Teknologi dan Sistem Panasbumi
Pengembangan panasbumi tidaklah mudah dikarenakan sumber panasbumi berada di bawah permukaan sehingga perlu adanya pemahaman mengenai sumber panasbumi tersebut, baik pemahaman secara geologi, karakteristik panasbumi di Indonesia, manifestasi permukaan yang biasanya muncul agar mempermudah dalam melakukan studi kelayakan.
Lempeng Tektonik dan Terjadinya Sistem Panasbumi
Struktur Bumi
Struktur lapisan bumi terdiri dari kerak, mantle, outer core, inner core.Berdasarkan analisis gelombang seismik diketahui bahwa inner core berupa cairan cair dan outer core berupa padatan. Kedalaman hingga inner core mencapai 6000km. Setiap struktur lapisan bumi memiliki temperatur bervariasi. Pada bagian outer dan inner core memiliki temperatur bervariasi dari 2000-5000⁰C.
Keberadaan panasbumi di Indonesia dipengaruhi oleh lempeng Eurasia dan Australia dimana lempeng ini selalu bergerak. Lokasi-lokasi di pinggir lempeng merupakan zona lemah (weak zone) sehingga panas dari inti bumi dapat naik melalui rekahan dan menjadi tempat munculnya gunung api. Konsekuensi dari hal ini adalah lokasi yang dilewati lempeng tersebut memiliki potensi sebagai area panasbumi.
Pergerakan antar lempeng samudra dan lempeng benua menyebabkan terjadi subduksi antar dua lempeng tersebut dimana lempeng samudra akan menunjam ke bawah lempeng benua di atasnya. Temperatur tinggi di kerak bumi menyebabkan lempeng samudra meleleh. Densitas lelehan biasanya lebih rendah dari sumber asalnya sehingga lelehan tersebut cenderung bergerak naik ke atas menjadi magma sehingga terbentuk gunung api.
Gunung api yang digunakan untuk panasbumi memiliki usia 100.000 tahun – 500.000 tahun sehingga magmanya telah berwujud padatan. Jika usianya kurang, maka sistem panasbumi riskan untuk dimanfaatkan karena banyaknya kandungan gas magma sehingga potensi terjadinya korosi tinggi.
Sistem Panasbumi
Terbentuknya sistem panasbumi terjadi ketika fluida meteorik masuk ke dalam tanah dan terpanaskan oleh hot rock pada temperatur tinggi. Dikarenakan proses konveksi, fluida tersebut mengalir secara berputar memanaskan batuan sehingga terjadi aterasi batuan. Sehingga terbentuklah cap rock yang akan menjaga panas pada suhu kurang dari 180⁰C.
Salah satu jenis sistem panasbumi adalah sistem hidrotermal merupakan panas yang ditransfer dari heat source (cooling pluton) ke permukaan melalui konveksi bebas melibatkan fluida meteorik dan tidak melibatkan fluida magmatik. Ciri visual sistem vulkanik diindikasikan melalui munculnya manifestasi permukaan yang mengandung H2S. Mayoritas sistem panasbumi di Indonesia adalah sistem hidrotermal.
Jenis lainnya yakni sistem vulkanik merupakan jenis sistem panasbumi dimana panas ditransfer dari batuan beku (magma chamber) ke permukaan dengan melibatkan fluida magmatik. Tidak ada fluida meteorik atau sangat sedikit pada sistem ini. Ciri visual sistem vulkanik diindikasikan melalui munculnya manifestasi permukaan yang mengandung SO2dan adanya sublimasi belerang.
Keberadaan sistem panasbumi diperlihatkan melalui adanya manifestasi permukaan seperti daerah kawah asam, neutral chloride spring, fumarol, solfatar, steaming ground, acid crater lake, steam vent, silica sinter, hot pool, geyser, mata air panas asam, erupsi hidrotermal, alterasi hidrotermal, mata air bikarbonat & travertin.
Klasifikasi sistem panasbumi berdasarkan fase fluida, yakni :
Single phase system; pada sistem ini hanya terdapat air panas pada reservoir dengan temperatur 90-180⁰C sehingga termasuk dalam klasifikasi low to moderate geothermal system.
Two phase system; terdiri dari :
Vapour dominated system; sistem dimana dalam reservoir-nya dominan mengandung uap
Liquid dominated system; sistem dimana dalam reservoir-nya dominan mengandung cair
Baik dalam single phase system maupun two phase system, harus dilakukan reinjeksi karena jika tidak dilakukan akan menyebabkan penurunan massa fluida di reservoir dan menyebabkan penurunan tekanan sehingga terjadi subsidence.
Lokasi penentuan sumur reinjeksi pun harus memenuhi beberapa pertimbangan diantaranya zona reinjeksi tidak boleh terlalu dekat atau jauh dengan reservoir serta tidak terletak di zona yang memilik permeabilitas tinggi agar tidak mempengaruhi aktivitas produksi.
Klasifikasi sistem panasbumi berdasarkan temperatur, yakni :
·Low temperature system; sistem dengan temperatur fluidanya <100⁰C
Moderate temperature system; sistem dengan temperatur fluidanya temperatur 100⁰-200⁰C
High temperature system; sistem dengan temperatur fluidanya temperatur >200⁰C
Karakteristik Sistem Panasbumi di Indonesia
Secara spekulatif, total potensi panasbumi di Indonesia sekitar 27. 140 Mwe yang tersebar di 253 lokasi potensi panasbumi. Karakteristik sistem panasbumi diantaranya berasosiasi dengan :
Graben yaitu blok yang bergerak kebawah yang kedua sisinya terikat oleh sesar normal.
Dome yaitu kubah atau kerucut pada gunung api.
Kaldera yaitu kawah yang terbentuk karena letusan gunung api , pembentukan kaldera merupakan ciri bahwa gunung api tersebut sudah tua.
Contoh area panasbumi di Indonesia, diantaranya :
Ijen (Jawa Timur) – Tangkuban Perahu (Jawa Barat), memiliki manifestasi acid crater lake, acid creek, neutral spring
Sibayak, memiliki manifestasi fumarol, acidic dan neutral and acidic spring
Lahendong, memiliki manifestasi acid lake
Ulubelu, memiliki manifestasi neutral spring, acidic spring, neutral HCO3 spring, dan travertine
Dieng, memiliki jejak fluida magmatik dan asam
Survei Geosains untuk Survei Panasbumi
Dalam studi kelayakan, teknologi geosains dibutuhkan untuk menentukan pusat reservoir, luasan reservoir dan arah perluasan reservoir, kedalaman reservoir, mengetahui struktur outflow, serta menentukan target pengeboran. Teknologi geosains terdiri dari survei geologi, survei geokimia, dan survei geofisika. Ketiga survei ini tidak dapat dipisahkan dan harus diterapkan dengan tepat.
Survei geologi dibutuhkan untuk membuat model geologi sehingga dapat menganalisis heat source, volcanostratigraphy, permeabilitas, gerakan lempeng yang mempengaruhi struktur, tipe batuan reservoir, dan model geologi. Metode yang digunakan dalam survei geologi adalah remote sensing, stratigrafi, interpretasi struktur geologi, hidrogeologi, manifestasi permukaan, dan alterasi.
Survei geokimia dibutuhkan untuk mengetahui temperatur reservoir, karakteristik fluida, asal fluida, kemungkinan hambatan pengembangan (scaling, acid, dan high gas), serta model hidrogeologi. Metode geokimia meliputi pengambilan sample dan analisis geokimia seperti komposisi geokimia (menggunakan XRD), geotermometri, dan analisis isotop. Pada survei geokimia, isotop dapat digunakan untuk mengetahui bahwa fluida ini berasal dari meteorik atau magmatik.
Survei geofisika dibutuhkan untuk mengidentifikasi top reservoir, distribusi cap rock, batasan volum reservoir, dan model geofisika. Survei geofisika bertujuan untuk mendelineasi struktur fisika bawah permukaan dan geometri reservoir dari sistem panasbumi. Survei geofisika diantaranya adalah Magnetotelurik, Gravitasi, Micro Earthquake, dan gradien temperatur.
Magnetotelurik dan gravitasi dapat digunakan untuk medelineasi geometri reservoir, struktur geologi, dan heat source dengan merekam medan magnet dan medan listrik menggunakan sensor. Magnetotelurik dapat digunakan untuk mendelineasi distribusi resistivitas batuan bawah permukaan yang berasosiasi dengan aktivitas termal. Kedalaman penetrasi magnetotelurik berkisar antara 10-100 km. Resistivitas merupakan salah satu karakteristik fisis yang terbukti efektif digunakan dalam mencari sumber panasbumi.
Produk dari proses hidrotermal adalah batuan alterasi atau dalam sistem panas bumi disebut sebagai cap rock yang bertindak sebagai pelindung fluida panas bumi. Batuan penyusun sistem panas bumi terdiri dari overburden, cap rock, batuan reservoir, dan batuan heat source di mana antar batuan penyusun tersebut memiliki perbedaan nilai resistivitas yang signifikan. Batuan cap rock memiliki resistivitas ≤ 10 Ωm disebabkan pengaruh proses hidrotermal yang mengakibatkan terbentuknya clay sebagai batuan alterasi. Batuan reservoir memiliki resistivitas 20-60 Ωm dikarenakan porositas dan permeabilitas batuan tersebut cenderung tinggi sehingga batuan reservoir yang awalnya merupakan batuan vulkanik memiliki pengurangan nilai resistivitas. Batuan heat source merupakan batuan vulkanik yang memiliki resistivitas ≥ 100 Ωm dipengaruhi oleh kerapatan batuan vulkanik yang padat. Batuan overburden merupakan batuan vulkanik yang berada di permukaan, memiliki resistivitas ≤ 100 Ωm.
Dalam tahap pemodelan magnetotelurik, dapat dilakukan inversi 1D, 2D, dan 3D. Gravitasi telah digunakan dalam eksplorasi panasbumi, terutama untuk mendelineasi distribusi massa jenis bawah permukaan yang berasosiasi dengan struktur geologi seperti graben, kaldera, patahan, dan basement.Struktur geologi di bawah permukaan dan korelasinya terhadap permeabilitas rekahan merupakan tujuan utama dalam penelitian pada area panasbumi.
Mikroseismik merupakan metode geofisika yang digunakan untuk mendeteksi rekahan atau zona lemah untuk memetakan permeable zone dan sistem hidrogeologi. Mikroseismik merupakan metode yang memanfaatkan gempa yang berkekuatan < 3 SR. Untuk mengidentifikasi bahwa gempa tersebut berasal dari injeksi fluida atau aktivitas tektonik dapat melalui frekuensi, magnitude, jarak gempa terhadap stasiun pengukuran, dan travel time.
Melalui teknologi geosains tersebut akan dilakukan evaluasi terintergrasi, sehingga dapat dibuat model konseptual, cadangan panasbumi, dan lokasi pengeboran. Keberhasilan target lokasi pengeboran merupakan langkah yang krusial sehingga penting untuk memahami karakteristik sistem panasbumi. Pemahaman sistem panasbumi yang baik dapat dicapai dengan merekonstruksi model konseptual panasbumi sehingga dapat digunakan untuk menentukan titik pengeboran.
