PENGUKURAN SUHU RESERVOIR PANAS BUMI DENGAN MENGGUNAKAN PERSAMAAN GEOTERMOMETER EMPIRIS DI DESA MARDINDING JULU KABUPATEN DELI SERDANG.
PENGUKURAN SUHU RESERVOIR PANAS BUMI DENGAN
MENGGUNAKAN PERSAMAAN GEOTERMOMETER
E M P I R I S DI DESA MARDINDING JULU
KABUPATEN DELI SERDANG
Oleh:
Sri Wahyuni
NIM 4101440001
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
i
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunian-Nya kepada penulis sehingga penelitian yang berjudul “Pengukuran
Suhu
Reservoir
Panas
Bumi
dengan
Menggunakan
Persamaan
Geotermometer Empiris di Desa Mardinding Julu Kabupaten Deli Serdang”
ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi antara lain Bapak
Drs. Rahmatsyah, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi serta Bapak Drs. Rappel
Situmorang, M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Muhammad Kadri, M.Sc selaku
dosen penguji II dan Bapak Prof. Dr. M. Bangun Harahap, MS selaku dosen
penguji III. Disamping itu penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak
Drs. Sehat Simatupang, M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang selama
ini telah memberikan bimbingan dan saran dalam perkuliahan. Kepada Ibu Dr.
Derlina, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika dan Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si
selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNIMED serta seluruh staf pegawai
jurusan Fisika FMIPA UNIMED. Ucapan terimakasih kepada Bapak Jaman
Sabinus Tarigan selaku Kepala Desa Mardinding Julu yang telah memberikan izin
penelitian di desa Mardinding Julu dalam pengambilan sampel dan kepada Ibu
Dra. Ernawati, Apt yang telah memberikan izin penelitian pengujian sampel dan
bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si yang telah memberikan bimbingan maupun
saran kepada peneliti sehingga penelitian skripsi ini dapat berjalan dengan baik
dan lancar selama melakukan penelitian di Balai Laboratorium Kesehatan.
Teristimewa penulis ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada
Ayahanda Pailani dan Ibunda Hairrani Lubis, yang telah membesarkan, mendidik,
mendungkung serta mendoakan dengan kasih sayang yang tulus serta penulis
ucapkan terima kasih kepada Abanganda Muhammad Andri dan Kakanda Atina,
yang telah memberikan semangat kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
v
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada saudara seperjuangan
Fisika non dik 2010, Norma Septiani, Emilia Sari, Anna Dinna, Nia Annisa,
Setyara Eka Putri, Fika, Rahmi, Rochayanti, Sartika, Adeline, Dame, Lorentina,
Rudi, Affan, Palma, Ferry, Hengki serta teman-teman Fisika Nondik ’10 yang
telah memberikan semangat kepada penulis dan teman-teman yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan dan informasi selanjutnya.
Medan,
Agustus 2014
Penulis
Sri Wahyuni
NIM. 4101440001
iii
PENGUKURAN SUHU RESERVOIR PANAS BUMI DENGAN
MENGGUNAKAN PERSAMAAN GEOTERMOMETER EMPIRIS DI
DESA MARDINDING JULU KABUPATEN DELI SERDANG
Sri Wahyuni (4101440001)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengukuran suhu reservoir panas bumi dengan
tujuan untuk mengetahui nilai reservoir panas bumi di desa Mardinding Julu
kabupaten Deli Serdang 2°57”-3°16” LU dan 98°33’’-99°27’’ BT menggunakan
persamaan geotermometer empiris diantaranya geotermometer Na-K,
geotermometer Na-K-Ca, dan geotermometer Na-K-Ca-Mg.
Pengukuran suhu permukaan sumber air panas dilakukan pada 4 titik dan
setiap titik diambil dua sampel dengan mengukur pH tiap sampel serta mengukur
konsentrasi unsur kimia yang terkandung dalam air panas, yaitu Na dan K dengan
menggunakan alat ICP serta Ca dan Mg dengan cara titrimetri. Kemudian
menghitung suhu reservoir dengan menggunakan persamaan geotermometer
menurut konsentrasi unsur kimia yang telah diperoleh.
Pengukuran konsentrasi rata-rata unsur kimia yang terkandung pada
sampel antara lain Mg sebesar (34,90 ppm), Ca (59 ppm), K (24,62 ppm), dan Na
(68,67 ppm). Berdasarkan perhitungan rata-rata dari persamaan geotermomter
empiris diperoleh suhu reservoir dengan Geotermometer Na-K (383,65˚C),
Geotermometer Na-K-Ca (175,63˚C), dan Geotermometer Na-K-Ca-Mg
(1391,39˚C). Dengan ketiga persamaan geotermometer empiris yang digunakan
menunjukkan geotermometer Na-K-Ca (175,63˚C) yang paling mendekati suhu
reservoir panas bumi.
Kata Kunci : Panas bumi, geotermometer empiris, suhu
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Batasan Masalah
4
1.3. Rumusan Masalah
4
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gambaran Umum Lokasi Penelitian
6
2.1.1. Letak Geografis dan Topografi
6
2.1.2. Iklim dan Curah Hujan
6
2.2. Panas Bumi (Geothermal)
7
2.2.1. Pengertian Panas Bumi (Geothermal)
7
2.2.2. Suhu Bumi
8
2.2.3. Sumber Panas Bumi
8
2.2.3.1. Dapur Magma sebagai Sumber Panas Bumi
9
2.2.3.2. Kondisi Hidrologi
9
2.2.3.3. Manifestasi Panas Bumi di Permukaan
9
2.2.3.4. Umur (lifetime) Sumber Panas Bumi
10
vii
2.3. Energi Panas Bumi di Indonesia
11
2.4. Sistem Panas Bumi
11
2.5. Reservoir Panas Bumi
13
2.5.1. Reservoir Panas Bumi Berdasarkan Fasa Fluida
14
2.5.2. Fluida Panas Bumi
16
2.6. Konsenrasi Larutan
17
2.6.1. Konsentrasi Molar (Molaritas)
18
2.6.2. Konsentrasi Molal (Molalitas)
18
2.6.3. Fraksi Mol
18
2.7. ICP
18
2.8. Titrimetri
19
2.9. Asal Usul dan Zat Terlarut
20
2.9.1. Unsur-Unsur Terlarut
20
2.9.2. Perilaku Kimiawi Zat yang Umum di Lapangan Panas Bumi
20
2.10. Metode Geotermometer
21
2.10.1. Geotermometer Na-K
23
2.10.2. Geotermometer Na-K-Ca
23
2.10.3. Geotermometer (Na-K-Ca-Mg)p
24
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
25
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
26
3.2.1. Alat
26
3.2.2. Bahan
26
3.3. Prosedur Penelitian
26
3.4. Teknik Pengambilan Data
28
3.5. Teknik Analisis Data
28
3.6. Diagram Alir Penelitian
30
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
31
viii
4.1.1. Data Pengambilan Sampel
32
4.1.2. Hasil Pengujian Sampel
32
4.1.3. Hasil Perhitungan Suhu Reservoir
34
4.2. Pembahasan
35
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
39
5.2. Saran
39
DAFTAR PUSTAKA
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Potensial panaas bumi per wilayah (MWe)
11
Tabel 3.1. Alat penelitian
26
Tabel 3.2. Bahan penelitian
26
Tabel 4.1. Data pengambilan sampel air panas daerah panas bumi
32
Tabel 4.2. Hasil pengujian sampel di titik I
33
Tabel 4.3. Hasil pengujian sampel di titik II
33
Tabel 4.4. Hasil pengujian sampel di titik III
33
Tabel 4.5. Hasil pengujian sampel di titik IV
34
Tabel 4.6. Hasil pehitungan suhu reservoir dengan persamaan
geotermometer empiris.
34
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Peta topografi kabupaten Deli Serdang
6
Gambar 2.2. Proses tumbukan lempeng tektonik
12
Gambar 2.3. Distribusi aliran panas pada suatu sistem panas bumi
13
Gambar 2.4. Model sistem geotermal : vapour dominated system
15
Gambar 2.5. Model sistem geotermal : water dominated system
16
Gambar 3.1. Lokasi penelitian
25
Gambar 3.2. Titik lokasi pengambilan sampel
25
Gambar 3.3. Diagram alir penelitian
30
Gambar 4.1. Konsentrasi K, Mg, Ca dan Na sampel 1 pada tiap
titik pengukuran
36
Gambar 4.2. Konsentrasi K, Mg, Ca dan Na sampel 2 pada tiap
titik pengukuran
36
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Suhu Rata-Rata Air Panas Permukaan
dan Perhitungan Suhu Reservoir dengan Persamaan
Geotermometer
43
Lampiran 2. Peta topografi lokasi peneitian
47
Lampiran 3. Peta geologi
48
Lampiran 4. Data hasil konsentrasi K, Na, Ca, dan Mg dari
laboratorium
51
Lampiran 5. Surat penugasan dosen pembimbing skripsi
52
Lampiran 6. Surat Izin Penelitian
53
Lampiran 6A. Surat izin penelitian Kepala Desa Mardinding Julu
53
Lampiran 6B. Surat izin penelitian Fisika Unimed
54
Lampiran 6C. Surat izin penelitian Balai Laboratorium Kesehatan
55
Lampiran 7. Surat Izin Penelitian
56
Lampiran 7A. Surat keterangan penelitian dari Kepala Desa
Mardinding Julu
56
Lampiran 7B. Surat keterangan penelitian dari Fisika Unimed
Lampiran
7C.
Surat
keterangan
penelitian
dari
57
Balai
Laboratorium Kesehatan
58
Lampiran 8. Dokumentasi penelitian
59
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki sumber daya panas bumi yang terdapat di daerah
vulkanik, graben (vulkano-tektonik) dan non-vulkanik. Hingga saat ini, telah
teridentifikasi 265 daerah panas bumi di seluruh Indonesia dengan total potensi
28,5 GW. Mengingat sumber daya panas bumi di Indonesia yang menjanjikan,
maka panas bumi akan menjadi energi andalan Indonesia dimasa mendatang.
Salah satu daerah yang memiliki potensi panas bumi adalah Pulau Sumatera
(Sukhyar, 2010).
Pulau Sumatera merupakan salah satu daerah di Indonesia yang dilalui
oleh pertemuan dua lempeng tektonik yaitu Lempeng Eurasia dan Lempeng IndoAustralia sehingga menyebabkan sering terjadinya gempa bumi dan menimbulkan
daerah potensi panas bumi. Pulau Sumatera memiliki potensi sumber panas bumi
sampai 13.516 MW dan merupakan potensi terbesar dibandingkan dengan pulaupulau yang lain (Kementrian Energi Sumber Daya Mineral, 2011).
Potensi sumber air panas bumi yang besar ini kurang disadari, salah
satunya adalah sumber air panas yang terdapat di kabupaten Deli Serdang yang
merupakan bagian dari wilayah pada posisi silang di kawasan Palung Pasifik
Barat yang secara geografis terletak diantara 02°57’00”-03°16’00” Lintang Utara
dan antara 98°33’00”-99°27’00” Bujur Timur (Badan Pusat Statistik Deli
Serdang, 2013). Salah satu sumber air panas yang terdapat di kabupaten Deli
Serdang yakni desa Mardinding Julu.
Desa Mardinding Julu merupakan daerah yang berada di daerah aliran
panas bumi. Hal ini dapat dilihat pada peta geologi yang diperoleh dari
Departemen Pertambangan dan Energi (1982) yang menyatakan bahwa
Mardinding Julu merupakan daerah yang terdiri dari batuan gunung api yang
menjadi salah satu faktor munculnya manifestasi panas bumi. Berdasarkan
pengakuan dari masyarakat setempat, air panas yang muncul umumnya masih
dimanfaatkan hanya sebagai objek wisata pemandian air panas saja sedangkan
1
2
untuk prospek pengembangan sumber energi panas bumi belum dikaji secara
matang, khususnya untuk data suhu reservoir panas bumi. Dengan melihat potensi
yang ada pada daerah panas bumi tersebut, maka perlu dikembangkan agar lebih
bermanfaat.
Pengembangan lapangan panas bumi dilakukan melalui beberapa tahapan,
dimana semakin jauh tahapan penyelidikan maka data yang diperoleh akan
semakin rinci. Parameter utama yang ekonomis untuk pengembangan daerah
prospek panas bumi adalah suhu fluida di reservoir, permeabilitas batuan
reservoir, dan volume (luas dan tebal) dari reservoir. Semakin tinggi suhu air di
reservoir maka semakin besar entalpi dan potensi energinya. Metode
geotermometer dapat dipakai untuk memprediksi suhu reservoir secara tidak
langsung dengan biaya yang tidak terlalu mahal, namun hasilnya tidak melenceng
jauh dari kondisi sebenarnya di alam (di bawah permukaan). Prinsip
geotermometer didasarkan pada perilaku kimiawi unsur terlarut dalam fluida
panas bumi (Aribowo, 2011).
Dalam eksplorasi panas bumi ini digunakan metode Geotermometer.
Metode Geotermometer merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan
untuk mengukur dan mengetahui suhu reservoir panas bumi berdasarkan unsur
kimia yang terkandung di dalamnya. Dalam hal ini unsur kimia yang biasanya
terkandung di dalam air panas antara lain Na, K, Mg, dan Ca. Kemudian dari
hasil pengukuran yang didapatkan akan dirumuskan ke dalam persamaan
geotermometer. Sedangkan data suhu air panas sewaktu-waktu dapat berubah
akibat perubahan alam sehingga perlu dilakukan pengukuran secara berkala untuk
mengetahui perubahan suhu air panas bumi tersebut.
Penelitian Bozdağ dan Güler (2013) telah mengestimasi karakteristik
hidrogeokimia perairan panas dan mineral dan air traverten di sekitar Danau
Bolluk di wilayah Anatolia Tengah (Turki). Pada penelitian ini, dilakukan analisis
kimia air, perhitungan koefisien korelasi ion utama dan perhitungan temperatur
reservoir. Menurut hasil peritungan geotermometer, telah diketahui suhu reservoir
air panas dan mineral berkisar antara 85oC sampai 110oC. Semua air panas dan
mineral dan air travertine memiliki komposisi Ca-Mg-Na-SO4-HCO3-Cl dan
3
memiliki salinitas yang relatif rendah hingga salinitas sedang. Total mineralisasi
yang paling tinggi bervariasi mulai dari 2.400 sampai 5.900 mg/l.
Penelitian yang dilakukan oleh Sismanto (2012) mengenai estimasi suhu
reservoir di daerah mata air panas Hatuasa dengan menggunakan persamaan
geotermometer empiris berbasiskan geokimia yang melibatkan sejumlah unsurunsur kimia, diperoleh hasil analisis kimia sampel air panas dengan metode
Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) berupa konsentrasi Na, K, Ca, Mg,
dan SiO2. Pengukuran suhu geotermometer yang diperoleh menunjukkan rms
error
MENGGUNAKAN PERSAMAAN GEOTERMOMETER
E M P I R I S DI DESA MARDINDING JULU
KABUPATEN DELI SERDANG
Oleh:
Sri Wahyuni
NIM 4101440001
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
i
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunian-Nya kepada penulis sehingga penelitian yang berjudul “Pengukuran
Suhu
Reservoir
Panas
Bumi
dengan
Menggunakan
Persamaan
Geotermometer Empiris di Desa Mardinding Julu Kabupaten Deli Serdang”
ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini mulai dari pengajuan
proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi antara lain Bapak
Drs. Rahmatsyah, M.Si selaku dosen pembimbing skripsi serta Bapak Drs. Rappel
Situmorang, M.Si selaku dosen penguji I, Bapak Muhammad Kadri, M.Sc selaku
dosen penguji II dan Bapak Prof. Dr. M. Bangun Harahap, MS selaku dosen
penguji III. Disamping itu penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Bapak
Drs. Sehat Simatupang, M.Si selaku dosen Pembimbing Akademik yang selama
ini telah memberikan bimbingan dan saran dalam perkuliahan. Kepada Ibu Dr.
Derlina, M.Si selaku Ketua Jurusan Fisika dan Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si
selaku Ketua Program Studi Fisika FMIPA UNIMED serta seluruh staf pegawai
jurusan Fisika FMIPA UNIMED. Ucapan terimakasih kepada Bapak Jaman
Sabinus Tarigan selaku Kepala Desa Mardinding Julu yang telah memberikan izin
penelitian di desa Mardinding Julu dalam pengambilan sampel dan kepada Ibu
Dra. Ernawati, Apt yang telah memberikan izin penelitian pengujian sampel dan
bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si yang telah memberikan bimbingan maupun
saran kepada peneliti sehingga penelitian skripsi ini dapat berjalan dengan baik
dan lancar selama melakukan penelitian di Balai Laboratorium Kesehatan.
Teristimewa penulis ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada
Ayahanda Pailani dan Ibunda Hairrani Lubis, yang telah membesarkan, mendidik,
mendungkung serta mendoakan dengan kasih sayang yang tulus serta penulis
ucapkan terima kasih kepada Abanganda Muhammad Andri dan Kakanda Atina,
yang telah memberikan semangat kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
v
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada saudara seperjuangan
Fisika non dik 2010, Norma Septiani, Emilia Sari, Anna Dinna, Nia Annisa,
Setyara Eka Putri, Fika, Rahmi, Rochayanti, Sartika, Adeline, Dame, Lorentina,
Rudi, Affan, Palma, Ferry, Hengki serta teman-teman Fisika Nondik ’10 yang
telah memberikan semangat kepada penulis dan teman-teman yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu
pengetahuan dan informasi selanjutnya.
Medan,
Agustus 2014
Penulis
Sri Wahyuni
NIM. 4101440001
iii
PENGUKURAN SUHU RESERVOIR PANAS BUMI DENGAN
MENGGUNAKAN PERSAMAAN GEOTERMOMETER EMPIRIS DI
DESA MARDINDING JULU KABUPATEN DELI SERDANG
Sri Wahyuni (4101440001)
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian pengukuran suhu reservoir panas bumi dengan
tujuan untuk mengetahui nilai reservoir panas bumi di desa Mardinding Julu
kabupaten Deli Serdang 2°57”-3°16” LU dan 98°33’’-99°27’’ BT menggunakan
persamaan geotermometer empiris diantaranya geotermometer Na-K,
geotermometer Na-K-Ca, dan geotermometer Na-K-Ca-Mg.
Pengukuran suhu permukaan sumber air panas dilakukan pada 4 titik dan
setiap titik diambil dua sampel dengan mengukur pH tiap sampel serta mengukur
konsentrasi unsur kimia yang terkandung dalam air panas, yaitu Na dan K dengan
menggunakan alat ICP serta Ca dan Mg dengan cara titrimetri. Kemudian
menghitung suhu reservoir dengan menggunakan persamaan geotermometer
menurut konsentrasi unsur kimia yang telah diperoleh.
Pengukuran konsentrasi rata-rata unsur kimia yang terkandung pada
sampel antara lain Mg sebesar (34,90 ppm), Ca (59 ppm), K (24,62 ppm), dan Na
(68,67 ppm). Berdasarkan perhitungan rata-rata dari persamaan geotermomter
empiris diperoleh suhu reservoir dengan Geotermometer Na-K (383,65˚C),
Geotermometer Na-K-Ca (175,63˚C), dan Geotermometer Na-K-Ca-Mg
(1391,39˚C). Dengan ketiga persamaan geotermometer empiris yang digunakan
menunjukkan geotermometer Na-K-Ca (175,63˚C) yang paling mendekati suhu
reservoir panas bumi.
Kata Kunci : Panas bumi, geotermometer empiris, suhu
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
i
Riwayat Hidup
ii
Abstrak
iii
Kata Pengantar
iv
Daftar Isi
vi
Daftar Gambar
ix
Daftar Tabel
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
1
1.2. Batasan Masalah
4
1.3. Rumusan Masalah
4
1.4. Tujuan Penelitian
5
1.5. Manfaat Penelitian
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Gambaran Umum Lokasi Penelitian
6
2.1.1. Letak Geografis dan Topografi
6
2.1.2. Iklim dan Curah Hujan
6
2.2. Panas Bumi (Geothermal)
7
2.2.1. Pengertian Panas Bumi (Geothermal)
7
2.2.2. Suhu Bumi
8
2.2.3. Sumber Panas Bumi
8
2.2.3.1. Dapur Magma sebagai Sumber Panas Bumi
9
2.2.3.2. Kondisi Hidrologi
9
2.2.3.3. Manifestasi Panas Bumi di Permukaan
9
2.2.3.4. Umur (lifetime) Sumber Panas Bumi
10
vii
2.3. Energi Panas Bumi di Indonesia
11
2.4. Sistem Panas Bumi
11
2.5. Reservoir Panas Bumi
13
2.5.1. Reservoir Panas Bumi Berdasarkan Fasa Fluida
14
2.5.2. Fluida Panas Bumi
16
2.6. Konsenrasi Larutan
17
2.6.1. Konsentrasi Molar (Molaritas)
18
2.6.2. Konsentrasi Molal (Molalitas)
18
2.6.3. Fraksi Mol
18
2.7. ICP
18
2.8. Titrimetri
19
2.9. Asal Usul dan Zat Terlarut
20
2.9.1. Unsur-Unsur Terlarut
20
2.9.2. Perilaku Kimiawi Zat yang Umum di Lapangan Panas Bumi
20
2.10. Metode Geotermometer
21
2.10.1. Geotermometer Na-K
23
2.10.2. Geotermometer Na-K-Ca
23
2.10.3. Geotermometer (Na-K-Ca-Mg)p
24
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
25
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
26
3.2.1. Alat
26
3.2.2. Bahan
26
3.3. Prosedur Penelitian
26
3.4. Teknik Pengambilan Data
28
3.5. Teknik Analisis Data
28
3.6. Diagram Alir Penelitian
30
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
31
viii
4.1.1. Data Pengambilan Sampel
32
4.1.2. Hasil Pengujian Sampel
32
4.1.3. Hasil Perhitungan Suhu Reservoir
34
4.2. Pembahasan
35
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
39
5.2. Saran
39
DAFTAR PUSTAKA
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Potensial panaas bumi per wilayah (MWe)
11
Tabel 3.1. Alat penelitian
26
Tabel 3.2. Bahan penelitian
26
Tabel 4.1. Data pengambilan sampel air panas daerah panas bumi
32
Tabel 4.2. Hasil pengujian sampel di titik I
33
Tabel 4.3. Hasil pengujian sampel di titik II
33
Tabel 4.4. Hasil pengujian sampel di titik III
33
Tabel 4.5. Hasil pengujian sampel di titik IV
34
Tabel 4.6. Hasil pehitungan suhu reservoir dengan persamaan
geotermometer empiris.
34
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Peta topografi kabupaten Deli Serdang
6
Gambar 2.2. Proses tumbukan lempeng tektonik
12
Gambar 2.3. Distribusi aliran panas pada suatu sistem panas bumi
13
Gambar 2.4. Model sistem geotermal : vapour dominated system
15
Gambar 2.5. Model sistem geotermal : water dominated system
16
Gambar 3.1. Lokasi penelitian
25
Gambar 3.2. Titik lokasi pengambilan sampel
25
Gambar 3.3. Diagram alir penelitian
30
Gambar 4.1. Konsentrasi K, Mg, Ca dan Na sampel 1 pada tiap
titik pengukuran
36
Gambar 4.2. Konsentrasi K, Mg, Ca dan Na sampel 2 pada tiap
titik pengukuran
36
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan Suhu Rata-Rata Air Panas Permukaan
dan Perhitungan Suhu Reservoir dengan Persamaan
Geotermometer
43
Lampiran 2. Peta topografi lokasi peneitian
47
Lampiran 3. Peta geologi
48
Lampiran 4. Data hasil konsentrasi K, Na, Ca, dan Mg dari
laboratorium
51
Lampiran 5. Surat penugasan dosen pembimbing skripsi
52
Lampiran 6. Surat Izin Penelitian
53
Lampiran 6A. Surat izin penelitian Kepala Desa Mardinding Julu
53
Lampiran 6B. Surat izin penelitian Fisika Unimed
54
Lampiran 6C. Surat izin penelitian Balai Laboratorium Kesehatan
55
Lampiran 7. Surat Izin Penelitian
56
Lampiran 7A. Surat keterangan penelitian dari Kepala Desa
Mardinding Julu
56
Lampiran 7B. Surat keterangan penelitian dari Fisika Unimed
Lampiran
7C.
Surat
keterangan
penelitian
dari
57
Balai
Laboratorium Kesehatan
58
Lampiran 8. Dokumentasi penelitian
59
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki sumber daya panas bumi yang terdapat di daerah
vulkanik, graben (vulkano-tektonik) dan non-vulkanik. Hingga saat ini, telah
teridentifikasi 265 daerah panas bumi di seluruh Indonesia dengan total potensi
28,5 GW. Mengingat sumber daya panas bumi di Indonesia yang menjanjikan,
maka panas bumi akan menjadi energi andalan Indonesia dimasa mendatang.
Salah satu daerah yang memiliki potensi panas bumi adalah Pulau Sumatera
(Sukhyar, 2010).
Pulau Sumatera merupakan salah satu daerah di Indonesia yang dilalui
oleh pertemuan dua lempeng tektonik yaitu Lempeng Eurasia dan Lempeng IndoAustralia sehingga menyebabkan sering terjadinya gempa bumi dan menimbulkan
daerah potensi panas bumi. Pulau Sumatera memiliki potensi sumber panas bumi
sampai 13.516 MW dan merupakan potensi terbesar dibandingkan dengan pulaupulau yang lain (Kementrian Energi Sumber Daya Mineral, 2011).
Potensi sumber air panas bumi yang besar ini kurang disadari, salah
satunya adalah sumber air panas yang terdapat di kabupaten Deli Serdang yang
merupakan bagian dari wilayah pada posisi silang di kawasan Palung Pasifik
Barat yang secara geografis terletak diantara 02°57’00”-03°16’00” Lintang Utara
dan antara 98°33’00”-99°27’00” Bujur Timur (Badan Pusat Statistik Deli
Serdang, 2013). Salah satu sumber air panas yang terdapat di kabupaten Deli
Serdang yakni desa Mardinding Julu.
Desa Mardinding Julu merupakan daerah yang berada di daerah aliran
panas bumi. Hal ini dapat dilihat pada peta geologi yang diperoleh dari
Departemen Pertambangan dan Energi (1982) yang menyatakan bahwa
Mardinding Julu merupakan daerah yang terdiri dari batuan gunung api yang
menjadi salah satu faktor munculnya manifestasi panas bumi. Berdasarkan
pengakuan dari masyarakat setempat, air panas yang muncul umumnya masih
dimanfaatkan hanya sebagai objek wisata pemandian air panas saja sedangkan
1
2
untuk prospek pengembangan sumber energi panas bumi belum dikaji secara
matang, khususnya untuk data suhu reservoir panas bumi. Dengan melihat potensi
yang ada pada daerah panas bumi tersebut, maka perlu dikembangkan agar lebih
bermanfaat.
Pengembangan lapangan panas bumi dilakukan melalui beberapa tahapan,
dimana semakin jauh tahapan penyelidikan maka data yang diperoleh akan
semakin rinci. Parameter utama yang ekonomis untuk pengembangan daerah
prospek panas bumi adalah suhu fluida di reservoir, permeabilitas batuan
reservoir, dan volume (luas dan tebal) dari reservoir. Semakin tinggi suhu air di
reservoir maka semakin besar entalpi dan potensi energinya. Metode
geotermometer dapat dipakai untuk memprediksi suhu reservoir secara tidak
langsung dengan biaya yang tidak terlalu mahal, namun hasilnya tidak melenceng
jauh dari kondisi sebenarnya di alam (di bawah permukaan). Prinsip
geotermometer didasarkan pada perilaku kimiawi unsur terlarut dalam fluida
panas bumi (Aribowo, 2011).
Dalam eksplorasi panas bumi ini digunakan metode Geotermometer.
Metode Geotermometer merupakan salah satu metoda geofisika yang digunakan
untuk mengukur dan mengetahui suhu reservoir panas bumi berdasarkan unsur
kimia yang terkandung di dalamnya. Dalam hal ini unsur kimia yang biasanya
terkandung di dalam air panas antara lain Na, K, Mg, dan Ca. Kemudian dari
hasil pengukuran yang didapatkan akan dirumuskan ke dalam persamaan
geotermometer. Sedangkan data suhu air panas sewaktu-waktu dapat berubah
akibat perubahan alam sehingga perlu dilakukan pengukuran secara berkala untuk
mengetahui perubahan suhu air panas bumi tersebut.
Penelitian Bozdağ dan Güler (2013) telah mengestimasi karakteristik
hidrogeokimia perairan panas dan mineral dan air traverten di sekitar Danau
Bolluk di wilayah Anatolia Tengah (Turki). Pada penelitian ini, dilakukan analisis
kimia air, perhitungan koefisien korelasi ion utama dan perhitungan temperatur
reservoir. Menurut hasil peritungan geotermometer, telah diketahui suhu reservoir
air panas dan mineral berkisar antara 85oC sampai 110oC. Semua air panas dan
mineral dan air travertine memiliki komposisi Ca-Mg-Na-SO4-HCO3-Cl dan
3
memiliki salinitas yang relatif rendah hingga salinitas sedang. Total mineralisasi
yang paling tinggi bervariasi mulai dari 2.400 sampai 5.900 mg/l.
Penelitian yang dilakukan oleh Sismanto (2012) mengenai estimasi suhu
reservoir di daerah mata air panas Hatuasa dengan menggunakan persamaan
geotermometer empiris berbasiskan geokimia yang melibatkan sejumlah unsurunsur kimia, diperoleh hasil analisis kimia sampel air panas dengan metode
Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) berupa konsentrasi Na, K, Ca, Mg,
dan SiO2. Pengukuran suhu geotermometer yang diperoleh menunjukkan rms
error