Pengertian Energi Panas Bumi | Apa Itu Panas Bumi | Proses Terjadinya Energi Panas Bumi | Sistem Panas Bumi

Apa Itu Energi Panas Bumi?

Bumi sebagai planet dengan urutan ketiga dalam tata surya telah terbentuk sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu. Jarak dari bumi ke matahari sekitar 150 juta kilometer. Bumi berbentuk bulat dengan radius kurang lebih 6.370 kilometer. Sampai saat ini masih diperkirakan bahwa bumi merupakan satu-satunya planet yang dapat dihuni oleh berbagai jenis makhluk hidup.

Permukaan bumi terdiri dari daratan dan lautan. Pada saat terbentuknya, permukaan bumi memiliki panas yang sangat dahsyat. Namun, setelah melewati masa miliaran tahun, temperatur bumi terus menurun dan pada saat ini panas yang dahsyat tersebut masih terdapat di bagian inti bumi.

"Inti dalam bumi" ditunjukkan dengan tanda panah memiliki suhu sangat panas, yaitu 4.500° Celsius.

Bukti bahwa inti bumi tersebut panas dapat ditemukan jika kita menggali semakin ke bawah maka akan terasa bahwa temperatur di bawah permukaan bumi semakin meningkat atau semakin panas. Panas yang berasal dari inti bumi dihasilkan oleh reaksi peluruhan unsur-unsur radioaktif seperti uranium dan potasium. Proses ini biasa disebut reaksi nuklir. Pada saat ini, reaksi nuklir tersebut masih terjadi di matahari dan bintang-bintang yang tersebar di jagad raya. Reaksi tersebut dapat menghasilkan panas hingga jutaan derajat Celsius.

Panas yang tersimpan di dalam inti bumi dapat diserap dan dimanfaatkan untuk kebutuhan hidup manusia. Panas inilah yang disebut dengan energi panas bumi (geothermal energy). Energi panas bumi berasal dari aktivitas tektonik di dalam bumi yang terjadi sejak planet bumi diciptakan. Energi panas bumi berasal dari inti bumi yang terdiri dari material cair yang suhunya mencapai 2.200 derajat Celsius. Pada kedalaman 10.000 meter, energi panas yang dihasilkan dapat mencapai 50.000 kali dari jumlah energi seluruh cadangan minyak bumi dan gas alam yang masih tersimpan di dunia. Inilah yang menjadi sumber energi panas bumi.

Secara struktur, lapisan bumi dibagi menjadi tiga bagian utama, yaitu kerak bumi (crush), selubung atau mantel (mantle), dan inti bumi (core). Kerak bumi merupakan kulit bumi bagian luar. Tebal lapisan kerak bumi mencapai 70 kilometer yang merupakan lapisan bebatuan. Lapisan ini menjadi tempat tinggal seluruh makhluk hidup. Suhu di bagian bawah kerak bumi mencapai 1.100 derajat Celsius. Lapisan kerak bumi dan bagian di bawahnya hingga kedalaman 100 kilometer dinamakan litosfer.

Selubung atau mantel bumi terletak di bawah lapisan kerak bumi. Tebal selubung bumi mencapai 2.900 kilometer, terdiri dari lapisan bebatuan padat. Suhu di bagian bawah selimut bumi dapat mencapai 3.000 derajat Celsius.

Bagian bumi yang terakhir adalah inti bumi. Inti bumi terdiri dari material cair, dengan penyusun utama logam besi sebanyak 90%, nikel sebanyak 8%, dan material lainnya sebanyak 2%. Inti bumi berada pada kedalaman 2.900 kilometer sampai 5.200 kilometer. Lapisan ini dibedakan menjadi dua bagian, yaitu lapisan inti luar dan lapisan inti dalam. Lapisan inti luar tebalnya sekitar 2.000 kilometer dan terdiri atas besi cair yang suhunya mencapai 2.200 derajat Celsius. Sedangkan, inti dalam merupakan pusat bumi berbentuk bola dengan diameter sekitar 2.700 kilometer. Inti dalam bumi terdiri dari nikel dan besi yang suhunya mencapai 4.500 derajat Celsius.

Proses Terjadinya Energi Panas Bumi

Panas bumi atau geotermal berasal dari kata geo yang berarti "bumi" dan thermal yang berarti "panas". Geotermal dapat dimaknai sebagai energi panas yang terbentuk secara alami di bawah permukaan bumi atau kerak bumi. Di atas permukaan bumi suhu menjadi ideal untuk kehidupan flora, fauna, dan manusia. Berbagai musim terjadi di atas permukaan bumi. Seperti musim hujan, misalnya. Pada saat hujan, air hujan yang turun dari awan karena pengaruh gravitasi bumi itu akan membasahi permukaan bumi. Ketika tiba di permukaan bumi air hujan akan merembes ke dalam tanah melalui saluran pori-pori atau rongga-rongga di antara butir-butir batuan. Bila jumlah air hujan yang turun cukup deras, maka air tersebut akan mengisi rongga-rongga antar butiran sampai penuh atau jenuh. Air hujan yang sudah masuk ke tanah disebut air tanah. Sebagian lain dari air hujan yang masih dipermukaan akan mengalir ke tempat yang lebih rendah. Ini disebut air permukaan.

Perlu diketahui, bahwa daya serap masing-masing batuan atau lapisan batuan bervariasi tergantung jenis batuannya. Di daerah gunung api, di mana terdapat potensi panas bumi, seringkali ditemukan struktur sesar atau rekahan dan kaldera sebagai akibat dari letusan gunung maupun aktifitas tektonik lainnya. Keberadaan struktur tersebut tidak sekadar membukapori-pori atau rongga-rongga antarbutiran bebatuan menjadi lebih terbuka, bahkan lebih dari itu struktur tersebut menciptakan zona rekahan (fracture zone). Zona rekahan ini biasanya berukuran lebar dan memanjang secara vertikal atau dengan sudut miring hampir vertikal. Melalui zona rekahan ini, air tanah dengan leluasa menerobos turun ke tempat yang lebih dalam hingga mencapai batuan panas (hot rock).

Ketika mencapai batuan panas, air tersebut tidak lagi turun ke bawah, tetapi mencari jalan dengan arah horizontal melalui lapisan batuan yang masih dapat diisi oleh air. Seiring dengan berjalannya waktu, air tersebut terus terakumulasi dan terpanaskan oleh batuan panas (hot rock). Akibatnya temperatur air meningkat, volume bertambah dan tekanan menjadi naik.

Sistem panas bumi

Dalam proses pemanasan ini, sebagian dari air masih tetap berwujud air tetapi suhunya menjadi panas. Sementara itu, sebagian lainnya berubah menjadi uap panas yang terus mendapat tekanan dari panas yang disalurkan oleh inti bumi. Tekanan panas dari waktu ke waktu terus meningkat, membentuk fiuida. Karena tekanan yang terus-menerus, maka fluida panas tersebut menekan batuan panas yang melingkupinya seraya mencari jalan terobosan untuk melepaskan tekanan tinggi. Fluida atau uap panas yang berada di perut bumi terus bergerak.

Pada awalnya, molekul-molekul fluida tersebut berusaha mentransfer atau berbagi panas kepada sesamanya hingga mencapai kesetaraan temperatur. Seiring dengan meningkatnya temperatur, volumenya bertambah sehingga menimbulkan efek tekanan fluida semakin naik. Akhirnya fluida mendesak dan mendorong batuan sekitarnya atau berusaha menerobos celah-celah antarbatuan untuk melepaskan tekanannya.

Secara umum, tekanan di sekitar permukaan bumi lebih rendah daripada tekanan di bawah permukaan bumi. Berdasarkan hal ini, air panas maupun uap panas yang terperangkap di bawah permukaan bumi akan berupaya mencari jalan terobosan supaya dapat keluar ke permukaan bumi.

Asap putih yang sesunguhnya merupakan uap panas dari energi panas bumi.

Ketika mereka menemukan jalan untuk sampai ke permukaan, kita dapat melihatnya sebagai asap putih yang sesungguhnya adalah uap panas [fumarole), atau dapat juga mereka keluar dalam wujud cairan membentuk telaga air panas (hot spring), atau dapat juga berupa lumpur panas (mud pots). Semua fenomena ini adalah jenis-jenis perwujudan dari keberadaan sistem panas bumi (geothermal  system).

Keberadaan ha-hal tersebut merupakan tanda-tanda alam yang menunjukkan bahwa di bawah lokasi tersebut pasti ada magma yang memanaskan batuan sekelilingnya. Juga dapat diartikan bahwa daerah tersebut menyimpan potensi panas bumi yang pada suatu saat dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi.

Sebagian fluida yang terkurung dalam perut bumi tetapi tidak menemukan celah untuk menuju ke permukaan bumi, maka fluida panas itu akan tetap terperangkap di sana selamanya. Lokasi tempat fluida panas terperangkap tersebut dinamakan reservoir panas bumi (geothermal reservoir). Sementara lapisan batuan di bagian atasnya dinamakan cap rock yang bersifat teramat sulit ditembus oleh fluida. Daerah di atas permukaan bumi yang bagian bawahnya memerangkap fuida dalam jumlah tertentu menjadi tempat yang potensial untuk menghasilkan energi panas bumi. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa energi panas bumi adalah energi panas yang tersimpan dalam batuan dan fluida yang terkandung di dalamnya, yang berada di bawah permukaan bumi.

Sistem panas bumi di Indonesia umumnya merupakan sistem hidrotermal yang memiliki temperatur tinggi, yaitu bersuhu lebih dari 225 derajat Celsius, hanya beberapa di antaranya yang memiliki temperatur sedang, yaitu bersuhu antara 150-225 derajat Celsius. Terjadinya sumber energi panas bumi di Indonesia serta karakteristiknya dapat dijelaskan sebagai berikut. Ada tiga lempengan yang berinteraksi di Indonesia, yaitu Lempeng Pasifik, Lempeng India-Australia, dan Lempeng Eurasia. Tumbukan yang terjadi antara ketiga lempeng tektonik tersebut telah memberikan peranan yang sangat penting bagi terbentuknya sumber energi panas bumi di Indonesia.

Tumbukan antara Lempeng India-Australia di sebelah selatan dan Lempeng Eurasia di sebelah utara mengasilkan zona penunjaman atau subduksi di kedalaman 160-210 kilometer di bawah Pulau Jawa dan Nusa Tenggara, dan di kedalaman sekitar 100 kilometer di bawah Pulau Sumatra.

Hal ini menyebabkan proses magmatisasi di bawah Pulau Sumatra lebih dangkal dibandingkan dengan di bawah Pulau Jawa atau Nusa Tenggara.

Adanya perbedaan kedalaman menyebabkan jenis magma yang dihasilkan pun berbeda. Pada kedalaman yang lebih besar jenis magma yang dihasilkan akan lebih bersifat basa dan lebih cair dengan kandungan gas magmatik yang lebih tinggi sehingga menghasilkan erupsi gunung api yang lebih kuat, yang pada akhirnya akan menghasilkan endapan vulkanik yang lebih tebal dan terhampar luas. Oleh karena itu, reservoir (tempat penampungan) panas bumi di Pulau Jawa umumnya lebih dalam dan menempati batuan vulkanik, sedangkan reservoir panas bumi di Sumatra terdapat di dalam batuan sedimen dan ditemukan pada kedalaman yang lebih dangkal.

Sistem panas bumi di Pulau Sumatra umumnya berkaitan dengan kegiatan gunung api andesitisriolitis, yaitu kegiatan gunung api yang disebabkan oleh sumber magma yang bersifat lebih asam dan lebih kental; sedangkan di Pulau Jawa, Nusa Tenggara, dan Sulawesi umumnya berasosiasi dengan kegiatan vulkanik yang bersifat andesitis-basaltis, yaitu kegiatan gunung api yang disebabkan oleh sumber magma yang bersifat lebih cair.

Reservoir panas bumi di Sumatra umumnya menempati batuan sedimen yang telah mengalami beberapa kali perubahan bentuk akibat pergerakan lempeng bumi, yang pada akhirnya menghasilkan reservoir panas bumi yang besar, lebih besar dibandingkan dengan reservoir pada lapangan-lapangan panas bumi di Pulau Jawa ataupun di Sulawesi.