geothermometer dan heat loss dalam eksplorasi

GEOTHERMOMETER DAN HEAT LOSS DALAM EKSPLORASI GEOKIMIA
LAPANGAN PANASBUMI DAERAH CISUKARAME, KABUPATEN SUKABUMI,
PROPINSI JAWA BARAT
Intan Paramita Haty1 dan Ardian Nofri Nugroho2
1
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Yogyakarta
Jl. SWK 104 Condong Catur Sleman Yogyakarta 55283
Email : [email protected]
2
PT. Jabar Rekind Geothermal Yogyakarta
Wisma Aldiron 3rd Floor Suite 316
Jl. Jend Gatot Subroto Kav 72 Jakarta
Email : [email protected]
Abstrack
Keberadaan dan jenis manifestasi panasbumi mata air panas berperan penting dalam
menentukan besarnya suhu reservoar dan dapat digunakan untuk menghitung besarnya hilang
panas alamiah panasbumi (heat loss). Berdasarkan pengolahan data lapangan, diperoleh nilai
geothermometer panasbumi Cisukarame berkisar 188°C-212°C. Diperoleh pula nilai heat
loss daerah Cisukarame sebesar 19.367 kj/kg. Nilai hilang panas alamiah ini dapat digunakan
untuk menentukan potensi yang dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga
panasbumi.
Pendahuluan
yang telah teridentifikasi, akan tetapi baru 7
Pemerintah telah menyusun Road Map
lapangan
Pengembangan
pembangkit listrik, dengan total kapasitas
Panasbumi
2004-2025,
yang
dikembangkan
untuk
dengan tujuan mencapai pangsa pasar energi
terpasang 1.226 MW.
terbarukan sebesar 17% pada tahun 2025,
Lapangan panasbumi Cisolok-Cisukarame
dimana energi panasbumi ditargetkan pada
berada di bawah naungan PT. Jabar Rekind
tahun tersebut telah memberikan kontribusi
Geothermal. PT. Jabar Rekind Geothermal,
sebesar
energi
pemilik konsensi atau WKP Panas bumi
nasional atau sudah menghasilkan listrik
Cisolok Cisukarame di daerah Pelabuhan
sebesar 9.500 MW. Indonesia pada saat ini
Ratu - Jawa Barat dengan luas daerah WKP
memiliki 285 daerah prospek panasbumi
kurang lebih 15.580 hektar. Survei intensif
5%
terhadap
konsumsi
telah dilakukan oleh beberapa instansi sejak
keseluruhan satuan batuan di atas ditutupi
tahun 1976 hingga sekarang juga beberapa
oleh hasil vulkanik Kuarter secara tidak
tulisan yang membahas mengenai daerah ini
selaras. Satuan batuan yang menyusun
serta 1 pengeboran sumur eksplorasi (CSL-
stratigrafi diatas memungkinkan terjadinya
01) telah dilaksanakan oleh PT. Pertamina
suatu medan uap alam atau lapangan
dengan kedalaman akhir 1477 meter.
panasbumi. Ini didukung dengan adanya
munculnya manifestasi permukaan sebagai
Geologi Daerah Telitian
gejala munculnya panasbumi di lapangan
Berdasarkan Sudjatmiko dan S. Santosa,
Cisolok dan Cisukarame yaitu berupa geyser
1992 dalam Suryantini, 2009 (Gambar 1)
yang disertai bau gas belerang dan mataair-
stratigrafi daerah Cisukarame tersusun oleh :
mataair panas. Sistem waduk panasbumi
Breksi Tapos (Qvb) berumur Plistosen
diperkirakan
berupa breksi gunungapi bersusunan andesit-
Formasi
basal dan aglomerat. Breksi ini menjemari
kesarangan sedang sampai tinggi. Terobosan
dengan Lava Halimun dan menutupi tak
dasit dan andesit diperkirakan merupakan
selaras satuan batuan lava.
asal sumber air panas masing-masing untuk
Lava Halimun (Qvl) berumur Plistosen
lapangan
bercirikan lava bersusunan basal dan andesit.
Cisukarame.
Cimanceuri
Widarto (1985) juga
telah melaksanakan
berupa
Citarate
satuan
yang
panasbumi
Satuan
bertindak
batupasir
mempunyai
Cisolok
tufa
dan
Formasi
sebagai
batuan
penudung sistem panasbumi.
pemetaan geologi permukaan di daerah
Cisolok-Cisukarame Satuan batuan tertua
Struktur geologi yang diinterpretasikan dari
yang tersingkap di permukaan adalah satuan
foto udara (Gambar 2) memperlihatkan
batupasir tufaan Formasi Citarate, di atasnya
bahwa system geothermal di Cisolok dan
secara selaras diendapkan satuan breksi
Cisukarame dikontrol oleh sesar-sesar yang
Formasi Cimapag. Keduanya terangkat dan
berarah NW-SE, NE-SW, dan sesar berarah
terlipatkan oleh kegiatan tektonik sesudah
N-S yang membentuk struktur graben.
Miosen Bawah yang disertai terobosan dasit.
Pada pliosen bawah diendapkan satuan tufa
Manifestasi Panasbumi Cisukarame
Formasi Cimanceuri secara tidak selaras
Manifestasi panasbumi yang ditemukan di
diatas formasi terdahulu. Kemudian terjadi
daerah Cisukarame yaitu mata air panas
pengangkatan dan pensesaran oleh kegiatan
(Foto 1) kolam air panas (Foto 2), dan
tektonik
yang
steaming ground. Mata air panas di daerah
disertai terobosan andesit. Sebagian dari
Cisukarame membentuk kolam air panas
sesudah
Pliosen
Bawah
diatas batuan andesit di sungai Cisukarame
Data hasil analisa geokimia digunakan untuk
yang tertutup endapan alluvial dengan
menghitung prosentase unsur SO4, Cl, dan
temperatur berkisar antara 54°C - 99°C
HCO3
dengan pH 6,8 – 8,2. Kegiatan thermal di
jenis fluida manifestasi kemudian digunakan
tepi dan dasar sungai Cisukarame dengan
untuk menghitung geothermometer. Untuk
lintasan kurang lebih 500 meter (Widarto, D.
menghitung konsentrasi klorida, sulfat, dan
S., 1987).
bikarbonat
terlebih dahulu untuk menentukan
dengan
cara
menjumlahkan
kandungan unsur ∑ Konsentrasi = Cl + S04 +
HCO3 kemudian menghitung proporsi relatif
dari masing-masing komponen jumlah di
atas dalam persen sebagai berikut :
% Cl = (Cl / ∑ Konsentrasi) x 100
% S04 = (S04 / ∑ Konsentrasi) x 100
% HCO3 = (HCO3- / ∑ Konsentrasi) x 100
Foto 1. Mata air panas LP 36 sampel
manifestasi C-12
Tabel 2. Hasil prosentase unsur SO4, Cl, dan
HCO3
Foto 2. Mata air dan kolam air panas LP 37
Data Geokimia Panasbumi Cisukarame
Lokasi
C-09
C-10
C-11
C-12
C-13
C-14
C-15
C-16
C-17
C-18
%SO4
17.77
15.94
17.19
19.19
18.89
19.76
19.02
19.67
22.66
10.50
%Cl
50.15
40.22
56.99
64.83
64.17
68.31
63.68
68.30
24.46
1.47
%HCO3
32.08
43.84
25.82
15.98
16.94
11.93
17.30
12.03
52.88
88.03
Data yang dipergunakan dalam penelitian ini
yaitu data analisa geokimia panasbumi dari 7
Berdasarkan prosentase kandungan unsur
manifestasi airpanas daerah Cisukarame.
SO4, Cl, dan HCO3 dalam diagram Cl - SO4
Hasil analisa geokimia dapat dilihat pada
– HCO3 (Gambar 3) dan Diagram K/100-
Tabel 1.
Na/1000-√Mg
(Gambar
mataairpanas
Cisukarame,
4)
daerah
terdapat
7
mataairpanas yang termasuk jenis fluida Cl
dan dapat digunakan untuk menghitung
1217
T (°C) = ----------------------- - 273
Log (Na/K) + 1.483
geothermometer yaitu C11, C12, C13, C14,
C15, dan C16.
Geothermometer Panasbumi Cisukarame
Pada sistem panasbumi bertemperatur tinggi,
2.
Giggenbach (1988)
Persamaan
empiris
perhitungan
variasi Na dan K sangat dikontrol oleh
geothermometer Na/K menurut Giggenbach,
perubahan temperatur dan pertukaran ion-ion
1988 yaitu
ini yang terdapat dalam
feldspar-nya.
mineral alkali
Dalam
1390
T (°C) = ----------------------- - 273
Log (Na/K) + 1,75
menggunakan
persamaan Na/K geothermometer sebaiknya
digunakan 2 atau 3 persamaan agar kita
dapat memperoleh gambaran besar rentangan
Hasil penentuan jenis fluida panasbumi yang
perbedaannya. Apabila hanya menggunakan
dapat
satu
sebaiknya
geothermometer yaitu manifestasi C11, C12,
menggunakan formula dari Fournier (1979).
C13, C14, C15, dan C16, sehingga dapat
Sebaiknya tidak menggunakan persamaan ini
diketahui geothermeter panasbumi daerah
pada kondisi air dengan kandungan klorida
Cisukarame berkisar antara 185°C – 195°C
rendah atau pada air yang mengandung Na-
(Fornier,
HCO3 atau air kaya ammonia yang telah
(Giggenbach, 1988)
persamaan
saja
maka
digunakan
1979)
atau
untuk
202°C
menghitung
–
212°C
bereaksi dengan sedimen yang kaya bahan
organik (Sumintadireja A, P., 2005) .
Fournier,
1979
menyebutkan
bahwa
penentuan suhu bawah permukaan dengan
perbandingan
Na/K
sedikit
Tabel 2. Hasil perhitungan geothermometer
Sampel
Geothermometer Na-K
Fornier,
Giggenbach,
1979
1988
194
211
mempunyai
C11
keuntungan karena tidak dipengaruhi oleh
C12
192
209
pengenceran. Perhitungan geothermometer
C13
185
202
C14
188
205
C15
195
212
C16
195
212
Na/K dapat dilakukan dengan menggunakan
beberapa persamaan empiris antara lain
berdasarkan
1.
Fournier (1979)
Persamaan
empiris
perhitungan
geothermometer Na/K menurut Fournier,
1979 yaitu
T pada 26°C di steam table adalah 108,9°C
Heatloss Panasbumi Cisukarame
Cara ekstrapolasi :
Hasil pengambilan data dilapangan, terdapat
1
manifestasi
panasbumi
yang
bisa
digunakan untuk menghitung besarnya heat
loss yaitu manifestasi kolam air panas C15
dengan data sebagai berikut :
Manifestasi Debit
Suhu
Ketinggian
(L/s)
(°C)
(m)
62,5-
98,9
C15
26 - 25
108,9 – 104,8
-------------- = ------------------25,1 – 25
X – 104,8
X – 104,8
-------------- = 4,1
0,1
X – 104,8 = 4,1 x 0,1
X – 104,8 = 0,41
245
80
X
= 0,41 + 104,8
X
= 105,21°C
Nilai T Manifestasi C15 = 98,9°C
Suhu udara rata-rata pada bulan Agustus
2009
dari
data
Stasiun
Klimatologi
Maranginan – Sukabumi yang berada pada
ketinggian 412m adalah sebesar 24,1°C. To
untuk menghitung heat loss diperoleh dari
persamaan Brown, 1994 bahwa akan terjadi
penurunan
suhu
sebesar
penurunan
ketinggian
0,7°C
sebesar
setiap
100
m,
sehingga To Cisolok :
Manifestasi
Selisih
To (°C)
Ketinggian (m)
C15
167
Diketahui :
T pada 95°C di steam table adalah 398°C
T pada 100°C di steam table adalah 419,9°C
Cara ekstrapolasi :
100 - 95
419,9 - 398
-------------- = ------------------- 26
98,927- 95
X – 398
5
21,9
-------- = ---------------3,9
X – 398
5 (X – 398)
5 X – 1990
25,1
5X
= 85,41+ 1990
5X
= 2075,41°C
X
Untuk menghitung heat loss, nilai T dan To
dikonversikan ke dalam steam table dengan
cara perhitungan ekstrapolasi sehingga T dan
To daerah prospek panasbumi Cisukarame
adalah sebagai berikut :
Nilai To = 25,1°C
Diketahui :
T pada 25°C di steam table adalah 104,8°C
= 21,9 x 3,9
= 85,41
Berdasarkan
= 415,082°C
perhitungan
tersebut diatas
nilai T dan To untuk manifestasi C15 adalah
Manifestasi
T (°C)
To (°C)
C15
415,082
105,21
Maka heat loss di daerah Cisolok dapat
dihitung dengan memakai rumus Q = m (T –
To), dimana m = V x ρf, (Brown, 1994)
Perhitungan
heat
loss
Cisukarame
manifestasi C15 adalah sebagai berikut :
Q
= V x ρf x (T – To)
= 62,5x10-3 x 1000 x (415,082 - 105,21)
= 62,5x10-3 x 1000 x 309,872
= 19.367 kj/kg
Kesimpulan
1. Manifestasi
panasbumi
Cisukarame
berada di sepanjang sungai Cisukarame
berupa steaming ground
dan mata air
panas sebanyak 8 titik.
2. Perhitungan geothermometer dari hasil
analisa
geokimia
menunjukkan
suhu
reservoar berkisar 185°C-212°C sehingga
lapangan panasbumi ini termasuk dalam
klasifikasi system panasbumi entalphi
sedang.
3. Hilang panas alamiah (heat loss) prospek
lapangan panasbumi daerah Cisukarame
sebesar 19.367 kj/kg.
4. Studi
geothermometer
berperan
dalam
kimia
suatu
sangat
rencana
pengembangan lapangan panasbumi pada
tahapan eksplorasi pendahuluan maupun
eksplorasi rinci.
Ucapan Terima kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada
PT. Jabar Rekind Geothermal (JRG) atas ijin
pemakaian data dan publikasi penelitian ini.
Daftar Pustaka
Browne, P. R. L.,and Freeston, D.H., 1994,
Teaching The Teachers : Geotyhermal
Technology, Geothermal Institute
University of Auckland.
Fournier, R.O., 1979, A revised equation for
the Na/K geothermometer, Geothermal
resources council, 221-224p.
Giggenbach, W. F., 1988, Geothermal solute
equilibria. Derivation of Na-K-Mg-Ca
geoindicator. Geochim. Cosmochim.
Acta, 52, 2749-2765
PT. JRG (Jabar Rekind Geothermal) – ELC
(Electroconsult), 2010, Geoscientific
Survey of the Cisolok-Cisukarame
Geothermal Field Province of West Java
Republic of Indonesia, Geological
Report, Unpublish.
Sujatmiko and Santosa, S., 1992. Peta
Geologi Lembar Leuwidamar, Jawa.
Pusat Penelitian dan Pengembangan
Geologi (P3G), Bandung.
Suryantini and Hendrasto Fajar., 2009.
Ekskursi Geothermal (PB 6013 Evaluasi
Prospek Panasbumi) Cisolok, Jawa
Barat, 1 November 2009, Magister
Program In Geothermal Technology,
Institut Teknologi Bandung (ITB),
Bandung.
Widarto, D.S., 1987, Penafsiran Suhu
Bawah Permukaan Berdasarkan Sifat
Kimia Di Lapangan Panasbumi CisolokCisukarame, Pelabuhan Ratu, Teknologi
Indonesia Jilid X No 1987, 1 - 17
Gambar 1. Peta Geologi Daerah Cisukarame (modifikasi dari Sujatmiko dan Santoso, S.,
1992 dalam Suryantini and Hendrasto Fajar., 2009)
Gambar 2. Interpretasi Dtruktur Geologi dari Foto Udara
Sample
C-09
C-11
C-12
C-13
C-14
C-15
C-16
C-17
Type
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Sample
C-09
C-11
C-12
C-13
C-14
C-15
C-16
C-17
Temp
°C
54.2
99.4
97.7
98.7
99.6
98.9
99.0
53.6
K
mg/l
10.2
24.1
29.3
26.2
30.6
26.7
33.5
7.54
Ca
mg/l
24.7
46.2
21.4
30.0
21.5
29.8
18.8
62.1
Mg
mg/l
1.75
0.98
0.39
0.46
0.11
0.67
0.10
4.14
NH4
mg/l
0.11
<0.05
0.20
<0.05
<0.05
0.10
<0.05
<0.05
HS
mg/l
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
tidak terdeteksi
SiO2
mg/l
100.3
195.8
247.7
232.8
233.2
208.7
270.0
66.9
B
mg/l
7.88
19.65
27.79
26.42
28.99
23.94
30.19
4.20
Li
mg/l
0.578
1.314
1.724
1.459
1.685
1.519
1.917
0.292
pH
6.92
7.71
8.13
8.15
8.09
8.20
8.08
6.83
Type
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Mata air panas
Na
mg/l
132
320.2
396.9
392.1
439.3
349.7
436.8
82.9
SO4
mg/l
55.96
123.1
157.3
152.7
172.2
137.4
170.0
80.52
Cl
mg/l
157.9
408.2
531.8
518.9
595.5
460.0
590.3
86.94
Fe
mg/l
0.033
0.018
<0.005
<0.005
<0.005
<0.005
<0.005
<0.005
Tabel 1. Hasil analisa geokimia dari mataairpanas Cisukarame
F
mg/l
0.82
1.75
2.15
2.11
2.32
1.96
2.31
0.37
As
mg/l
0.979
1.590
2.712
2.378
2.158
2.108
2.611
0.720
Br
mg/l
0.46
0.96
1.22
1.31
1.29
1.02
1.28
0.20
HCO3
mg/l
101
185
131
137
104
125
104
188
NO3
mg/l
0.94
1.07
2.20
2.25
<0.05
1.39
1.13
<0.05
Cl
90%
80%
70%
60%
50%
C14
C16
C13
C15
C12
C11
C9
C10
40%
30%
20%
C17
Steam
Heated
Waters
10%
SO4
C18
HCO3
Gambar 3. Diagram Cl - SO4 – HCO3 air panas Cisukarame (Intan, 2013)
Na
90%
80%
70%
60%
120
180160140
100
200
50%
220 C14
80
240
60
40% 260
C16
280
300
C12
30% 320
C13
C15 C11
340 Partial Equilibration
20%
10%
10 K
Immature Waters
C9
C17
C18
C10
1000
Mg^0.5
Gambar 4. Diagram K/100-Na/1000-√Mg air panas Cisukarame (Intan, 2013)