Tugas Metode PenelitianPEMANFAATAN POTENSI HIDROTHERMAL UNTUK
PLTPB DENGAN METODE GEOLISTRIK DI KECAMATAN DESA PARBUBU TAPANULI
UTARADisusun
oleh:Kelompok :Fisika Unimed Medan 2011 Nama : NIM :Bill
Clinkton S4113240001Devi Sunday H 4113240004Donita T
M4113240005Jeddah Yanti4113240013Julyha4112240007Rita
N.Silaban4113240025
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamUniversitas Negeri
Medan2013BAB IPENDAHULUAN
1.1. Latar BelakangSalah satu kebutuhan hidup manusia adalah
sumber daya energi. Ketersediaan sumber daya energi yang bersifat
tidak dapat diperbaharui seperti bahan bakar minyak dan gas yang
pada saat ini kondisinya semakin menipis merupakan suatu
permasalahan penting. Hal ini disebabkan oleh adanya eksploitasi
secara terus menerus dalam jumlah besar dalam rangka pemenuhan
kebutuhan akan energi di berbagai sektor bidang. Oleh karena itu,
diperlukan adanya solusi untuk dilakukan penelitian-penelitian guna
mencari energi alternative.sebagai pengganti bahan bakar minyak dan
bahan bakar gas yang salah satunya adalah panas bumi.Energi panas
bumi adalah energi sumber daya alam berupa air panas atau uap yang
terbentuk dalam reservoir di dalam bumi melalui pemanasan air bawah
permukaan oleh batuan beku panas. Air permukaan yang berasal dari
sungai, hujan, danau, laut dan lain-lain meresap menjadi air tanah,
mengalir dan bersentuhan dengan tubuh magma atau batuan beku panas
tersebut, mendidih serta kemudian membentuk air dan uap panas (
Hydrothermal ). Karena berat jenis, temperatur dan tekanannya, uap
dan air panas ini mengalir kembali ke permukaan melalui
bidang-bidang rekahan di lapisan kulit bumi (Tim Pertamina,
2007)Ketersediaan sumberdaya energi bahan bakar minyak bumi (BBM)
akan semakin menipis seiring dengan perjalanan waktu. Sumber daya
energi yang merupakan produk sampingan dari BBM, yaitu bahan bakar
gas (BBG) keberadaannya jugamengikuti BBM karena keduanya bersifat
tidak dapat diperbaharui (non renewable). Oleh karena itu upaya
penelitian yang berkelanjutan dalam rangka mendapatkan energi
alternatif pengganti energi yang tidak terbarukan (non renewable)
ini harus terus dilakukan.(Nurul Hidayat, 2011)Dalam ilmu sains,
cara yang dapat dilakukan untuk mengekploitasi energi panas bumi
adalah dengan memanfaatkan ilmu Geofisika. Geofisika adalah ilmu
yang mempelajari tentang bumi yang menggunakan parameter-parameter
fisika. Dalam hal ini yang menjadi target adalah bumi bawah
permukaan. Parameter - parameter fisika yang digunakan adalah
parameter mekanika yang meliputi metode seismik, gaya berat
(gravity), magnetik dan Geolistrik. ( Imron Rosyid, 2011 : 2)Posisi
Indonesia yang terletak pada pertemuan tiga lempeng (Eurasia,
Hindia Australia, dan Pasifik ) menyebabkan terbentuknya deretan
gunungapi di sebagian wilayah negara ini, dan menyebabkan
terbentuknya sumber energi panasbumi di sekitar gunungapi tersebut.
Energi panasbumi ini dapat dimanfaatkan secara langsung untuk
pengeringan produksi hasil pertanian, pariwisata dan kebutuhan
rumah tangga ataupun secara tidak langsung sebagai penggerak turbin
pembangkit listrik. Kepulauan Indonesia terletak disekitar equator
(garis khatulisti wa) yai tu sekitar 6o Lintang Utara (LU) 12o
Lintang Selatan (LS) dan diantara 95o 140o Bujur Timur (BT). (
Badan Litbang PU Departemen Pekerjaan Umum, 2005 : 3)Provinsi
Sumatera Utara terletak pada pesisir geografis antara 10 40 dan 980
1000 BT. Pantai timur Sumatera Utara memiliki garis pantai
sepanjang 545 km. Wilayah pesisir timur sumatera utara terdiri dari
7 Kabupaten/Kota, yaitu : Kabupaten Langkat, Kota Medan, Kota
Tanjung Balai, Kabupaten Asahan, Kabupaten Labuhan Batu, Kabupaten
Deli Serdang, Kabupaten Serdang Bedagai. Luas wilayah kecamatan
pesisir di bagian timur Sumatera Utara adalah 443.133.44 km2 yang
terdiri dari 35 kecamatan pesisir dengan jumlah desa sebanyak 436
desa. Di pantai timur Sumatera Utara hanya terdapat 6 ( enam )
pulau-pulau kecil. Pantai Barat Sumatera Utara memiliki garis
pantai sepanjang 763,47 km ( termasuk pulau Nias ). Wilayah pantai
barat Sumatera Utara terdiri dari 6 ( enam ) Kabupaten/Kota yaitu :
Kabupaten Tapanuli Tengah, Kota Sibolga, Kabupaten Tapanuli
Selatan, Kabupten Mandailing Natal, Kabupaten Nias dan Kabupaten
Nias Selatan. Laut administrasi kawasan pesisir pantai Barat
mencapai 25.328 km2 (sekitar 39,93% dari Luas Provinsi Sumatera
Utara). Jumlah pulau-pulau kecil yang terdapat di Pantai Barat
Sumatera Utara mencapai 156 pulau. (Pemerintahan Provinsi Sumatera
Utara, 2005 2012 : 1)
Di Indonesia terdapat kepulauan Sumatera yang terletak pada
pertemuan dua lempeng tektonik yaitu Lempeng Eurasia dan Lempeng
Indo-Australia, menyebabkan di pulau Sumatera sering terjadi gempa
bumi dan banyak dijumpai daerah potensi panas bumi. Potensi panas
bumi di Sumatera mencapai 9562 MW. Jika dibandingkan dengan
pulau-pulau lain diIndonesia, potensi tersebut adalah yang
terbesar. (Wardhana, 1998 : 1). Desa Parbubu terletak di Kecamatan
Tarutung Sumatera Utara. Desa Parbubu memiliki potensi Panas Bumi
yang dapat dimanfaatkan sebagaik sumber energi berupa PLTP. Selama
ini Panas Bumi dimanfaatkan sebagai pemandian air soda. Kolam mandi
dibuat langsung dari sumber air soda yang keluar dari dalam tanah.
Sumber air panas ini berasal dari panas bumi. Dalam penelitian ini,
peneliti menggunakan metode geolistrik (tahanan jenis), dimana
metode geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang sangat
popular dan sering digunakan baik dalam survey geologi maupun
eksplorasi. Hal ini disebabkan karena metode geolistrik (tahanan
jenis) sangat bagus untuk mengetahui kondisi atau struktur geologi
bawah permukaan berdasarkan variasi tahanan jenis batuannya.
Terutama untuk daerah yang mempunyai kontras tahanan jenis yang
cukup jelas terhadap sekitarnya, seperti untuk keperluan eksplorasi
panas bumi (geothermal). Hal ini dapat ditunjukkan dengan penampang
harga tahanan jenis yang semakin kecil sehingga mencerminkan
karakteristik fisik atau struktur bawah permukaan. Kondisi ideal
geologi yang memenuhi persyaratan daerah panasbumi (geothermal
reservoir) yang dapat menghasilkan uap panas adalah adanya sumber
panas (heat source), adanya batuan reservoir dengan porositas dan
permeabilitas cukup tinggi berisi fluida panas (ada pengisian
kembali air dingin melalui rekahan atau sesar), serta adanya batuan
penutup (cap rock) yang dapat menahan pelepasan panas. Sumber panas
bumi berasal dari aktivitas gunung api yang berupa magma. Adanya
aktivitas gunung api banyak memberikan manfaat bagi manusia dimana
salah satu manfaat tersebut adalah adanya potensi geothermal.
Manfaat air panas selain untuk keperluan sehari-hari seperti mandi
dan pariwisawata, juga bermanfaat sebagai energi pembangkit listrik
tenaga panas bumi (PLTPB) dan juga sebagai energi alternatif
pengganti minyak bumi dan gas bumi serta batubara yang jumlahnya
hampir habis. Pembangkit listrik tenaga panas bumi (PLTPB) pada
prinsipnya samaseperti pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), hanya
pada PLTU uap dibuat di permukaan menggunakan boiler, sedangkan
pada PLTPB uap berasal dari reservoir panas bumi. Untuk mengetahui
besarnya potensi air panas tersebut, maka perlu diadakan penelitian
di sekitar sumber air panas Desa Parbubu yang masih belum
terpublikasikan dalam artian hanya masyarakat sekitar yang
mengetahui akan adanya sumber air panas tersebut. Melalui
penelitian ini diharapkan bisa di ketahui seberapa besar potensi
air panas yang dimiliki. (Ika Yuli, 2011 : 2)Penelitian panas bumi
dengan menggunakan metode geolistrik ini terbukti pernah dilakukan
oleh Minarno ( 2000), penyelidikan panasbumi daerah Mataloko dengan
menggunakan metode tahanan listrik (geolistrik) konfigurasi
Schlumberger, menunjukkan bahwa daerah tersebut mempunyai potensi
struktur panas bumi yang ditunjukkan oleh nilai tahanan jenis yang
relatif kecil. Untuk metode Werner pernah dilakukan oleh Ika (
2011) yang dilakukan di daerah sumber air panas Kasin Kota Batu.
Maka dalam pengambilan daerah survei geolistrik ini menurut laporan
Subdit Panas Bumi Direktorat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana bahwa
daerah Songgoriti Batu merupakan salah satu daerah yang mempunyai
potensi panas bumi (geothermal). Penelitian panas bumi juga
dilakukan oleh Nurul Hidayat (2011) dengan menggunakan metode
anomali bouger untuk menentukan daerah geothermal.
1.2. . Identifikasi Masalah
Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini adalah mengenai
bagaimana analisis model optimasi konversi energi panas bumi ke
energi listrik. Konversi energi panas bumi ke energi listrik dapat
dilakukan dengan berbagai cara atau system yakni menggunakan metode
geolistrik.
1.3. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang, maka
masalah yang akan dibahas dirumuskan sebagai berikut :1. Bagaimana
kondisi atau struktur geologi bawah permukaan berdasarkan variasi
tahanan jenis batuannya yang akan dijadikan sample.2. Bagaimana
Potensi Geotermal di Desa Parbubu, Tapanuli Utara, Sumatera
Utara.3. Dapatkah Geotermal (Panas Bumi) dijadikan sebagai sumber
Energi PLTPB.
1.4. Batasan Masalah Yang menjadi batasan masalah dalam
penelitian ini adalah :1. Penelitian ini dilakukan di Desa
Parbubu,Tapanuli Utara,Sumatera Utara.2. Perhitungan panas bumi
yang dilakukan tidak lepas dari mengetahui kondisi atau struktur
geologi bawah permukaan berdasarkan variasi tahanan jenis batuannya
yang akan dijadikan sample.3. Penelitian ini difokuskan pada daerah
yang memiliki potensi panas bumi
1.5. Tujuan Penelitian Dari rumusan masalah di atas, maka
penelitian ini bertujuan:1. Mengetahui kondisi atau struktur
geologi bawah permukaan berdasarkan variasi tahanan jenis batuannya
yang berpotensi sebagai parameter adanya energi panas bumi.2.
Mengetahui kegunaan Sumber Energi Panas Bumi berupa potensi
Hidrothermal untuk pembangunan PLTPB di Desa Parbubu, Tapanuli
Utara, Sumatera Utara.3. Mengetahui besar potensi hidrothermal pada
daerah yang memiliki panas bumi yang tinggi
1.6. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah : 1.
Sebagai bahan informasi penelitian lebih lanjut tentang sumber
panas bumi yang ada di Sumatera Utara dan dapat memanfatkan
Geotermal (Panas Bumi) sebagai pembangunan PLTPB.2. Memberi
pandangan baru pada masyarakat bahwa Geotermal (Panas Bumi) bisa
dimanfaatkan.3. Mengetahui penentuan batas luas sumberdaya
(spekulatif dan hipotesis) sampai dengan penentuan besarnya volume
cadangan (tereka, tertunjuk dan terbukti) dari reservoir panas
bumi.
BAB IITINJAUAN PUSTAKA2.1 Geothermal
Secara bahasa, kata geothermal terbentuk dari dua kata yaitu geo
yang berarti bumi dan thermal yang artinya panas. Jadi istilah
geothermal diartikan sebagai panas bumi. Geothermal juga dapat
diartikan sebagai panas bumi yang terbentuk secara alami di bawah
permukaan bumi. Panas bumi secara umum dapat diartikan sebagai
jumlah kandungan panas yang tersimpan dalam bumi dan membentuk
sistem panas bumi yang telah ada sejak bumi terbentuk. Sistem panas
bumi tersebut mencakup sistem hidrothermal yang merupakan sistem
tata air, proses pemanasan dan kondisi sistem dimana air yang
terpanasi terkumpul sehingga sistem panas bumi mempunyai
persyaratan seperti harus tersedianya air, batuan pemanas, batuan
sarang, dan batuan penutup (Alzwar, Samodra,Tarigan, 1987).
Gambar 2.1: Sistem Air Panas Bumi ((Alzwar, Samodra,Tarigan,
1987). 2.2 Metode GeolistrikMetode geolistrik resistivitas bekerja
karena pengukuran beda potensial pada titik- titik di permukaan
bumi yang diproduksi dengan langsung mengalirkan arus ke bawah
permukaan. Hal ini bermanfaat untuk menentukan distribusi
resistivitas di bawah permukaan dan kemudian digunakan untuk
interpretasi material-material yang ada di dalam bumi.
Gambar 2.2 Rangkaian Listrik Sederhana (Burger, 1992)
Hambatan dari resistor sebagaimana yang diilustrasikan pada
gambar di atas bergantung pada panjang kolom pipa dan juga material
dasar yang menyusunnya, yang kita namakan resistivitas dan
dinotasikan dalam , Resistivitas atau tahanan jenis suatu bahan
adalah besaran/ parameter yang menunjukkan tingkat hambatannya
terhadap arus listrik. Bahan yang mempunyai resistivitas makin
besar, berarti makin sukar untuk dilalui arus listrik. Biasanya
tahanan jenis diberi simbol . Tahanan jenis adalah kebalikan dari
daya hantar jenis yang diberi simbol .
Jadi, = 1/.
Satuan adalah ohm meterMetode resistivitas adalah metode
geofisika untuk menyelidiki struktur bawah permukaan berdasar
perbedaan resistivitas batuan.
Resistivitas atau tahanan jenis dapat ditentukan dengan
menggunakan hukum ohm , yang berlaku untuk arus listrik I yang
melewati bahan berbentuk silinder dengan luas penampang A dan
panjang L dan diberi beda tegangan antara ujung-ujungnya. Sounding
adalah penyelidikan perubahan resistivitas bawah permukaan kearah
vertikal. Caranya: pada titik ukur yang tetap, jarak elektroda arus
dan tegangan diubah / divariasi. Konfigurasi elektroda yang
biasanya dipakai adalah konfigurasi Schlumberger. Mapping adalah
penyelidikan perubahan resistivitas bawah permukaan kearah lateral
(horizontal). Caranya: dengan cara elektroda arus dan tegangan
tetap, titik ukur dipindah/ digeser secara horisontal. Konfigurasi
elektroda yang biasa dipakai adalah konfigurasi Wenner atau
dipol-dipol.(waluyo, 2001)2.3 Metode Geolistrik ResistivitasMetode
geolistrik resistivitas adalah salah satu metode yang cukup banyak
digunakan dalam dunia eksplorasi khususnya eksplorasi air tanah
karena resistivitas dari batuan sangat sensitif terhadap kandungan
airnya dimana bumi dianggap sebagai sebuah resistor. Metode
geolistrik resistivitas atau tahanan jenis adalah salah satu dari
jenis metode geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan
bawah permukaan dengan cara mempelajari sifat aliran listrik di
dalam batuan di bawah permukaan bumi. Metode resistivitas umumnya
digunakan untuk eksplorasi dangkal, sekitar 300 500 m. Prinsip
dalam metode ini yaitu arus listrik diinjeksikan ke alam bumi
melalui dua elektroda arus, sedangkan beda potensial yang terjadi
diukur melalui dua elektroda potensial. Dari hasil pengukuran arus
dan beda potensial listrik, dapat diperoleh variasi harga
resistivitas listrik pada lapisan di bawah titik ukur. Metoda
tahanan jenis adalah salah satu metoda dari kelompok metoda
geolistrik yang digunakan untuk mempelajari keadaan bawah permukaan
dengan cara mempelajari sifat aliran listrik dalam batuan dibawah
permukaan bumi. Yang dipelajari disini mencakup besaran medan
potensial , medan elektromagnetik yang diakibatkan oleh aliran arus
listrik secara alamiah (pasif) maupun secara buatan (aktif).
Beberapa metoda yang termasuk didalam kelompok ini adalah : Tahanan
jenis Tahanan jenis head on Potensial diri Polarisasi terimbas EM
VLF Magnetoeluric Arus Telurik Elektromagnetik.Metode Geolistrik
resistivitas dilakukan dengan cara menginjeksikan arus listrik ke
permukaan bumi yang kemudian diukur beda potensial diantara dua
buah elektrode potensial. Pada keadaan tertentu, pengukuran bawah
permukaan dengan arus yang tetap akan diperoleh suatu variasi beda
tegangan yang berakibat akan terdapat variasi resistansi yang akan
membawa suatu informasi tentang struktur dan material yang
dilewatinya. Prinsip ini sama halnya dengan menganggap bahwa
material bumi memiliki sifat resistif atau seperti perilaku
resistor, dimana material-materialnya memiliki kemampuan yang
berbeda dalam menghantarkan arus listrik.Ilustrasi garis
ekipotensial yang terjadi akibat injeksi arus ditunjukkan pada dua
titik arus yang berlawanan di permukaan bumi dapat dilihat pada
gambar 1.
Gambar 3. Pola aliran arus dan bidang ekipotensialSemakin besar
jarak antar elektroda menyebabkan makin dalam tanah yang dapat
diukur. 2.4 Konfigurasi Wenner
Gambar 4. Dua elektroda arus dan dua elektroda potensial pada
permukaan tanah homogen isotropik pada resisitivitas
(Telford,1990).Ketika arus diinjeksikan pada permukaan tanah
melalui dua elektroda arus C1 dan C2, maka beda potensial yang
terjadi dari gambar 3, pada elektroda P1 dan P2 adalah:
Kemudian, untuk mengukur nilai resistivitas di lapangan
digunakan persamaan:
Namun karena sifat bumi yang pada umumnya berlapis (terutama di
dekat permukaan) perandaian bahwa mediumnya adalah homogen tidak
terpenuhi. Biasanya resistivitas yang terukur tersebut dikenal
sebagai resistivitas semu atau apparent resistivity, yang biasa
dituliskan dengan simbol . Besar resistivitas semu dipengaruhi oleh
konfigurasi elektroda yang digunakan, hal ini disebabkan karena
setiap konfigurasi elektroda memiliki faktor k yang berbeda
berdasar susunan dari elektrodanya. Konfigurasi wenner mempunyai
ciri jarak antar elektroda adalah sama, sehingga memberikan faktor
geometri yang diperoleh dari
Gambar 5. Konfigurasi wenner(Burger, 1992)
BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat PenelitianPenelitian ini dilaksakan sekitar
2 minggu pada bulan November 2013 , lokasi penelitian terletak pada
koordinat 200 LU 98057 BT disekitar sumber air panas soda di Desa
Parbubu, Kabupaten Tarutung, Provinsi Sumatera Utara,
Indonesia.BULANMINGGU
1234
NOVEMBER
3.2 Alat dan BahanNoNama Alat dan BahanJumlah
1ARES-G4 v4.7, SN: 0609135Seperangkat
2Baterai 1 buah
3Elektroda32 buah
4Kabel4 Gulung
5Karet Pengikat32 buah
6Palu1 buah
3.3 Diagram Alir
3.4 Teknik Analisis Data
3.5 Prosedur DataNoProseedur KerjaGambar
1Menyiapkan Alat dan Bahan yang akan digunakan
-------
2Memasang kabel Elektroda dan kabel dari baterai ke alat ARES-G4
v4.7, SN: 0609135
3Membentangkan 4 gulung kabel kearah kanan dan kiri alat
4Menancapkan Elektroda pada setiap besi kabel
5Mengikat elektroda ke kabel atau besi kabel
6Menghidupkan Alat, mengatur dan Alat itu akan menghitung secara
otomatis
7Jika ada elektroda yang tidak nyambung, alat akan meberikan
peringatan, maka, tempat dimana elektroda bermasalah tersebut harus
disiram.
