BIOTHERMAL(PANAS BUMI)
Energi panas bumi adalah energi
panas yang terdapat dan terbentuk di dalam kerak bumi. Temperatur di bawah kerak bumi bertambah
seiring bertambahnya kedalaman. Suhu di pusat bumi diperkirakan mencapai
5400 °C. Menurut Pasal 1 UU No.27 tahun 2003 tentang Panas Bumi Panas
Bumi adalah 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.
Energi
panas bumi ini berasal dari aktivitas
tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet ini diciptakan. Panas
ini juga berasal dari panas matahari
yang diserap oleh permukaan bumi.
Selain itu sumber energi panas bumi ini diduga berasal dari beberapa fenomena:
- Peluruhan elemen radioaktif di bawah permukaan bumi.
- Panas yang dilepaskan oleh logam-logam berat karena tenggelam ke dalam pusat bumi.
- Efek elektromagnetik yang dipengaruhi oleh medan magnet bumi.
Energi ini telah dipergunakan untuk memanaskan (ruangan
ketika musim dingin atau air)
sejak peradaban Romawi, namun sekarang lebih populer untuk
menghasilkan energi listrik.
Sekitar 10 Giga Watt pembangkit
listrik tenaga panas bumi telah dipasang di seluruh dunia
pada tahun 2007, dan menyumbang sekitar 0.3% total energi
listrik dunia.
Energi
panas bumi cukup ekonomis dan ramah
lingkungan, namun terbatas hanya pada dekat area perbatasan lapisan tektonik.
Pangeran Piero Ginori Conti mencoba generator panas bumi pertama pada 4 July
1904 di area panas bumi Larderello
di Italia. Grup area sumber
panas bumi terbesar di dunia, disebut The
Geyser, berada di Islandia, kutub utara. Pada tahun 2004, lima negara (El Salvador, Kenya,
Filipina, Islandia, dan Kostarika) telah menggunakan panas bumi
untuk menghasilkan lebih dari 15% kebutuhan listriknya.
Pembangkit
listrik tenaga panas bumi hanya dapat dibangun di sekitar lempeng tektonik di
mana temperatur tinggi dari sumber panas bumi tersedia di dekat permukaan.
Pengembangan dan penyempurnaan dalam teknologi pengeboran dan ekstraksi telah
memperluas jangkauan pembangunan pembangkit listrik tenaga panas bumi dari
lempeng tektonik terdekat. Efisiensi termal dari pembangkit listrik tenaga
panas umi cenderung rendah karena fluida panas bumi berada pada temperatur yang
lebih rendah dibandingkan dengan uap atau air mendidih. Berdasarkan hukum
termodinamika, rendahnya temperatur membatasi efisiensi dari mesin kalor dalam
mengambil energi selama menghasilkan listrik. Sisa panas terbuang, kecuali jika
bisa dimanfaatkan secara lokal dan langsung, misalnya untuk pemanas ruangan.
Efisiensi sistem tidak memengaruhi biaya operasional seperti pembangkit listrik
tenaga bahan bakar fosil.
Komponen – Komponen Sistem
Panas Bumi
Komponen sistem panas bumi yang dimaksud di sini adalah komponen-kompenen dari sistem panas bumi jenis hidrotermal, karena sistem inilah yang paling umum ditemukan di Indonesia. Sistem hidrotermal didefenisikan sebagai jenis sistem panas bumi dimana transfer panas dari sumber panas menuju permukaan bumi adalah melalui proses konveksi bebas yang melibatkan fluida meteorik dengan atau tanpa jejak fluida magmatik. Fluida meteorik contohnya adalah air hujan yang meresap jauh ke bawah permukaan tanah.
Komponen sistem panas bumi yang dimaksud di sini adalah komponen-kompenen dari sistem panas bumi jenis hidrotermal, karena sistem inilah yang paling umum ditemukan di Indonesia. Sistem hidrotermal didefenisikan sebagai jenis sistem panas bumi dimana transfer panas dari sumber panas menuju permukaan bumi adalah melalui proses konveksi bebas yang melibatkan fluida meteorik dengan atau tanpa jejak fluida magmatik. Fluida meteorik contohnya adalah air hujan yang meresap jauh ke bawah permukaan tanah.
Komponen-komponen penting dari
sistem hidrotermal adalah: sumber panas, reservoir dengan fluida termal, daerah
resapan (recharge), daerah luahan (discharge) dengan manifestasi
permukaan.
1. Sumber Panas
Sepanjang waktu panas dari dalam bumi ditransfer menuju permukaan bumi dan seluruh muka bumi menjadi tempat penampungan panas (heat sink). Namun begitu, di beberapa tempat energi panas ini dapat terkonsentrasi dalam jumlah besar dan melebihi jumlah energi panas per satuan luas yang rata-rata ditemui.
Sepanjang waktu panas dari dalam bumi ditransfer menuju permukaan bumi dan seluruh muka bumi menjadi tempat penampungan panas (heat sink). Namun begitu, di beberapa tempat energi panas ini dapat terkonsentrasi dalam jumlah besar dan melebihi jumlah energi panas per satuan luas yang rata-rata ditemui.
Gunung api merupakan contoh
dimana panas terkonsentrasi dalam jumlah besar. Pada gunung api, konsentrasi
panas ini bersifat intermittent yang artinya sewaktu-waktu dapat
dilepaskan dalam bentuk letusan gunung api. Berbeda dengan gunung api, pada
sistem panas bumi konsentrasi panas ini bersifat kontinu. Namun demikian, pada
kebanyakan kasus, umumnya gunung api baik yang aktif maupun yang dormant,
adalah sumber panas dari sistem panas bumi. Hal ini ditemui di Indonesia dimana
umumnya sistem panas buminya adalah sistem hidrotermal yang berasosiasi dengan
pusat vulkanisme atau gunung api. Dalam hal ini, gunung api menjadi penyuplai
panas dari sistem panas bumi di dekatnya.
Oleh karena gunung api merupakan
sumber panas potensial dari suatu sistem panas bumi, maka daerah yang berada
pada jalur gunung api berpotensi besar memiliki sistem panas bumi temperatur
tinggi (di atas 225 Celcius). Itulah kenapa Indonesia yang dikenal berada pada
jalur cincin api (ring of fire) diklaim memiliki potensi panas bumi atau
geothermal terbesar di dunia.
Daerah lain yang berpotensi
menjadi sumber panas adalah: daerah dengan tekanan litostatik lebih besar dari
normal (misal pada geopressured system), daerah yang memiliki kapasitas
panas tinggi akibat peluruhan radioaktif yang terkandung di dalam batuan,
daerah yang memiliki magmatisme dangkal di bawah basemen. Namun pada
kasus-kasus ini, intensitas panasnya tidak sebesar panas dari gunung api.
2.Reservoir
Reservoir panas bumi adalah formasi batuan di bawah permukaan yang mampu menyimpan dan mengalirkan fluida termal (uap dan atau air panas). Reservoir biasanya merupakan batuan yang memiliki porositas dan permeabilitas yang baik. Porositas berperan dalam menyimpan fluida termal sedangkan permeabilitas berperan dalam mengalirkan fluida termal.
Reservoir panas bumi adalah formasi batuan di bawah permukaan yang mampu menyimpan dan mengalirkan fluida termal (uap dan atau air panas). Reservoir biasanya merupakan batuan yang memiliki porositas dan permeabilitas yang baik. Porositas berperan dalam menyimpan fluida termal sedangkan permeabilitas berperan dalam mengalirkan fluida termal.
Reservoir panas bumi dicirikan
oleh adanya kandungan Cl (klorida) yang tinggi dengan pH mendekati normal,
adanya pengayaan isotop oksigen pada fluida reservoir jika dibandingkan dengan
air meteorik (air hujan) namun di saat bersamaan memiliki isotop deuterium yang
sama atau mendekati air meteorik, adanya lapisan konduktif yang menudungi
reservoir tersebut di bagian atas, dan adanya gradien temperatur yang tinggi
dan relatif konstan terhadap kedalaman.
Reservoir panas bumi bisa saja
ditudungi atau dikelilingi oleh lapisan batuan yang memiliki permeabilitas
sangat kecil (impermeable). Lapisan ini dikenal sebagai lapisan penudung
atau cap rock. Batuan penudung ini umumnya terdiri dari minera-mineral
lempung yang mampu mengikat air namun sulit meloloskannya (swelling).
Mineral-mineral lempung ini mengandung ikatan-ikatan hidroksil dan ion-ion
seperti Ka dan Ca sehingga menyebabkan lapisan tersebut menjadi sangat
konduktif. Sifat konduktif dari lapisan ini bisa dideteksi dengan melakukan
survei magneto-tellurik (MT) sehingga posisi lapisan konduktif ini di bawah
permukaan dapat terpetakan. Dengan mengetahui posisi dari lapisan konduktif
ini, maka posisi reservoir dapat diperkirakan, karena reservoir panas bumi
biasanya berada di bawah lapisan konduktif ini
.
3. Daerah Resapan (Recharge)
Daerah resapan merupakan daerah dimana arah aliran air tanah di tempat tersebut bergerak menjauhi muka tanah. Dengan kata lain, air tanah di daerah resapan bergerak menuju ke bawah permukaan bumi.
Daerah resapan merupakan daerah dimana arah aliran air tanah di tempat tersebut bergerak menjauhi muka tanah. Dengan kata lain, air tanah di daerah resapan bergerak menuju ke bawah permukaan bumi.
Dalam suatu lapangan panas bumi,
daerah resapan berada pada elevasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan elevasi
dari daerah dimana sumur-sumur produksi berada. Daerah resapan juga ditandai
dengan rata-rata resapan air tanah per tahun yang bernilai tinggi.
Menjaga kelestarian daerah
resapan penting artinya dalam pengembangan suatu lapangan panas bumi. Menjaga
kelesatarian daerah resapan berarti juga menjaga keberlanjutan hidup dari
reservoir panas bumi untuk jangka panjang. Hal ini karena daerah resapan yang
terjaga dengan baik akan menopang tekanan di dalam formasi reservoir karena
adanya fluida yang mengisi pori di dalam reservoir secara berkelanjutan.
Menjaga kelestarian daerah resapan juga penting artinya bagi kelestarian
lingkungan hidup. Sehingga dari sini dapat dikatakan juga bahwa pengembangan
panas bumi bersahabat dengan lingkungan.
4. Daerah Discharge dengan
Manifestasi Permukaan
Daerah luahan (discharge area) merupakan daerah dimana arah aliran air tanah di tempat tersebut bergerak menuju muka tanah. Dengan kata lain, air tanah di daerah luahan akan bergerak menuju ke atas permukaan bumi. Daerah luahan pada sistem panas bumi ditandai dengan hadirnya manifestasi di permukaan. Manifestasi permukaan adalah tanda-tanda yang tampak di permukaan bumi yang menunjukkan adanya sistem panas bumi di bawah permukaan di sekitar kemunculannya.
Daerah luahan (discharge area) merupakan daerah dimana arah aliran air tanah di tempat tersebut bergerak menuju muka tanah. Dengan kata lain, air tanah di daerah luahan akan bergerak menuju ke atas permukaan bumi. Daerah luahan pada sistem panas bumi ditandai dengan hadirnya manifestasi di permukaan. Manifestasi permukaan adalah tanda-tanda yang tampak di permukaan bumi yang menunjukkan adanya sistem panas bumi di bawah permukaan di sekitar kemunculannya.
Manifestasi permukaan bisa
keluar secara langsung (direct discharge) seperti mata air panas dan
fumarola. Fumarola adalah uap panas (vapor) yang keluar melalui
celah-celah batuan dengan kecepatan tinggi yang akhirnya berubah menjadi uap
air (steam). Tingginya kecepatan dari fumarola sering kali menimbulkan
bunyi bising.
Manifestasi permukaan juga bisa
keluar secara terdifusi seperti pada kasus tanah beruap (steaming ground)
dan tanah hangat (warm ground), juga bisa keluar secara intermittent
seperti pada manifestasi geyser, dan juga bisa keluar secara tersembunyi
seperti dalam bentuk rembesan di sungai.
Secara umum, manifetasi permukaan
yang sering muncul pada sistem-sistem panas bumi di Indonesia adalah: mata air
panas, fumarola, steaming ground, warm ground, kolam lumpur panas,
solfatara, dan batuan teralterasi. Solfatara adalah uap air (steam) yang
keluar melalui rekahan batuan yang bercampur dengan H2S, CO2, dan kadang juga
SO2 serta dapat mengendapkan sulfur di sekitar rekahan tempat keluarnya.
Sedangkan batuan teralterasi adalah batuan yang terubahkan karena adanya reaksi
antara batuan tersebut dengan fluida panas bumi.
Sumber: