SISTEM PANAS BUMI
(Laporan Praktikum Eksplorasi Geothermal)
Oleh
Risma Anggita Sinaga 2015051014
JURUSAN TEKNIK GEOFISIKA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG
2023
ii Judul Praktikum : Sistem Panas Bumi Tanggal Praktikum : 8 Maret 2022
Tempat Praktikum : Ruang 3.3 Gedung Teknik Geofisika Universitas Lampung Nama : Risma Anggita Sinaga
NPM : 2015051014
Fakultas : Teknik
Jurusan : Teknik Geofisika
Kelompok : 4 (Empat)
Bandar Lampung, 15 Maret 2022 Mengetahui,
Asisten
Adelia Safitri NPM. 1955051005
iii
SISTEM PANAS BUMI
Oleh
Risma Anggita Sinaga
ABSTRAK
Telah dilakukan praktikum eksplorasi geothermal mengenai sistem panas bumi.
Sistem panas bumi adalah sistem penghantaran panas di dalam mantel atas dan kerak bumi dimana panas dihantarkan dari suatu sumber panas (heat source) menuju suatu tempat penampungan panas (heat sink). Sistem panas bumi ialah terminologi yang digunakan untuk berbagai hal tentang sistem air-batuan dalam temperature tinggi di laboratorium atau lapangan. Untuk mengetahui adanya sistem panas bumi pada suatu tempat biasanya ditandai dengan adanya manifestasi panas bumi seperti danau kawah asam, fumarol, solfatara, tanah hangat (warm ground), tanah beruap (steaming ground), mata air panas, batuan teralterasi, dan geyser.
Sistem panas bumi dibedakan menjadi beberapa kategori, yaitu Hydrothermal Reservoar, Geopressured Reservoar, Hot Dry Rock Reservoar, dan Magma Reservoar. Pada praktikum ini dilakukan pemahaman mengenai sistem panas bumi, jenis-jenis sistem panas bumi, dan komponen-komponen sistem panas bumi dengan menggambarkan kembali sistem panas bumi serta jenis-jenisnya kemudian mengidentifikasi komponen penyusun masing-masing jenis sistem panas bumi tersebut.
iv DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1
B. Tujuan Praktikum ... 1
II. TEORI DASAR ... 2
III. METODOLOGI PRAKTIKUM A. Alat dan Bahan ... 4
B. Diagram Alir ... 4
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Data Pengamatan ... 5
B. Pembahasan ... 5
V. KESIMPULAN ... 9
DAFTAR PUSTAKA ... 10
LAMPIRAN ... 11
v
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Diagram Alir ... 4
I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Indonesia merupakan salah satu dari negara di dunia yang memiliki potensi panas bumi yang begitu besar dengan total potensi sekitas 27 GWe. Sebanyak 252 lokasi panas bumi di Indonesia tersebar mengikuti jalur pembentukan gunung api yang membentang dari Sumatra, Jawa, Nusa Tenggara, Sulawesi sampai Maluku. Energi panas bumi adalah energi panas yang bersumber dari panas di dalam bumi yang disalurkan ke permukaan bumi secara konduksi dan konveksi. Energi panas tersebut berupa fluida dengan fasa air atau uap yang terbentuk di dalam reservoir panas bumi akibat pemanasan yang dilakukan oleh batuan beku panas dari pembekuan magma sebagai sumbernya. Dibutuhkan lokasi dengan kondisi geologi tertentu yang memiliki komponen-komponen dari sistem panas bumi untuk memanfaatkan energi panas bumi. Sistem panas bumi adalah sistem penghantaran panas di dalam mantel atas dan kerak bumi dimana panas dihantarkan dari suatu sumber panas (heat source) menuju suatu tempat penampungan panas (heat sink). Pada praktikum ini dilakukan pemahaman mengenai sistem panas bumi, jenis-jenis sistem panas bumi, dan komponen-komponen sistem panas bumi dengan menggambarkan kembali sistem panas bumi serta jenis-jenisnya kemudian mengidentifikasi komponen penyusun masing-masing jenis sistem panas bumi tersebut.
B. Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dilakukannya 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
Panas bumi merupakan salah satu dari sumber daya alternatif yang sangat banyak diproduksi di Indonesia karena potensi panas bumi yang terdapat di Indonesia mencapai 40% cadangan panas bumi dunia. Hal ini dikarenakan Indonesia memiliki 129 gunung api yang berpotensi sebagai wilayah pengembangan panas bumi.
Energi panas bumi adalah energi yang diperoleh dari ekstraksi panas yang tersimpan di dalam bumi. Energi panas bumi berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang telah terjadi sejak planet ini diciptakan. Panas ini juga berasal dari panasnya matahari yang diserap oleh permukaan bumi. Energi panas bumi cukup ekonomis dan juga ramah lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik. Pembangkit listrik tenaga panas bumi hanya bisa dibangun di sekitar lempeng tektonik di mana temperatur tinggi dari sumber panas bumi terdapat di dekat permukaan (Meilani dan Wuryandani, 2010).
Energi panas bumi adalah energi panas yang berasal dari bawah permukaan bumi.
Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, batuan bersama mineral dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi. Untuk pemanfataannya diperlukan proses penambangan (Saputri, 2014). Panas bumi merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki potensi sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi terbarukan. Energi panas bumi telah dimanfaatkan untuk pembangkit listrik di Italia sejak tahun 1913 dan di Selandia Baru sejak tahun 1958.
Pemanfaatan energi panas bumi untuk sektor non-listrik (direct-use) telah berlangsung di Islandia sekitar 70 tahun (Hidayat, 2013).
Secara umum lapangan panas bumi terdapat di daerah jalur gunung berapi, karena sumber dari panas bumi adalah magma. Magma sebagai sumber panas akan memanasi bahan-bahan pada kerak bumi termasuk juga cairan yang ada di dalamnya. Reservoir panas bumi biasanya terdapat di daerah gunung api purba (post volcanic). Karena proses post volcanic tersebut menyebabkan dinginnya cairan magma yang kemudian akan menjadikannya sebagai salah satu komponen reservoir panas bumi yang disebut sumber panas. Akibat dari proses gunung api terbentuklah sistem panas bumi yang dipengaruhi oleh proses-proses geologi baik
3
yang sedang berlangsung atau yang telah berlangsung di daerah post volcanic, sehingga memungkinkan terbentuknya suatu lapangan panas bumi yang potensial untuk diproduksikan (Anur, 2017).
Sistem panas bumi merupakan terminologi yang digunakan untuk berbagai hal tentang sistem air-batuan dalam temperatur tinggi di laboratorium atau lapangan (Santoso, 2004). Komponen utama pembentuk sistem panas bumi yaitu sumber panas (heat source), batuan reservoir (cap rock), batuan penutup serta aliran fluida (fluida circulation). Sistem panas bumi berasosiasi dengan 2 hal, yaitu gerakan lempeng tektonik dan stratigrafi. Gerakan lempeng tektonik sendiri terbagi menjadi tiga macam yaitu konvergen (pergerakan dua lempeng yang saling mendekat), divergen (pergerakan dua lempeng yang saling menjauh), dan transform (pergerakan dua lempeng yang saling berpapasan). Sedangkan stratigrafi adalah geothermal di cekungan sedimen karena adanya pelapisan yang semakin tebal di atas menyebabkan lapisan paling bawah mengalami tekanan tertinggi dan akhirnya dapat mengeluarkan sumber panas yang sering disebut dengan istilah Geopressured Geothermal.
Keberadaan suatu sistem panas bumi ditandai dengan kehadiran manifestasi panas di permukaan. Manifestasi panas bumi dipermukaan diperkirakan terjadi karena adanya perambatan panas dari bawah permukaan atau karena adanya rekahan- rekahan yang memungkinkan fluida panas bumi (uap dan air panas) mengalir ke permukaan (Saptadji, 2001). Sistem panas bumi konvektif yang memiliki sirkulasi fluida dari daerah recharge masuk ke dalam reservoir kemudian keluar menuju permukaan melalui daerah upflow dan outflow, fluida akan bereaksi dengan batuan sekitar dan kemudian keluar melalui rekahan-rekahan dalam batuan. Interaksi fluida dengan batuan sekitarnya menghasilkan mineral-mineral ubahan, sedangkan fluida yang keluar melalui rekahan akan menghasilkan air panas atau uap panas.
Hal-hal seperti itu yang disebut sebagai manifestasi panas bumi. Beberapa contoh manifestasi panas bumi antara lain danau kawah asam, fumarol, solfatara, tanah hangat (warm ground), tanah beruap (steaming ground), mata air panas, batuan teralterasi, dan geyser.
III METODOLOGI PRAKTIKUM
A. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah sebagai berikut.
1. Alat tulis 2. Kertas HVS
3. Model jenis sistem panas bumi 4. Pewarna
B. Diagram Alir
Adapun diagram alir pada praktikum ini adalah sebagai berikut.
Gambar 1. Diagram Alir Mulai
Gambar jenis sistem panas bumi
Menggambarkan kembali jenis sistem panas bumi
Mengidentifikasi jenis sistem panas bumi
Selesai
Mengidentifikasi komponen penyusun jenis sistem panas bumi
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Data Pengamatan
Tidak ada data pengamatan pada praktikum ini.
B. Pembahasan
Praktikum Eksplorasi Geothermal mengenai sistem panas bumi telah dilakukan pada hari Rabu, 8 Maret 2023. Praktikum ini dilakukan di Ruang 3.3 Gedung Teknik Geofisika Universitas Lampung. Praktikum ini dilakukan dengan menggambarkan kembali jenis sistem panas bumi kemudian mengidentifikasi jenis sistem panas bumi tersebut beserta komponen-komponen penyusun dari jenis sistem panas bumi tersebut.
Energi panas bumi adalah energi panas yang berasal dari bawah permukaan bumi. Panas bumi adalah sumber energi panas yang terkandung di dalam air panas, uap air, batuan bersama mineral ikutan dan gas lainnya yang secara genetik semuanya tidak dapat dipisahkan dalam suatu sistem panas bumi dan untuk pemanfataannya diperlukan proses eksplorasi. Panas bumi terkandung dalam batuan dan fluida di bawah kerak bumi dan dapat ditemukan hingga ke batuan cair panas bumi, yaitu magma. Panas bumi merupakan salah satu sumber daya alam yang memiliki potensi sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai salah satu sumber energi terbarukan.
Sistem panas bumi adalah sistem penghantaran panas di dalam mantel atas dan kerak bumi dimana panas dihantarkan dari suatu sumber panas (heat source) menuju suatu tempat penampungan panas (heat sink). Sistem panas bumi ialah terminologi yang digunakan untuk berbagai hal tentang sistem air-batuan dalam temperature tinggi di laboratorium atau lapangan. Komponen utama pembentuk sistem panas bumi yaitu sumber panas (heat source), batuan reservoir (cap rock), batuan penutup serta aliran fluida (fluida circulation). Sistem panas bumi diklasifikasikan menjadi 4 kategori, yaitu Hydrothermal Reservoar, Geopressured Reservoar, Hot Dry Rock Reservoar, dan Magma Reservoar.
6
Sistem Hidrotermal Kaya Gas Raksasa dan Perannya dalam Pembangkitan Ladang Panas Bumi yang Didominasi Uap dan Mineralisasi Bijih. Penelitian ini mencirikan struktur geologis unik tertentu di bumi, yaitu, sistem hidrotermal kaya gas raksasa dengan medan panas bumi utama yang didominasi uap yang dihasilkan di bawahnya selama fase evolusi saat ini. Tinjauan literatur dan bahan yang relevan dari penelitian kami sendiri digunakan untuk menunjukkan bahwa sistem seperti itu terbentuk di zona patahan yang dalam di persimpangan lempeng samudra dan benua, dalam struktur busur pulau vulkanik, dan di area tektonik kerak aktivitas magmatik. Sistem hidrotermal kaya gas raksasa dihasilkan dalam berbagai struktur bergerak geodinamik di Bumi yaitu di zona sesar yang dalam di batas lempeng samudra dan benua, di busur pulau vulkanik, atau di area aktivasi tektonomagmatik. Semua struktur ini memiliki aliran panas konduktif dan konvektif yang tinggi. Tingkat aliran panas konduktif yang tinggi disebabkan oleh blok regional yang terangkat oleh upwelling mantel atau oleh beberapa mekanisme lain yang beroperasi dalam pendakian lelehan magma dan cairan intratelurik (setelah DS Korzhinskii) di kerak bawah.. Sistem gas hidrotermal raksasa dan ladang panas bumi yang didominasi uap yang terbentuk di interiornya sangat menarik bagi ilmu dasar untuk mempelajari mekanisme yang beroperasi dalam pengangkutan energi panas dan senyawa bijih di berbagai cakrawala kerak dan untuk memprediksi cadangan energi dan mineral di daerah vulkanisme baru dan lama.
Revaluasi Akuifer Geopressured-Geothermal sebagai Energi Sumber. Produksi gas alam dan pembangkitan listrik dari geopressured-geothermal aquifers merupakan sumber hidrokarbon inkonvensional yang telah lama tidak produktif karena kendala ekonomi dan kurangnya kepastian teknis. Mengingat kendala ekonomi saat ini dan mempertimbangkan penerapan teknologi potensial modern, energi geothermal geopressure mempertahankan potensi masa depan sebagai sumber energi domestik alternatif. Penelitian ini menyajikan berbagai kondisi di mana produksi akuifer panas bumi geopressured menawarkan solusi ekonomis. Geopressured Geothermal adalah bagian dari reservoir geopressured. Sebagai sumber daya potensial, energi yang terkandung dalam akuifer geopressure geothermal mengambil tiga bentuk yaitu energi mekanik (sebagai tekanan berlebih di kepala sumur), energi panas, dan metana terlarut dalam air pori akuifer. Akuifer geopressured umumnya didefinisikan memiliki tekanan pori lebih dari 0.675psi/ft (13.0ppg) dan gradien panas bumi 1,8°F/100ft atau lebih tinggi. Studi untuk menentukan potensi komersial akuifer geopressured-geothermal biasanya berfokus pada kinerja reservoir atau kelayakan finansial pengembangan lapangan. Sayangnya, tidak ada studi komprehensif untuk menentukan komersialitas akuifer geopressure yang telah dilakukan selama hampir dua puluh tahun. Studi ini menggabungkan kinerja reservoir, efisiensi fasilitas dan kendala keuangan untuk menentukan berbagai
7
hasil potensial untuk pengembangan komersial akuifer geopressure-geothermal yang layak. Model kinerja reservoir menggunakan program simulasi reservoir komersial untuk memprediksi tingkat produksi dari akuifer yang dibatasi tekanan permukaan. Sensitivitas mempertimbangkan pengembangan satu sumur dan banyak sumur. Komponen model reservoir divariasikan untuk menentukan berbagai macam produktivitas akuifer. Parameter yang bervariasi meliputi volume curah, kedalaman, sudut kemiringan reservoir, porositas/ atau permeabilitas, tekanan awal dan gradien suhu, salinitas, kompresibilitas formasi, laju alir maksimum yang diijinkan, radius lubang sumur, sudut kemiringan formasi, dan saturasi gas awal. Jika variasi parameter input reservoir dipertimbangkan menggunakan desain faktorial penuh, lebih dari 470.000 simulasi akan diperlukan untuk memberikan hasil dari semua kombinasi. Dengan menggunakan mixedarray (MA), rangkaian lengkap solusi untuk semua parameter simulasi dapat ditentukan sekaligus mengurangi jumlah simulasi yang diperlukan hingga 36.
Investigasi Karakteristik Stimulasi Reservoir pada Formasi Hot Dry Rock Geothermal China selama Perekahan Hidraulik. Cekungan Gonghe di Cina Barat Laut dipilih untuk mengembangkan proyek operasi lapangan HDR pertama di Cina. HDR adalah granit dengan permeabilitas rendah, suhu tinggi, dan keras tanpa cairan. Mengembangkan HDR membutuhkan air yang mengalir secara siklis antara sumur injeksi dan produksi untuk mengekstraksi energi panas. Rekahan hidrolik, sebagai teknologi stimulasi reservoir utama, dapat menciptakan jalur aliran fluida secara siklis. Namun, beberapa penelitian telah menyelidiki rekahan buatan yang diinduksi hidraulik dalam formasi panas bumi HDR. Makalah ini menyelidiki karakteristik stimulasi reservoir panas bumi HDR dan pola rekahan selama rekahan hidrolik. Stimulasi reservoir dilakukan dengan alat rekah hidrolik triaksial sejati yang dapat membentuk lingkungan pembentukan HDR nyata di laboratorium. Faktor-faktor yang mempengaruhi tekanan kerusakan dan pembuatan fraktur diselidiki melalui eksperimen dan simulasi numerik. Studi ini dapat digunakan untuk mengevaluasi dan merancang stimulasi reservoir dalam operasi panas bumi HDR lapangan.
Reservoir panas bumi yang terkubur dalam dengan suhu tinggi biasanya disebut reservoir Hot Dry Rock (HDR) atau Enhanced Geothermal Systems (EGS).
Arah pengembangan utama HDR adalah untuk menghasilkan listrik, selama proses ini, air digunakan untuk mengekstraksi energi panas, sumur injeksi dan produksi dibor jauh ke dalam lapisan target untuk pemompaan air dingin masuk dan air panas mengalir keluar. Sedangkan formasi panas bumi HDR biasanya terdiri dari permeabilitas rendah dan granit keras, yang mengandung sangat sedikit atau tidak ada cairan karena suhu tinggi. Oleh karena itu, untuk sirkulasi air, reservoir perlu distimulasi untuk meningkatkan permeabilitas. Sebagai salah satu teknologi stimulasi reservoir yang paling signifikan untuk
8
membangun jalur aliran air antara sumur injeksi dan produksi, rekahan hidrolik banyak digunakan untuk meningkatkan efisiensi ekstraksi energi dalam operasi HDR skala lapangan. Oleh karena itu, perlu untuk memahami faktor stimulasi reservoir dan pola propagasi rekahan di lingkungan HDR dengan rekahan hidrolik.
Menggunakan Panas yang Disimpan di Ruang Magma Gunung Api Avachinsky dan Batuan di Sekitarnya untuk Panas dan Catu Daya. Menurut konsep masa kini, ruang magma memiliki bentuk revolusi ellipsoid dengan rasio panjang semi-sumbu vertikal dan horizontal kira-kira 1/1,5. Parameter kunci posisi batas atas ruang magma diperkirakan secara berbeda oleh peneliti yang berbeda karena terletak di mana saja dari permukaan laut hingga kedalaman tidak lebih dari 2 km di bawah permukaan laut. Perhitungan kami menunjukkan bahwa semisumbu horizontal dan vertikal masing-masing tidak kurang dari 2,3 dan 1,53 km, pada suhu dinding ruang 900°C. Karena panjang semi-sumbu horizontal adalah 5 km di zona plastis ellipsoid yang dipanaskan dan 3,5 km di zona terpanas, menurut studi geofisika, kami mengambil semi-sumbu utama ellipsoid (A=4,5 km) dan semi-sumbu minor (B=3 km) sebagai perkiraan atas untuk dimensi ellipsoid ruang magma. Pada dimensi seperti itu, suhu dinding bilik adalah700°C. Kuantitas panas di gunung berapi Avachinsky ruang magma dalam perkiraan elips dari bentuk ruang tersebut0,7×1020J untuk ellipsoid kecil (dengan sumbu semi 1,53 dan 2,3 km) jika suhu turun dari 900 menjadi150°C Dan4.1×1020J untuk ellipsoid besar (dengan sumbu semi 3 dan 4,5 km) dengan asumsi penurunan suhu dari 700 menjadi 150°C.
V KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari praktikum ini adalah sebagai berikut.
1. Sistem panas bumi adalah sistem penghantaran panas di dalam mantel atas dan kerak bumi dimana panas dihantarkan dari suatu sumber panas (heat source) menuju suatu tempat penampungan panas (heat sink).
2. Sistem panas bumi dapat dikategorikan menjadi 4 kategori, yaitu Hydrothermal Reservoar, Geopressured Reservoar, Hot Dry Rock Reservoar, dan Magma Reservoar. Perbedaan dari keempatnya adalah salah satunya terdapat sistem panas bumi yang membuat rekahan artifisial untuk mengekstraksi energi panas dan juga terdapat sistem panas bumi yang mempunyai rekahan alami tanpa perlu dibuat.
3. Komponen penyusun sistem panas bumi umumnya adalah sumber panas (heat source), batuan reservoir (cap rock), batuan penutup serta aliran fluida (fluida circulation).
DAFTAR PUSTAKA
Anur, H. (2017). Analisa Uji Produksi Metode Separator dengan Menggunakan Orifice Meter Pada Sumur “X “Lapangan Panas Bumi. Seminar.
Hidayat, F. (2013). Analisis Resiko Pada Tiga Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Indonesia Menggunakan Metode Fault Tree Analysis (FTA) dan Failure Mode And Effect Analysis (FMEA). (Doctoral Dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember)
Meilani, H., dan Wuryandari, D. (2010). Potensi Panas Bumi sebagai Energi Alternatif Pengganti Bahan Bakar Fossil untuk Pembangkit Listrik di Indonesia. Jurnal Ekonomi dan Kebijakan Publik, 1(1). 47-44.
Santoso, D. (2004). Catatan Kuliah “Eksplorasi Energi Geothermal”. Institut Teknologi Bandung. Bandung.
Saputri, S. A. (2014). Geologi dan Identifikasi Manifestasi Panas Bumi di Daerah Gunung Pandan dan Sekitarnya. Jurnal Teknik Geologi ITATS, 3(1).
Saptadji, N. M. (2001). Teknik Panas Bumi. Bandung: ITB.
LAMPIRAN
Lampiran 3. Jurnal Klasifikasi Sistem Panas Bumi
(Jeremy Griggs, 2005)
(S. N. Rychagov, 2014)
(Yuxiang Cheng, Yanjun Zhang, Ziwang Yu, Zhongjun Hu, 2021)
(S. A. Fedotov, V. M. Sugribov, I. S. Utkin, dan L. I. Utkina, 2007)
