Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Geothermal Energy for Everyone Pre-Workshop Course Bandung, 5 Maret 2012.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Geothermal Energy for Everyone Pre-Workshop Course Bandung, 5 Maret 2012."— Transcript presentasi:

1 Geothermal Energy for Everyone Pre-Workshop Course Bandung, 5 Maret 2012

2 Schedule – 12.00:Geothermal System Geothermal Exploration – 17.00:Geothermal Production and Utilization Environmental Aspects Geothermal Economics

3 Introduction

4 Bumi

5 Bumi Struktur Bumi dan Gradien Geotermal 30 o C/km Rata-rata 1 o C/km Gradien Temperatur Temperatur ( o C) Jari-jari (km)

6 Bumi dan Tektonik Lempeng

7 Geothermal System

8 Definition Geothermal system : A general term that describes natural heat transfer within a confined volume of the Earth’s crust where heat is transported from a heat source to a heat sink usually the free surface (Hochstein & Browne, 2000). Heat transfer : – Conduction – Convection – Radiation

9 Air permukaan

10 Geothermal System (Goff & Janik, 2000) 1.Sistem hot dry rock yang memanfaatkan panas yang tersimpan dalam batuan berporositas rendah dan tidak permeabel. Temperatur sistem ini berkisar antara 120 hingga 225°C dengan kedalaman 2 hingga 4 km). 2.Sistem magma tap yang memanfaatkan panas yang keluar dari tubuh magma dangkal. Pada sistem ini, magma merupakan bentuk paling murni panas alamiah yang mempunyai temperatur <1200°C

11

12 Geothermal System 3.Sistem yang berasosiasi dengan volkanisme Kuarter dan intrusi magma. Sistem ini umumnya mempunyai temperatur <370°C dan kedalaman reservoir <1,5 km. 4.Sistem yang berhubungan dengan tektonik, yaitu terjadi di lingkungan backarc, zona kolisi dan sepanjang zona sesar. Sistem ini yang telah dieksploitasi umumnya mempunyai temperatur reservoir 1,5 km. 5.Sistem (yang dipengaruhi oleh) geopressure ditemukan di cekungan sedimen. Kedalaman reservoir sistem ini umumnya 1,5 hingga 3 km dan temperatur reservoir berkisar dari 50 hingga 190°C.

13 Hydrothermal System Hydrothermal system : A type of geothermal system where heat transfers from a heat source to the surface by free convection, involving meteoric fluids with or without traces of magmatic fluids (Hochstein & Browne, 2000). A hydrothermal system consists of : – a heat source, – a reservoir with thermal fluids, – a surrounding recharge, and – a (heat) discharge area at the surface with manifestation.

14 Schematic representation of an ideal hydrothermal system. A hydrothermal system can be described schematically as 'convecting water in the upper crust of the Earth, which, in a confined space, transfers heat from a heat source to a heat sink, usually the free surface' (Hochstein, 1990). It is made up of three main elements: a heat source, a reservoir and a fluid, which is the carrier that transfers the heat (IGA, 2004). (IGA, 2004) Sumber panas Reservoir Daerah resapan Manifestasi di permukaan Sumur panas bumi

15 Definition Volcanic system : A type of geothermal system where heat and mass transfers from an igneous body (usually a magma chamber) to the surface involving convection of magmatic fluids; meteoric fluids are not involved in the heat transfer process or are minor (Hochstein & Browne, 2000). Volcanic-Hydrothermal system : A combination of a hydrothermal and a volcanic systems, where ascending magmatic (primary) fluids commonly mix with meteoric (secondary) fluids (rarely sea water); also called a magmatic- hydrothermal system.

16 Volcanic-Hydrothermal System Lawless (2008) Continental Types (eg. New Zealand) Islans-arc Types (eg. Indonesia) TerrainFlatHigh (strato volcano) Heat sourceSilisic volcanics, deep intrusivesAndesite – dacite, shallow intrusives Origin of fluidMeteoricMeteoric – magmatic RechargeHigh elevationLow elevation SalinityLowModerate Primary pHNeutralNeutral – acid Vapour zoneRareCommon UpflowSteam – water dischargeSteam discharge Lateral outflowMinorExtensive, water discharge NoteEasy to explore with shallow wellsProblems during exploration

17 Continental Type = Flat Terrain

18 Island-Arc Type = High Terrain

19 Indonesia mempunyai potensi panas bumi sebesar 29 GW atau sekitar 40% potensi dunia yang kebanyakan berasosiasi dengan gunung api strato (topografi tinggi). Smitsonian Natural Museum of History: Volcanoes of Indonesia

20 Geothermal in Indonesia Non volcanic system Total potential: 29,038 MW at 276 fields Resources: MW and Reserves: MW Installed capacity: 1196 MWe

21 Volcanic-Hydrohermal System in Java - Bali Hochstein & Sudarman (2008)

22 Volcanic-Hydrohermal Systems in Sumatra Hochstein & Sudarman (2008)

23 Other Hydrothermal System Berdasarkan : Sumber panas Temperatur (entalpi) reservoir Fluida reservoir dll

24 Hochstein (1990) Temperatur Reservoir

25 Fasa Fluida Reservoir

26

27

28 Pola Aliran Fluida : upflow / outflow

29 Morfologi / Geologi : Kaldera

30 Morfologi / Geologi : Sesar

31

32 Hal-hal yang perlu diperhatikan: Heat source : depending on geological setting, the most favourable is large, long lived hdrothermal systems  age Host rock: can be any type, most often volcanic, carbonate rocks may give problems  permeability Size: generally 1 to 5 km 2 (upflow), can be as long as 20 km (outflow)  resources Fluids: mainly meteoric, dilute brine (~1/10 salinity of sea water), near-neutral pH, with dissolved gas of CO 2 (+H 2 S)  resources/reserve & production

33

34 Fluida Panas Bumi

35 Fluida Hidrotermal

36 Boiling Pemisahan 2 fasa fluida: – Air – Uap Disertai dengan pemisahan: – Unsur terlarut, termasuk gas – Entalpi (panas yang disimpan) Pada sistem panas bumi terjadi di kedalaman < 2 km

37 Boiling Point

38 Boiling Point Depth (BPD) (Haas, 1971) 250 o C

39

40 (Lawless, 2008) Boiling and Condensation

41 Fluida Hidrotermal Reservoir water, 1,000-10,000 mg/kg Cl, neutral pH, trace of CO 2 & H 2 S, SiO 2 rich. Steam heated, near surface water, pH of acid to near neutral Magmatic fluid, strong acid

42 Air Klorida (Cl) Menunjukkan air reservoir Mengandung 0,1 hingga 1,0 wt.% Cl Perbandingan Cl/SO 4 umumnya tinggi Mengandung kation utama : Na, K, Ca dan Mg Berasosiasi dengan gas CO 2 dan H 2 S pH sekitar netral, dapat sedikit asam dan basa tergantung CO 2 terlarut Sangat jernih, warna biru pada mataair natural Kaya SiO 2 dan sering terdapat HCO 3 - Terbentuk endapan permukaan sinter silika (SiO 2 )

43 Air Sulfat (SO 4 ) Akibat kondensasi uap air ke dalam air permukaan (steam heated water) SO 4 tinggi (mencapai 1000 ppm) akibat oksidasi H 2 S di zona oksidasi dan menghasilkan H 2 SO 4 (H 2 S + O 2 = H 2 SO 4 ) Mengandung beberapa ppm Cl Bersifat asam Ditunjukkan dengan kenampakan kolam lumpur dan pelarutan batuan sekitar Di lingkungan gunung api : air asam SO 4 -Cl terbentuk akibat kondensasi unsur volatil magmatik menjadi fasa cair

44 Air Sulfat - Klorida (SO 4 – Cl) Ta: Taal Ku: Kusatsu Shirane Kb: Kaba Tin, Tam: Kelimutu Ij: Ijen Po: Poas Ma: Maly Semiachik Pu: Kawah Putih Dem: Dempo Sv: Soufrière St.Vincent Qu: Quilotoa Kel: Kelud Sa: Segara Anak Ny, Mo: Nyos, Monoun The discharge of magmatic gases (SO 2, H 2 S, HCl and HF) into a crater lake frequently lead to highly acidic sulfate-chloride waters. The lakes are too acidic to convert and store CO 2 gas as bicarbonate ions (HCO 3 - ).

45 Air Bikarbonat (HCO 3 ) Terbentuk pada daerah pinggir dan dangkal sistem geotermal Akibat adsorbsi gas CO 2 dan kondensasi uap air ke dalam air tanah (steam heated water) Rendah Cl dan SO 4 bervariasi Di bawah muka air tanah bersifat asam lemah, tetapi dapat bersifat basa oleh hilangnya CO 2 terlarut di permukaan Di permukaan dapat membentuk endapan sinter travertin (CaCO 3 )

46 Fluida dan Permeabilitas Lawless in WPRB Geothermal Lectures 2008

47 Umur Fluida dan Sistem Panas Bumi Residensi air: ~ tahun – Umumnya 100 – tahun – Dapat – tahun Umur sistem panas bumi: tahun (Kawerau, NZ), umumnya ~2.000 – tahun

48

49 Surface Manifestation

50 Kemunculan Manifestasi Dipengaruhi: Parameter-parameter fluida panasbumi (e.g. densitas, viskositas, temperatur, tipe, dll). Parameter-parameter reservoar (e.g. permeabilitas, pola aliran, dll). Proses-proses pada fluida panasbumi yang terjadi di bawah permukaan (e.g. pencampuran dengan air dingin, boiling, kondensasi). Total panas yang ada di reservoar.

51 Manifestasi Panas Bumi di Permukaan Aktif, gejala dan perubahan dapat diamati (e.g. mata air panas, kolam lumpur, tanah beruap). Fosil, berupa alterasi batuan.

52 Klasifikasi Manifestasi Aktif (Keluaran Fluida): Keluaran langsung = direct discharge (e.g. mata air panas, fumarol, dll) Keluaran terdifusi = diffuse discharge (e.g. tanah beruap, tanah hangat, dll) Keluaran intermiten = intermitten discharge (e.g. geyser) Keluaran tersembunyi = concealed discharge (e.g. seepage/rembesan sungai)

53 Mata air panas dan hangat Mata air hangat: t < 50 o C, pH umumnya asam lemah Mata air panas: t > 50 o C, pH umumnya netral, dapat membentuk teras sinter

54 Kolam panas dan hangat Panas umumnya hilang melalui evaporasi pada permukaan air. Dibedakan menjadi: calm (t < 100 o C), boiling, dan embullient pools (flashing of steam atau gas)

55 Kolam lumpur atau kolam asam Kolam lumpur:  Akibat dari kondensasi uap air dan gas di dekat permukaan  t < 100 o C Kolam asam:  Kondensasi gas-gas magmatik dalam air danau kawah  Berasosiasi dengan volkanisme aktif

56 Geyser Uap dan air keluar dengan selang waktu tertentu Model: lubang di bawah permukaan terisi oleh air dan saat t > titik didih air, uap dan air akan didorong keluar.

57 Fumarol (fumaroles) Terdiri dari sebagian besar uap air atau campuran 2 fasa uap dan air panas Mengandung trace H 2 S, SO 2 dan sublimasi S Kebasahan & temperatur:  Fumarol basah bertemperatur < 100 o C dan terbentuk di sistem dominasi air  Fumarol kering mempunyai temperatur 110 hingga 150 o C pada sistem dominasi uap

58 Tanah hangat (warm ground) Gradien temperatur = 25 – 30 o C/m Panas dikeluarkan secara konduksi Umumnya berada di sekitar keluaran panas yang lebih besar Tidak ada anomali pada vegetasi Tidak terdeteksi oleh pengukuran infra-red

59 Tanah beruap (steaming ground) Uap berasal dari evaporasi air panas di dekat permukaan atau keluar dari bawah permukaan Terdapat anomali vegetasi Dapat dideteksi dengan pengukuran infra-red Steaming ground can be dangerous and great care should be taken when entering the area

60 Rembesan (seepage) Umumnya keluar di dasar sungai atau danau Mengalami pelarutan oleh air tanah atau air permukaan

61 Kaipohan Keluaran gas Tidak ada anomali panas

62 Fossil Manifestation Alterasi hidrotermal di permukaan: – Sinter silika – Travertin Alterasi hidrotermal di bawah permukaan

63 Geothermal Exploration

64 Eksplorasi Panas Bumi Tujuan utama kegiatan eksplorasi panas bumi adalah mencari model (konseptual) sistem panas bumi: Sumber panas (heat source) Reservoir Batuan penutup Pola aliran fluida panas bumi (daerah resapan, upflow dan outflow/lateral flow)

65 Kajian Geologi (+hidrogeologi) Geokimia Geofisika Teknik Reservoir + Sosial Budaya, Ekonomi, Infrastruktur, dll.

66 PP No. 59/2007: Tahapan Kegiatan Usaha Panas Bumi Survei Pendahuluan adalah kegiatan yang meliputi pengumpulan, analisis dan penyajian data yang berhubungan dengan informasi kondisi geologi, geofisika dan geokimia untuk memperkirakan letak dan adanya sumber daya panas bumi serta wilayah kerja. Eksplorasi adalah serangkaian kegiatan yang meliputi penyelidikan geologi, geofisika, geokimia, pengeboran uji, dan pengeboran sumur eksplorasi yang bertujuan untuk memperoleh dan menambah informasi kondisi geologi bawah permukaan guna menemukan dan mendapatkan perkiraan potensi panas bumi.

67 PP No. 59/2007: Tahapan Kegiatan Usaha Panas Bumi Studi kelayakan adalah tahapan kegiatan Usaha Pertambangan Panas Bumi untuk memperoleh informasi secara rinci seluruh aspek yang berkaitan untuk menentukan kelayakan usaha pertambangan Panas Bumi, termasuk penyelidikan atau studi jumlah cadangan yang dapat dieksploitasi.

68 Kegiatan Survei dan Eksplorasi

69 Kegiatan Survei dan Eksplorasi (Permen ESDM ) 1.A. Data geosains a)Survei geologi b)Survei geofisika c)Survei geokimia d)Survei landaian suhu e)Pemboran eksplorasi B. Sistem Panas Bumi

70 Kegiatan Survei dan Eksplorasi (Permen ESDM ) 2.Status lahan (tata ruang dan penggunaan lahan) a)Pertambangan b)Kehutanan c)Perkebunan/transmigrasi d)Tata ruang

71 Survei Geologi Kegiatan:  Survei Pendahuluan: penyelidikan geologi skala 1: , termasuk pembahasan tentang analisis foto udara/citra satelit, jenis dan distribusi satuan batuan, struktur geologi, hidrogeologi, dan manifestasi panas bumi.  Eksplorasi: penyelidikan geologi skala 1:  Pemetaan di daerah vulkanik Kuarter diutamakan menggunakan metode vulkanostratigrafi. Hasil:  Laporan survei, peta dan penampang  Dapat mempertegas posisi/lokasi heat source

72 Survei Geofisika Kegiatan:  Survei Pendahuluan: penyelidikan geofisika skala 1: , dengan metode minimal tahanan jenis cara pemetaan (mapping) dan pendugaan (sounding).  Eksplorasi: penyelidikan geologi skala 1: seperti di atas, termasuk penentuan letak dan luas zona lapisan konduktif dan lapisan resistif, serta daerah prospek.  Penambahan data dengan metode MT, gaya berat dan geomagnet. Hasil:  Laporan survei, peta dan penampang  Ketebalan clay cap dan kedalaman puncak reservoir panas bumi

73 Survei Geokimia Kegiatan:  Survei Pendahuluan: penyelidikan geokimia skala 1: , dengan cara pengambilan contoh dan analisis fluida panas bumi (air/uap/gas) dan tanah, termasuk pembahasan tentang sifat fisik dan kimia serta komposisi kimia fluida dan tanah serta geotermometri.  Eksplorasi: penyelidikan geologi skala 1: seperti di atas. Hasil:  Laporan survei dan diagram-diagram  Dapat menentukan geotermometri di reservoir  Menentukan sistem panas buminya

74 1.Kuarsa – no steam loss 1309 t o C = – – log SiO 2 2.Kuarsa – max steam loss 1522 t o C = – – log SiO 2 3.Na-K (Fournier) 1271 t o C = – 273 log (Na/K) Na-K (Giggenbach) 1390 t o C = – 273 log (Na/K) Na-K-Ca 1647 t o C = – 273 log (Na/K) +  [log(Ca 1/2 /Na) ] K-Mg 4410 t o C = – – log (K 2 /Mg) Geotermometer Unsur Terlarut SiO 2, Na, K, Ca dan Mg dalam mg/kg

75 Pemboran Landaian Suhu & Eksplorasi Kegiatan:  Hanya dilakukan saat tahap eksplorasi Hasil:  Penampang gradien temperatur sumur  Log komposit sumur  Potensi Cadangan Mungkin (saat pemboran eksplorasi)

76

77 Survei Geosain Terpadu Kegiatan:  Kajian terpadu geologi, geofisika dan geokimia, serta pemboran. Hasil:  Estimasi cadangan, minimal cadangan terduga  Sistem panas bumi

78 Status Eksplorasi

79 Geothermal Potency

80 Perhitungan Potensi Perhitungan potensi panas bumi bukan merupakan proses yang statik, tapi harus dilakukan secara berkesinambungan selama eksplorasi, pengembangan dan eksploitasi. Metode yang dilakukan:  Memperkirakan aliran panas alamiah  Membandingkan dengan lapangan lain  Memperkirakan keluaran sumur yang telah ada  Perhitungan volumetrik

81 Geological assurance Economic feasibilty Residual Subeconomic Depth (Economic at future time) Resource Reserve Identified Undiscovered Resource base Accessible Inaccessible Useful Economic Energy which could be extracted economically and legally in the near future That part of resources which could be extracted economically and legally at present ~ 3 km Proven Probable Possible Muffler and Cataldi (1978)

82 Kegiatan Survei dan Potensi 1. Survei Pendahuluan 2.Eksplorasi 3. Eksplorasi + Pemboran Eksplorasi 4. Studi Kelayakan 5. Pemboran Deliniasi 6. Pemboran Pengembangan  Sumber Daya Spekulatif  Sumber Daya Hipotetis  Cadangan Terduga  Cadangan Mungkin  Cadangan Terbukti

83 Perhitungan Potensi  sumber daya spekulatif 1.Mengestimasi kehilangan panas (natural heat loss)  sumber daya spekulatif  sumber daya hipotetis 2.Membandingkan dengan daerah panas bumi lain yang mempunyai kemiripan lapangan dan telah diketahui potensinya  sumber daya hipotetis  cadangan 3.Mengestimasi energi panas yang terkandung dalam batuan maupun fluida  cadangan  cadangan 4.Mengestimasi kandungan massa fluida dengan memperhitungkan energi panas yang terdapat dalam fluida (air panas maupun uap)  cadangan

84 Hilang Panas Alamiah vs Produksi

85 Hilang Panas Alamiah Q ≈ m c (T – To) m= mass flowrate (kg/s) = V.  f  f = fluid density (kg/m 3 ) = 1000 kg/m 3 V = volume flowrate (m 3 /s) T = temperature of discharge fluids To = mean annual temperature (or air ambient temperature) c = specific heat capacity (kJ/kg K) = 4.2 kJ/kg K

86 Hilang Panas Alamiah Kesalahan (error) = 15% Hilang panas dikaji berdasarkan perbedaan gradien temperatur dan kondisi normal. Tanah beruap, termasuk fumarola, hanya terbentuk pada sistem panas bumi temperatur tinggi. Meskipun demikian hilang panas alamiahnya sulit dihitung. Transfer panas dari tanah beruap melalui mekanisme konduksi dan konveksi. Pada mekanisme konduksi, hilang panas dipengaruhi oleh konduktivitas batuan.

87 Sebuah lapangan panas bumi mempunyai manifestasi/keluaran berupa mata air panas, kolam air panas, dan steaming ground dengan fumarola. Karakteristik manifestasi ini masing-masing akan diberikan. Contoh Kasus Sumber daya spekulatif lapangan tsb?

88 Mata air panas V = 1 L/det T = 80 o C T o = 20 o C

89 Hilang Panas Alamiah Mata Air Panas Q = = Q ≈ m c (T – To) m= mass flowrate (kg/s) = V.  f  f = fluid density (kg/m 3 ) = 1000 kg/m 3 V = volume flowrate (m 3 /s) T = temperature of discharge fluids To = mean annual temperature (or air ambient temperature) c = specific heat capacity (kJ/kg K) = 4.2 kJ/kg K

90 Kolam air panas Luas = 20 m 2 T o = 20 o C T = 70 o C Debit = 2 L/s

91 Hilang Panas Alamiah Kolam Air Panas Q = = Q ≈ m c (T – To) m= mass flowrate (kg/s) = V.  f  f = fluid density (kg/m 3 ) = 1000 kg/m 3 V = volume flowrate (m 3 /s) T = temperature of discharge fluids To = mean annual temperature (or air ambient temperature) c = specific heat capacity (kJ/kg K) = 4.2 kJ/kg K

92 dan evaporasi: Q evaporasi = A x (Q evaporasi,T – Q evaporasi,To ) = = = T ( o C)Q evaporasi (kJ/m 2 s) 20  ~22 Q TOTAL =

93 Fumarola T o = 20 o C R = radius = 50 cm = 0,5 m T  boiling point = 100 o C Suara gemuruh

94 Asumsi : Diamv v < 10 m/s Gemuruhv v > 10 m/s V v =  R 2 = 3.14 x x 10 m 3 /s = 7,85 m 3 /s m v = 7,85 m 3 /s x 0,5 kg/m 3 = 3,925 kg/s Q = = Hilang Panas Alamiah Fumarola

95 Tanah beruap Luas = 2 km 2 Gradien temperatur = 2 o C/m Gradien temperatur normal = 0,03 o C/m Konduktivitas batuan rata-rata = 2,4 W/m o C

96 Hilang Panas Alamiah Tanah Beruap  Konduktif Q = =

97 Hilang Panas Alamiah Total Q TOTAL =Q mata air + Q kolam air + Q fumarola + Q tanah beruap ≈ ≈  Hilang panas alamiah  Sumber daya spekulatif =

98 Hilang Panas Alamiah (Ringkasan) Manifestasi yang semakin panas:  makin tinggi hilang panas alamiah Manifestasi semakin luas:  makin tinggi hilang panas alamiah Tanah beruap dengan fumarola:  tinggi hilang panas alamiah  sistem temperatur tinggi Rembesan/seepage:  sangat rendah hilang panas alamiah  tidak signifikan

99

100 Kesimpulan 1. Manifestasi panas bumi yang muncul di permukaan memberikan gambaran tentang kondisi di bawah permukaan (reservoir), termasuk besar potensi panas bumi. 2. Potensi panas bumi dihitung secara kontinu dan berkesinambungan tergantung pada tahap kegiatan/survei yang dilakukan. Semakin detil survei dilakukan, semakin tinggi keyakinan (geologi dan ekonomi) terhadap perhitungan potensi. 3. Sangatlah penting untuk menghitung sumber daya spekulatif panas bumi, karena besarannya akan menentukan langkah pengusahaan energi panas bumi selanjutnya.

101 Terima Kasih


Download ppt "Geothermal Energy for Everyone Pre-Workshop Course Bandung, 5 Maret 2012."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google