulkanisme dan umumnya berada di luar jalur vulkanik Kuarter

Lingkungan non-vulkanik di Indonesia bagian barat pada umumnya tersebar di bagian timur sundaland (paparan sunda) karena pada

daerah tersebut didominasi oleh batuan yang merupakan penyusun kerak benua Asia

seperti batuan metamorf dan sedimen

Di Indonesia bagian timur lingkungan non- vulkanik berada di daerah lengan dan kaki Sulawesi serta daerah Kepulauan Maluku hingga Irian didominasi oleh batuan granitik, metamorf dan sedimen laut

Model Geologi Sistem Panasbumi Tektonik

Sistem Vulkano-tektonik

Sistem Vulkano-tektonik merupakan sistem yang berasosisasi antara struktur graben dan kerucut vulkanik, di Indonesia umumnya

ditemukan di daerah Sumatera pada jalur sistem sesar sumatera (Sesar Semangko)

Model Geologi Sistem Panasbumi Vulkano-Tektonik

• Sistem hidrotermal - Transfer energi yang terjadi pada sistem ini adalah secara konveksi atau transfer energi didasarkan pada aliran fluida yang terpanaskan oleh heat source

• Sistem statis - Fluida yang terdapat dalam reservoir terperangkap pada endapan sedimen dicekungan yang luas (sedimentary basin) dan terputus dari aliran air meteorik. Tidak terdapat pergerakan fluida sehingga transfer energi terjadi secara nonkonveksi.

• Sistem hot brine - Jika air asin atau air laut adalah fluida yang terperangkap akibat aktivitas tektonik.

• Sistem geopressured - Letak reservoarnya dalam, yaitu sekitar 2400 m – 9100 m. Hampir serupa dangan sistem hot brine, kadar garamnya tinggi, tetapi memiliki temperatur yang rendah.

• Sistem Hot dry rock - ^Tidak terdapat fluida pada batuan yang impermeabel. Energi tersebut diambil melalui proses pembuatan artificial fracture (rekahan buatan) pada batuan dan penginjeksian air dingin.

Type of Geothermal System

Hochstein (1992)

Tidak terdapat fluida pada batuan yang impermeabel.

Energi tersebut diambil melalui proses pembuatan

artificial fracture (rekahan buatan) pada batuan dan penginjeksian air dingin. Selanjutnya, energi yang

diambil adalah air injeksi yang telah terpanaskan

Klasifikasi Berdasarkan Temperatur 1. Sistem bertemperatur rendah,

yaitu suatu system yang reservoirnya mengandung fluida dengan temperature lebih kecil dari 125^oC.

2. Sistem bertemperatur sedang,

yaitu suatu system yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur antara 125^oC-225^oC.

3. Sistem bertemperatur tinggi,

yaitu suatu system yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur diatas 225^OC

Klasifikasi Berdasarkan Jenis Fluida 1. Vapor dominated system,

yaitu system panas bumi dimana rongga-

rongga batuan reservoirnya sebagaian besar berisi uap panas.

2. Water dominated system

Dalam system dominasi air, diperkirakan air mengisi rongga-rongga, saluran terbuka atau rekahan-rekahan.

Gradien Geothermal

Secara umum, setiap penurunan 1 km (kedalaman) ke bawah permukaan bumi temperatur naik sebesar 25 - 30ºC. Atau setiap kedalaman bertambah 100 meter temperatur naik sekitar 2,5 sampai 3ºC.

Klasifikasi Berdasarkan Entalpi

Jadi semakin jauh ke dalam perut bumi suhu batuan akan makin tinggi. Bila suhu di

permukaan bumi adalah 27ºC maka untuk kedalaman 100 meter suhu bisa mencapai sekitar 29,5ºC. Untuk kedalaman 1 km suhu batuan dapat mencapai 52-60ºC.

Pertambahan panas tersebut dikenal sebagai gradien geotermal. Untuk tempat-tempat

tertentu di sekitar daerah volkanik gradien

geotermal dapat lebih besar lagi,variasinya 1- 25°C/100m.

Geothermal Fluids

1. Air juvenile (juvenile water), air yang berasal dari magma (primer) yang kemudian menjadi bagian dari hidrosfer.

2. Air meteorik (meteoric water), air yang sekarang berada di lingkungan atmosfer.

3. Air purba (connate water), air yang terpisah dari atmosfer selama waktu geologi yang panjang.

4. Air metamorfik (metamorphic water), yaitu bentuk tersendiri dari air purba yang berasal dari mineral yang mengandung air (hidrous mineral), di mana air akan terperas keluar selama proses

kristalisasi atau metamorfosa.

5. Air Magmatik (Magmatic water), air yang berasal dari magma bisa juga juvenile water, sejak magma bersatu dengan air meteoric atau air dari material sedimen.

Type of Geothermal System

Recharge