Sumber Energi Panas Bumi

Secara garis besar bumi ini terdiri dari tiga lapisan utama (Gambar 2.1), yaitu kulit bumi (crust), selubung bumi (mantle) dan inti bumi (core). Kulit bumi adalah bagian terluar dari bumi. Ketebalan dari kulit bumi bervariasi, tetapi umumnya kulit bumi di bawah suatu daratan (continent) lebih tebal dari yang terdapat di bawah suatu lautan. Di  bawah  suatu  daratan  ketebalan  kulit  bumi  umumnya  sekitar 35  kilometer sedangkan di bawah lautan hanya sekitar 5 kilometer. Batuan yang terdapat pada lapisan ini adalah batuan keras yang mempunyai density sekitar 2.7 – 3 gr/cm³.

Di  bawah  kulit  bumi  terdapat  suatu  lapisan  tebal  yang  disebut  selubung  bumi (mantel) yang diperkirakan mempunyai ketebalan sekitar 2900 km. Bagian teratas dari selubung bumi juga merupakan batuan keras.
Bagian  terdalam dari  bumi  adalah  inti bumi  (core)  yang  mempunyai  ketebalan sekitar 3450 kilometer. Lapisan ini mempunyai temperatur dan tekanan yang sangat tinggi sehingga lapisan ini berupa lelehan yang sangat panas yang diperkirakan mempunyai density sekitar 10.2 – 11.5 gr/cm³. Diperkirakan temperatur pada pusat bumi dapat mencapai sekitar 6000⁰F.
Kulit bumi dan bagian teratas dari selubung bumi kemudian dinamakan litosfir (80 – 200 km). Bagian selubung bumi yang terletak tepat di bawah litosfir merupakan batuan  lunak  tapi  pekat  dan  jauh  lebih  panas.  Bagian  dari  selubung  bumi  ini kemudian dinamakan astenosfer (200 – 300 km). Di bawah lapisan ini, yaitu bagian bawah  dari  selubung  bumi  terdiri  dari  material-material  cair,  pekat  dan  panas, dengan density sekitar 3.3 – 5.7 gr/cm³.
Hasil penyelidikan menunjukkan bahwa   litosfer   sebenarnya   bukan   merupakan permukaan yang utuh, tetapi terdiri dari sejumlah lempeng-lempeng tipis dan kaku (Gambar 2.2).

Lempeng-lempeng tersebut merupakan bentangan batuan setebal 64 – 145 km yang mengapung di atas astenosfer. Lempeng-lempeng ini bergerak secara perlahan-lahan dan menerus. Di beberapa tempat lempeng-lempeng bergerak memisah sementara di beberapa  tempat  lainnya  lempeng-lempeng    saling mendorong  dan  salah    satu diantaranya akan menujam di bawah lempeng lainnya (lihat Gambar 2.3). Karena panas di dalam astenosfere dan panas akibat gesekan, ujung dari lempengan tersebut hancur meleleh dan mempunyai temperatur tinggi (proses magmatisasi).

Adanya  material  panas  pada  kedalaman  beberapa  ribu  kilometer  di  bawah permukaan bumi menyebabkan terjadinya aliran panas dari sumber panas tersebut hingga ke pemukaan. Hal ini menyebabkan tejadinya perubahan temperatur dari bawah hingga ke permukaan, dengan gradien temperatur rata-rata sebesar 30⁰C/km. Di perbatasan antara dua lempeng  (di daerah penujaman) harga laju aliran panas umumnya lebih besar dari harga rata-rata tersebut. Hal ini menyebabkan gradien temperatur di daerah tersebut menjadi lebih besar dari gradien tempetatur rata-rata, sehingga dapat mencapai 70-80⁰C/km, bahkan di suatu tempat di Lanzarote (Canary Island) besarnya gradien temperatur sangat tinggi sekali hingga besarnya tidak lagi dinyatakan dalam ⁰C/km tetapi dalam ⁰C/cm.
Pada dasarnya sistim panas bumi terbentuk sebagai hasil perpindahan panas dari suatu  sumber  panas  ke  sekelilingnya  yang  terjadi  secara  konduksi dan  secara konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi melalui batuan,  sedangkan perpindahan panas secara konveksi terjadi karena adanya kontak antara air dengan suatu sumber panas. Perpindahan panas secara konveksi pada dasarnya terjadi karena gaya apung (bouyancy). Air karena gaya gravitasi selalu mempunyai kecenderungan untuk  bergerak  kebawah,  akan  tetapi  apabila  air  tersebut  kontak  dengan  suatu sumber panas maka akan terjadi perpindahan panas sehingga temperatur air menjadi lebih tinggi dan air menjadi lebih ringan. Keadaan ini menyebabkan air yang lebih panas bergerak ke atas dan air yang lebih dingin bergerak turun ke bawah, sehingga terjadi sirkulasi air atau arus konveksi.
Terjadinya sumber energi panasbumi di Indonesia serta karakteristiknya dijelaskan oleh Budihardi  (1998) 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 (subduksi)  di kedalaman 160 – 210 km di bawah Pulau Jawa-Nusatenggara   dan di kedalaman sekitar 100 km (Rocks et. al, 1982) di bawah Pulau Sumatera. Hal ini menyebabkan proses magmatisasi di bawah Pulau Sumatera lebih dangkal dibandingkan dengan di bawah Pulau Jawa atau Nusatenggara. Karena perbedaan kedalaman jenis magma yang dihasilkannya 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 panas bumi di Pulau Jawa umumnya lebih dalam dan menempati batuan volkanik, sedangkan reservoir panas bumi di Sumatera terdapat di dalam batuan sedimen dan ditemukan pada kedalaman yang lebih dangkal.