5/25/2018
DEPARTEMEN TEKNIK GEOLOGI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO
GEOLOGI PANAS BUMI Semester Genap
Perhitungan Sumber Daya dan Cadangan Panas Bumi Oleh: Jenian Marin 2018
ESTIMASI SUMBERDAYA, CADANGAN, DAN POTENSI LISTRIK PANASBUMI •
Sumberdaya resources
•
Cadangan recoverable recoverable reserves
•
Potensi listrik heat to electricity conversion
(Schutz and Spalek, 2012)
1
5/25/2018
KLASIFIKASI SUMBERDAYA DAN CADANGAN
Sifat Cadangan dibandingkan dengan Sumberdaya: Discovered Identified Accessible Useful Economic
(Muffler and Cataldi, 1978)
2
5/25/2018
KETERSEDIAAN DATA Tahap Eksplorasi Awal •
Luas daerah
•
Penyebaran dan tipe manifestasi
•
Penyebaran struktur geologi
KETERSEDIAAN DATA Tahap Eksplorasi Lanjut •
Data Geologi Data penyebaran batuan dan alterasi, manifestasi, struktur geologi, sejarah geologi Evolusi magmatik, pembentukan sistem, batuan reservoir, permeabilitas kualitatif
•
Data Geokimia Data kimia fluida dan gas dari manifestasi, gas tanah Karakteristik fluida reservoir, sistem hidrologi, temperatur reservoir
•
Data Geofisika Data tahanan jenis, anomali gravitasi, seismisitas, dll Penyebara n daerah prospek, kedalaman dan geometri reservoir, caprock, hidrologi dan struktur bawah permukaan
3
5/25/2018
KETERSEDIAAN DATA Tahap Pemboran Eksplorasi Data yang diperoleh: •
Tebal reservoir
•
Porositas batuan reservoir
•
Temperatur reservoir
•
Fraksi air/ uap yang dihasilkan
KETERSEDIAAN DATA Tahap Pemboran Eksplorasi Contoh standar di Filipina (Sarmiento & Bjorsson, 2007) •
Pemboran 2-3 sumur eksplorasi validasi model hidrologi
•
Target utama zona upflow
•
Sumur berikutnya penyebaran lateral ~5 km2
•
Sumur menjadi dasar pengembangan pembangkit listrik 50 – 100 MW
4
5/25/2018
Ada beberapa metode untuk memperkirakan besarnya potensi panasbumi, antara lain adalah: 1. Metode Perbandingan 2. Metode Volumetrik
3. Metode Monte Carlo 4. Metode Numerik 5. Metode Falling Liquid Level 6. Metode Constant Liquid Level Metode yang paling umum digunakan adalah metode volumetrik.
METODE PERBANDINGAN •
•
Tahap reconnaissance/ eksplorasi pendahuluan, belum ada data numerik Dihitung berdasarkan potensi lapangan lain dengan kondisi geologi serupa
Hel A Q el
= besar sumber daya (MWE) = luas daerah prospek (km2), diperkirakan dari penyebaran manifestasi dan pelamparan struktur geologi = daya listrik persatuan luas (MWE/km2), tergantung standar tiap perusahaan
5
5/25/2018
METODE PERBANDINGAN Asumsi dan Tingkat Keyakinan Berdasarkan Pertamina (1995): •
Sumberdaya bersifat spekulatif
•
Very high uncertainty
•
Asumsi daerah prospek minimal 20 km2
•
Potensi listrik persatuan luas 12 MWE/km 2
METODE PERBANDINGAN Pengukuran Heat Loss •
•
•
•
Selama survei permukaan, untuk memperkirakan jumlah energy yang hilang secara alami Mengukur besar sumberdaya secara tidak langsung/ kasar Ada 2 macam: conductive heat loss dan convective heat loss Berdasarkan pengukuran: 1. 2. 3. 4. 5.
Temperatur dan gradiennya di area manifestasi (dangkal/ dekat permukaan) Konduktivitas batuan (menggunakan angka/asumsi umum) Debit discharge manifestasi (diukur dengan instrumen) Luas area yang dipengaruhi manifestasi Entalpi fluida (dari tabel standar termodinamika)
6
5/25/2018
•
CONDUCTIVE HEAT LOSS
•
CONVECTIVE HEAT LOSS
(Mwawongo, 2007)
Lapangan Korosi dan Chepchuk, Kenya (Mwawongo, 2007): •
•
•
•
Area manifestasi 33 km2 (hot ground, steaming ground, fumarole ) Suhu terendah pada kedalaman 1 m = 27 C, tertinggi = 97 C Zona sesar ekstensional Perhitungan conductive and convective heat loss menghasilkan potensi sekitar 750 MWE
7
5/25/2018
METODE VOLUMETRIK Prinsip Umum •
•
Perhitungan paling umum diterapkan Perhitungan dilakukan berdasarkan kandungan energi panas di dalam batuan dan di dalam fluida (uap dan air) sebagai berikut: Panas yang terkandung dalam reservoir
Panas yang tersimpan dalam BATUAN
Panas yang tersimpan dalam FLUIDA
METODE VOLUMETRIK Data yang Diperlukan •
•
•
•
•
•
•
•
•
Data luas daerah Ketebalan reservoir Temperatur reservoir Porositas Saturasi air dan uap Densitas batuan Daya hantar panas batuan Densitas uap dan air Energi dalam uap dan air
8
5/25/2018
METODE VOLUMETRIK Panas yang Tersimpan dalam Batuan (Qr) Jika batuan memiliki massa (m), kapasitas panas (cr), dan temperatur (T) :
= m.
.
Massa batuan pada reservoir dengan luas A, tebal h, porositas . . . . .
, densitas
:
Maka panas yang tersimpan dalam batuan:
. .
=
.
.
.
METODE VOLUMETRIK Panas yang Tersimpan dalam Fluida (Qe) Panas dalam fluida air (l) dan uap (v) dengan massa (m) dan energy (u): Reservoir seluas A dan tebal h, dengan porositas , terisi air dan uap dengan nilai saturasi (S) tertentu . . . . . . . . Maka panas yang tersimpan dalam fluida: =
=
. .
. .
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
9
5/25/2018
METODE VOLUMETRIK Panas yang Terkandung dalam Reservoir(He) =
. .
.
.
.
.
.
.
.
Dimana: He
: kandungan energi panas (kJ)
Uv
: energi dalam uap (kJ/kg)
A
: luas daerah prospek (m2)
φ
: porositas batuan reservoir
h
: tebal reservoir (m)
cr
: kapasitas panas batuan (kg/m 3)
T
: temperatur reservoir (°C)
ρr
: densitas batuan (kg/m 3)
Sl
: saturasi air (fraksi)
ρl
: densitas air (kg/m 3)
Sv
: saturasi uap (fraksi)
ρv
: densitas uap (kg/m3)
Ul
: energi dalam air (kJ/kg)
METODE VOLUMETRIK Prosedur Perhitungan 1. Hei (initial) = energi awal reservoir sebelum diproduksi 2. Hef (final) = energi akhir reservoir pada akhir produksi (T dan S berubah) 3. Energi maksimum (Hth) yang dapat dimanfaatkan 4. Energi nyata (Hde) yang dapat dimanfaatkan (koreksi faktor perolehan R f )
.
10
5/25/2018
METODE VOLUMETRIK Prosedur Perhitungan 5. Besar cadangan (Hthermal) dalam kurun t tahun (biasanya 25 – 30 tahun)
6. Besar potensi listrik (Hel) dalam kurun t tahun .
dimana ƞ = faktor konversi listrik
METODE VOLUMETRIK Asumsi umum yang digunakan 1. Lama pembangkitan listrik 25 – 30 tahun 2. Faktor perolehan 25% 3. Temperatur akhir (Tf ) 180°C 4. Faktor konversi listrik 10% 5. Saturasi air dan uap pada keadaan akhir sulit dipastikan, menggunakan asumsi 6. Tidak mempertimbangkan dinamika reservoir dan kualitas fluida
11
5/25/2018
12
5/25/2018
CONTOH SOAL Berikut data untuk perhitungan cadangan di Lapangan Tembalang: Daerah dengan sebaran tahanan jenis rendah = 5 km2 Lapisan reservoir memiliki nilai tahanan jenis 11,2 – 16,5 pada kedalaman 900 – 2000 m Data sumur “WP” menunjukkan: •
•
•
• • • • • •
•
Pengukuran temperatur di kedalaman 850 m = 250 C Saturasi air 100% Porositas = 10% Densitas batuan 2500 kg/m3, densitas air 798 kg/m3, densitas uap 20 kg/m3 Panas spesifik batuan = 1 kJ/kg Energi awal dalam air = 1082 kJ/kg, energi awal dalam uap = 2602 kJ/kg
Asumsi kondisi akhir: • • • •
Temperatur= 180 C, tekanan 10 bar Saturasi uap 0,7 Densitas uap 5,14 kg/m3 Energi akhir dalam air = 762 kJ/kg, energi akhir dalam uap = 2584 kJ/kg
13
5/25/2018
REFERENSI Hafsari, S.W., Rading, A., 2017, Potensi Cadangan Panas Bumi dengan Metoda Volumetrik Lapangan Panas Bumi “X” Kabupaten Lembata Nusa Tenggara, Jurnal Offshore Vol. 1 No.1. Mwawongo, G., 2007, Geothermal Mapping using Temperature Measurement, Presented at Short Course II on Surface Exploration for Geothermal Resources, Kenya. Saptadji, N.M., 2001, Teknik Panas Bumi , Departemen Teknik Perminyakan ITB, Bandung. Sarmiento, Z.F., Bjornsson, G., 2007, Geothermal Resource Assessment – Volumetric Reserves Estimation and Numerical Modelling, presented at Short Course in Geothermal Development in Central America , San Salvador. Schutz,F., Spalek, A., 2012, Training Course on Geothermal Electricity, Geoelec, France.
14