Sistem Geothermal

Sistem Geothermal

Geothermal merupakan energi panas yang tersimpan dalam batuan di bawah permukaan bumi dan  fluida yang  terkandung di dalamnya. Sistem Geothermal terdiri dari elemen-elemen yang menyusun sistem tersebut. Elemen-elemen penting penyusun sistem Geothermal terdiri dari tiga yaitu: adanya sumber panas, adanya batuan    reservoir yang permeabel dan adanya fluida yang membawa aliran panas (Goff dan Cathy, 2000). Sumber panas berasal dari panas yang dihasilkan dari  instrusi batuan beku. Batuan reservoir merupakan batuan tempat fluida terakumulasi.

Klasifikasi Sistem Geothermal

Berdasarkan sumbernya, Ronald DiPippo(2005), mengklasifikasikan sistem Geothermal menjadi empat antara lain: geopressured reservoir, hot dry rock reservoir magma reservoir dan hydrothermal reservoir. 

a.  Sitem Geopressured

Lokasi  reservoir  ini  lebih dalam dari pada reservoir hidrothermal, yaitu sekitar 2400 m  - 9100 m. Reservoir  ini memiliki kadar garam yang tinggi, tetapi memiliki temperatur yang rendah. Sistem ini berasosiasi dengan sistem reservoir gas dan minyak yang dalam. Reservoir ini berisi air panas yang mengandung banyak sekali gas metana sehingga berada pada lingkungan yang gradien tekanannya  lebih  besar  daripada  gradien  hidrostatik. Percobaan  dalam skala laboratorium sudah dilakukan yaitu dengan memproduksikan fluida tersebut ke permukaan.  Kemudian gas metana dipisahkan dari airpanasnya.  Gas metana dibakar untuk memanasi air sehingga meningkatkan harga entalpi air.

b.  Sistem Hot Dry Rock

Reservoirini memiliki  kedalaman  yang  sangat  dalam  sehingga  permeabilitasnyamenjadi lebih kecil. Sumber panas yang tinggi dalam batuan impermeabel berasal dari intrusi magma atau gradient geothermalnya. Tidak terdapat fluida pada batuan yang impermeable. Pemanfaatannya dilakukan dengan cara membor reservoir ini dengan membuat artificial reservoir (injeksi air dingin pada lapisan batuan panas yang impermeable), kemudian dilakukan  hydraulic  fracturing(rekahan  buatan)  dimana  air diinjeksikan dengan tekanan yang besar sehingga mengakibatkan rekahan di reservoir.

c.  Sistem Magma

Eksploitasi pada reservoir ini sangat berbahaya sehingga belum banyak yang mengkajinya. Caranya adalah dengan mencari reservoir yang berisi magma pada kedalaman yang relatif dangkal kemudian mengambil magma tersebut dari sebuah sumur untuk memanasi  heat exchanger.

d.  Sistem Hidrotermal

Pada reservoir ini, air berasal dari permukaan yang diperoleh dari air hujan (natural recharge). Air ini kemudian masuk karena adanya perekahan batuan melalui saluran pori-pori  diantara  butir-butir  batuan. Air  tersebut kemudian terakumulasi di dalam reservoir  sampai penuh dan terpanaskan oleh batuan beku panas (pluton). Pada reservoir yang sudah berisi  air,  terjadilah  arus  konveksi  sehingga memanaskan  semua  air  di  dalam  reservoir tersebut. 

Dari keempat sistem tersebut, sistem Geothermal di Indonesia umumnya merupakan sistem  hidrothermal yang mempunyai temperatur tinggi (>225⁰C), hanya beberapa diantaranya yang mempunyai temperatur sedang (150‐225⁰C)  (Nenny, 2005).  Adapun gambaran sistem hidrotermal bisa dilihat di gambar ini.

Gambar sengaja dihilangkan

Skema sistem hidrotermal (Ronald DiPippo, 2005)

Berdasarkan pada besarnya temperatur,  Hochstein (1990)  membedakan  sistem panasbumi menjadi tiga, yaitu:

• Sistem  bertemperatur rendah, yaitu suatu  sistem  yang reservoirnya mengandung  fluida dengan temperatur lebih kecil dari 125⁰C.
• Sistem  bertemperatur sedang, yaitu suatu  sistem  yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur antara 125⁰C dan 225⁰C.
• Sistem  bertemperatur tinggi, yaitu suatu  sistem  yang reservoirnya mengandung fluida bertemperatur diatas 225⁰C. 

Konsep Model Sistem Hidrotermal

Sistem hidrotermal berdasarkan jenis  fluida yang mengisi reservoir dibedakan menjadi dua yaitu: 

1. Sistem  dominasi uap merupakan  sistem  yang sangat  jarang dijumpai dimana reservoir panas buminya mempunyai kandungan fasa uap yang lebih dominan dibandingkan dengan fasa airnya. Rekahan umumnya terisi oleh uap dan pori‐pori batuan masih menyimpan air. Reservoir air panasnya umumnya terletak jauh di kedalaman di bawah  reservoir dominasi uapnya.
2. Sistem dominasi air merupakan  sistem panas bumi yang umum terdapat didunia dimana reservoirnya mempunyai kandungan air yang sangat dominan walaupun “boiling” sering terjadi pada bagian atas reservoir membentuk lapisan penudung uap yang mempunyai temperatur dan tekanan tinggi. 

Gambar sengaja dihilangkan

a. Konsep model sistem dominasi uap b. Konsep model sistem dominasi air

Aliran Panas di Bumi

Panas dapat mengalir secara konduksi, konveksi dan radiasi. Namun aliran panas yang ada di bumi kebanyakan terjadi  secara konduksi dan konveksi. Konduksi merupakan perpindahan panas yang tidak diikuti perpindahan partikel-partikel medium sedangkan konveksi adalah perpindahan panas yang diikuti perpindahan partikel-partikel perantaranya. 

Gambar sengaja dihilangkan

Aliran panas di dalam bumi

Pada dasarnya  sistem  panas bumi jenis  hidrothermal terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari suatu sumber panas ke sekelilingnya yang terjadi secara konduksi dan secara konveksi. Perpindahan panas secara  konduksi terjadi 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).  Karena gaya  gravitasi,  air  selalu mempunyai kecenderungan untuk  bergerak kebawah.  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.  

Baca juga

sistem geothermal

Geothermal Energy Eksplorasi dan Pengawasan Reservoirnya : Poisson Ratio, Passive Seismic Tomography Methods

Eksplorasi Geothermal dengan Geofisika

Teori Fisika dan Mekanika Batuan dalam Reservoir Geothermal
Metode Seismik dalam Reservoir Geothermal
Penentuan Rasio poisson dan Tomography Seismik