BAB VI

ESTIMASI SUMBERDAYA, CADANGANDAN POTENSI LISTRIK PANASBUMI

Ada beberapa metode untuk memperkirakan besarnya sumberdaya (resources), cadangan (recoverable reserve) dan potensi listrik panasbumi. Metode yang paling umum digunakan adalah metode perbandingan dan metoda volumetrik.

6.1 METODE PERBANDINGAN

Metode ini digunakan apabila penyelidikan ilmu kebumian yang dilakukan baru sampai pada tahap penyelidikan penyebaran manifestasi permukaan dan pelamparan struktur geologinya secara global (permulaan eksplorasi). Pada tahap ini belum ada data yang dapat dipergunakan untuk memperkirakan besarnya sumber daya dengan menggunakan metode lain (secara matematis atau numerik). Oleh karena itu potensi energi sumber daya panas bumi diperkirakan berdasarkan potensi lapangan lain yang memiliki kemiripan kondisi geologi.

Prinsip dasar metode perbandingan adalah menyetarakan besar potensi energi suatu daerah panas bumi baru (belum diketahui potensinya) dengan lapangan lain yang telah diketahui potensinya dan memiliki kemiripan kondisi geologi. Dengan metoda perbandingan besarnya sumberdaya panasbumi di suatu daerah prospek panasbumi dapat diperkirakan dengan cara sebagai berikut:

Hel = A x Qel (6.1)

dimana :Hel = Besarnya sumber daya (MWe).A = Luas daerah prospek panas bumi (km2). Luas prospek pada tahapan

ini dapat diperkirakan dari penyebaran manifestasi permukaan dan pelamparan struktur geologinya secara global.

Qel = Daya listrik yang dapat dibangkitkan persatuan luas (MWe/km2)

6.2 METODE VOLUMETRIK

Metoda yang umum digunakan untuk perhitungan sumberdaya panasbumi (resources), banyaknya energi panas bumi yang dapat dimanfaatkan pada kenyataannya (cadangan) dan besarnya energi listrik yang dapat dihasilkannya (potensi listrik tenaga panas bumi) telah diuraikan oleh O’Sullivan (1986). Perhitungan dilakukan berdasarkan kandungan energi panas didalam batuan dan didalam fluida (uap dan air) sebagai berikut:

= +

(6.1)

Data yang diperlukan untuk perhitungan adalah: Data luas daerah Ketebalan Temperatur reservoir Porositas saturasi air dan uap Densitas batuan Daya hantar panas batuan Densitas uap dan air Energi dalam uap dan air

Panas yang tersimpan dalam batuan

Panas yang terkandung di dalam batuan yang mempunyai massa m, kapasitas panas c dan temperatur T, dapat ditentukan berdasarkan persamaan dasar berikut:

Q = m.c.T (6.2)

Jadi apabila V adalah volume reservoir (bulk volume), adalah porositas batuan dan adalah densitasnya, maka massa batuan adalah:

mr = V.(1-).r (6.3)

Apabila A adalah luas reservoir dan h adalah ketebalannya maka persamaan di atas menjadi:

mr = A.h.(1-).r (6.4)

Apabila batuan mempunyai kapasitas panas cr, maka dengan mensubstitusikan persamaan (6.4) ke persamaan (6.2) akan diperoleh persamaan yang menyatakan panas yang terkandung di dalam batuan (Qr). Persamaan tersebut adalah:

Qr = A.h.(1-).r.cr.T (6.5)

Panas yang tersimpan dalam fluida

Energi yang terkandung di dalam air dan uap yang masing-masing mempunyai massa mL dan mV, energi dalam uL dan uV, ditentukan berdasarkan persamaan dasar berikut:

Qe = mL uL + mV uV (6.6)

Apabila volume reservoir (bulk volume) adalah V, porositas batuan adalah , saturasi air dan saturasi uap masing-masing SL dan Sv dan densitasnya adalah L dan V maka massa air dan massa uap yang mengisi pori-pori batuan dapat dinyatakan oleh persamaan berikut :

mL = v..SL.L (6.7)

mv = v..Sv.v (6.8)

Apabila A adalah luas reservoir dan h adalah ketebalannya maka kedua persamaan di atas menjadi:

mL = A.h..SL.L (6.9)

mv = A.h..Sv.v (6.10)

Apabila kedua persamaan tersebut disubstusikan ke persamaan (6.6) akan diperoleh persamaan yang menyatakan panas yang terkandung di dalam uap dan air (Qe) sebagai berikut:

Qe = A.h..SL.L.uL + A.h..Sv.v.uv (6.11)

Persamaan di atas dapat dituliskan kembali sebagai berikut:

Qe = A.h..(SL.L.uL + Sv.v.uv) (6.12)

Dengan demikian kandungan energi panas di dalam reservoir (di dalam batuan dan fluida) adalah sebagai berikut:

He = A.h.[(1-) r cr T + (SL L uL + Sv v uv) (6.13)

dimana:

He = Kandungan energi panas (kJ)A = Luas daerah panas bumi (m2)H = Tebal reservoir (m)T = Temperatur reservoir (oC)

SL = Saturasi air (fraksi)SV = Saturasi uap (fraksi)UL = Energi dalam air (kJ/kg)Uv = Energi dalam uap (kJ/kg) = Porositas batuan reservoir (fraksi)cr = Kapasitas panas batuan (kJ/kgoC)r = Density batuan (kg/m3)L = Density air (kg/m3)V = Density uap (kg/m3)

Prosedur Perhitungan

Besarnya energi panas yang dapat dimanfaatkan (cadangan) dan diubah menjadi energi listrik (potensi listrik), dapat dihitung dengan prosedur sebagai berikut:

1. Hitung kandungan energi pada keadaan awal (initial) atau besarnya sumberdaya panasbumi dengan persamaan sebagai berikut:

Hei = A.h.[(1-) r cr Ti + (SL L uL + Sv v uv)i] (6.14)

2. Hitung kandungan energi pada keadaan akhir (T final):

Hef = A.h.[(1-) r cr Tf + (SL L uL + Sv v uv)f] (6.15)

3. Hitung maksimum energi yang dapat dimanfaatkan:

Hth = Hei - Hef (6.16)

4. Hitung energi panas bumi yang dapat dimanfaatkan pada kenyataannya (=besarnya cadangan bila dinyatakan dalam kJ):

Hde = Rf Hth (6.17)

5. Hitung besarnya cadangan, yaitu energi panas yang dapat dimanfaatkan untuk kurun waktu t tahun (biasanya 25-30 tahun) dengan persamaan berikut:

(6.18)

Hthermal mempunyai satuan MWthermal

6. Hitung besarnya potensi listrik, yaitu energi listrik yang dapat dibangkitkan untuk kurun waktu t tahun (MWe) dengan cara sebagai berikut:

(6.19)

atau:

Hel = x Hthermal (6.20)

dimana:Ti = Temperatur reservoir pada keadaan awal (0C)Tf = Temperatur reservoir pada keadaan akhir (energi panasbumi tidak

ekonomis lagi untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik), oCHei = Kandungan energi didalam batuan dan fluida pada keadaan awal, kJHef = Kandungan energi di dalam batuan dan fluida pada keadaan akhir, kJ Hth = Maksimum energi panas bumi yang dapat dimanfaatkan, kJ Hde = Energi panas bumi yang dapat dimanfaatkan pada kenyataannya, kJHthermal = Energi panas bumi yang dapat dimanfaatkan selama kurun waktu

tertentu, Mwe

Hel = Energi listrik yang dapat dibangkitkan selama kurun waktu tertentu, MWe

Rf = Faktor perolehan, %t = Lama waktu (umur) pembangkitan listrik (tahun) = Faktor konversi listrik

Asumsi-asumsi yang umum digunakan dalam perhitungan adalah:

1. Lama pembangkitan listrik 25-30 tahun.2. Faktor perolehan 25%.3. Temperatur akhir (abandon temperatur) = 180 oC. 4. Faktor konversi listrik 10 %.

Data yang diperlukan:

1. Luas daerah reservoir (m2).2. Ketebalan reservoir (m).3. Temperatur reservoir pada keadaan awal (oC).4. Saturasi air dan saturasi uap pada keadaan awal (fraksi).5. Porositas batuan (fraksi).6. Densitas batuan (kg/m3).7. Kapasitas panas batuan (kJ/kgoC).8. Faktor perolehan (fraksi).9. Lama waktu pembangkitan listrik (tahun).10. Faktor konversi listrik (fraksi).

11. Temperatur pada keadaan akhir (oC).12. Saturasi air dan saturasi uap pada keadaan akhir (fraksi).

6.3 DATA

Kesulitan utama dalam menentukan besarnya sumberdaya (resources), cadangan dan potensi listrik panas bumi adalah “data” tidak seluruhnya ada. Ketersediaan data tergantung dari kegiatan/survei yang telah dilakukan di daerah tersebut. Dengan meningkatnya kegiatan eksplorasi dan eksploitasi maka data yang diperoleh semakin banyak dan semakin akurat sehingga hasil perhitungan mempunyai tingkat kepastian semakin tinggi.

Disamping data hasil survey, juga banyak parameter yang tidak diketahui dengan pasti sehingga biasanya diasumsikan. Ketidak pastian terutama pada saturasi air dan saturasi uap pada keadaan akhir (Tfinal).

6.3.1 Ketersediaan Data Pada Tahap Eksplorasi Awal

Pada tahap eksplorasi awal, survei biasanya dilakukan dengan menggunakan peralatan yang sederhana dan mudah dibawa, sehingga data yang diperoleh masih sangat terbatas. Oleh karenanya pada tahap ini besarnya sumberdaya sulit untuk diperkirakan. Karena data masih sangat terbatas maka besarnya potensi listrik belum dapat ditentukan dengan menggunakan metoda perhitungan seperti yang dijelaskan di atas. Para ahli umumnya berspekulasi mengenai hal tersebut, karenanya potensi listrik biasanya dikategorikan kedalam kelas spekulatif. Pertamina, misalnya, mengasumsikan bahwa potensi listrik di daerah prospek yang belum disurvei rinci adalah 12 MWe/km2 (Pertamina, 1995) dan luas daerahnya adalah 20 km2. Karena sifatnya masih spekulatif tentunya tingkat kepastiannya masih sangat rendah.

Kegunaan Data Manifestasi Permukaan Untuk Perkiraan Awal

Manifestasi panas bumi di permukaan sangat penting untuk mendapatkan perkiraan awal (pada tahap 1 dan 2) mengenai jenis sistim/reservoir panas bumi yang terdapat di bawah permukaan. Data hasil analisa air dari sampel yang diambil dari mata air panas, kolam air panas dan lain-lain, sangat berguna untuk memperkirakan asal sumber air, jenis reservoir dan temperatur di bawah permukaan, jenis fluida reservoir serta karakteristiknya. Dari hasil pengukuran temperatur tanah dapat diperkirakan besarnya aliran panas yang tejadi secara konduksi (Qe), yaitu dengan menggunakan persamaan berikut:

Qe = - K (dT/dz) A (6.21)

dimana :

K = Konduktivitas panas batuan (W/moK)

A = Luas daerah (m2)

(dT/dz) = Gradien temperatur (oC/m)

Dari hasil pengukuran kecepatan alir air dapat ditentukan besarnya laju aliran massa. Dari harga laju aliran massa dan temperatur air dapat dihitung besarnya aliran panas ke permukaan yang terjadi secara konveksi, yaitu dengan menggunakan persamaan berikut:

Qe = hL.qmL + hv.qmv (6.22)

dimana :

Qe = Laju alir panas total (dalam kJ/detik atau kW)

hL = Enthalpy air (kJ/kg)

hv = Enthalpy uap(kJ/kg)

qmL = Laju alir massa air (kg/detik)

qmv = Laju alir massa uap (kg/detik)

Laju aliran panas total ke permukaan atau biasa dinyatakan sebagai panas yang hilang ke permukaan (heat losses to the surface) merupakan jumlah dari aliran panas kepermukaan yang terjadi secara konduksi dan secara konveksi.

Tabel 6.1Perkiraan Panas yang Hilang Melalui Manisfestasi Panasbumi Permukaan

Di Lapangan Kamojang

JENIS MANIFESTASI PANAS (Mwe)Semua fumarole 20.6Kawah Pangasahan 4.2Sumur nomor 3 8.2Semua mata air panas/hangat 17.2Mata air Cipangasahan 10.5Mata air panas yang terletak 2.5 km di sebelah selatan Kawah Kamojang

0.2

Penguapan dari telaga dan kolam-kolam air panas/hangat

44.0

Telaga Kawah Manuk 22.1Tanah Beruap 2.9Lain-lain 25.2TOTAL 97.4

Atas dasar prinsip kesetimbangan massa dan panas (mass and heat balance), diperkirakan panas yang hilang ke permukaan sebanding dengan panas yang masuk kedalam sistim (heat influx). Atas dasar pemikiran tersebut, besarnya panas yang hilang ke permukaan sering dipakai sebagai perkiraan awal dalam menentukan besarnya sumberdaya. Sebagai contoh pada Tabel 6.1 diperlihatkan hasil perhitungan panas yang hilang kepermukaan karena adanya manifestasi panas bumi di permukaan. Besarnya panas yang hilang ke permukaan sebesar 97.4 MW dapat diartikan sebagai besarnya minimum energi yang masuk kedalam reservoir secara terus menerus.

Perkiraan mengenai besarnya panas yang hilang ke permukaan tidak hanya berguna untuk membuat perkiraan awal mengenai besarnya sumberdaya, tetapi juga akan diperlukan untuk pemodelan (simulasi) reservoir, yaitu untuk memperkirakan kelakuan reservoir bila diproduksikan selama kurun waktu tertentu, biasanya 25-30 tahun. Untuk memperoleh model yang mencerminkan keadaan sebenarnya (representatif), adanya massa dan panas yang hilang ke permukaan, yang terjadi secara terus menerus, perlu diperhitungkan dalam model.

6.3.2 Ketersediaan Data Pada Tahap Eksplorasi Lanjut

Pada eksplorasi lanjut (tahap-2) disamping survei geologi dan geokimia secara rinci, juga dilakukan survei geofisika. Pada akhir survei eksplorasi rinci, data yang tersedia meliputi:

(i) Data geologi

Hasil survei geologi menghasilkan data berupa peta penyebaran batuan, karakteristik dan umur batuan, peta penyebaran batuan alterasi, data manifestasi panas, pola struktur geologi, tektonik dan sejarah geologi termasuk sejarah vulkanismenya.

Dari data-data ini akan didapat gambaran umum mengenai evolusi magmatik sampai terbentuk sistim panasbuminya, daerah prospek, batuan penyusun reservoir, perkiraan permeabilitas secara kualitatif, umur terbentuknya sistim panas bumi serta sumber panas.

(ii) Data geokimia

Survei geokimia akan menghasilkan data berupa kimia fluida dan gas dari manifestasi panas serta kandungan gas dan unsur-unsur lainnya yang terkandung didalam tanah (soil) dan aliran sungai di sekitar daerah prospek.

Dari data-data ini akan didapat gambaran mengenai daerah prospek, karakteristik fluida dalam reservoir, sistim fluida, hidrologi dan temperatur reservoir.

(iii) Data geofisika

Dari survei geofisika didapat data berupa peta tahanan jenis, profil struktur tahanan jenis, peta anomali gravitasi dan magnetik beserta profil tegaknya,

peta seismisitas berikut besaran dan profil tegaknya dan data streaming potential.

Dari data-data ini akan didapat gambaran penyebaran daerah prospek, kedalaman puncak reservoir, lapisan penudung, geometri reservoir, hidrologi bawah permukaan, struktur batuan dasar dan konfigurasi sumber panas.

Interpretasi dari data-data geologi, geokimia dan geofisika akan menghasilkan gambaran detail konfigurasi prospek panas bumi, berikut karakteristik hidrothermal serta model panasbuminya yang merupakan acuan dasar bagi letak dan target pemboran eksplorasi. Untuk perhitungan cadangan, ketebalan reservoir, luas prospek dan temperatur reservoir sudah dapat diperkirakan, sedangkan saturasi air dan uap belum dapat diperkirakan, sehingga biasanya diasumsikan.

6.3.3 Ketersediaan Data Setelah Dilakukan Pemboran Sumur

Setelah dilakukan pemboran sumur, data yang diperoleh semakin banyak dan semakin akurat sehingga hasil perhitungan mempunyai tingkat kepastian semakin tinggi. Pada tahap ini ketebalan dan temperatur reservoir dapat diperkirakan dengan lebih pasti dari data hasil pengukuran di sumur.

6.4 KLASIFIKASI CADANGAN

Berdasarkan pada tingkat ketidakpastiannya, yaitu ditinjau dari kualitas dan kuantitas data, sumberdaya, cadangan dan potensi listrik panas bumi seringkali diklasifikasikan menjadi tiga, yaitu:

1. Kelas terbukti (proven).

2. Kelas mungkin (probable).

3. Kelas terduga (possible).

Potensi terbukti mempunyai tingkat kepastian yang paling tinggi dan dihitung dengan memasukkan data dari paling sedikit satu sumur eksplorasi (discovery well) dan dua sumur delineasi.

Potensi kelas mungkin mempunyai tingkat kepastian yang lebih rendah dari potensi terbukti dan dihitung dengan memasukan data satu sumur eksplorasi (discovery well).

Potensi terduga mempunyai tingkat kepastian yang lebih rendah lagi dan dihitung hanya berdasarkan data survei geologi, geokimia dan geofisika.

Potensi hipotetis: data dasar adalah hasil survei regional geologi, geokimia dan geofisika. Luas daerah prospek ditentukan berdasarkan hasil penyelidikan

geologi/geokimia/geofisika sedangkan temperatur diperkirakan berdasarkan data geotermometer (air, gas atau isotop).

Potensi spekulatif mempunyai tingkat kepastian yang paling rendah dan dihitung hanya berdasarkan keberadaan manifestasi panas permukaan dan tanda-tanda lainnya. Luas reservoar dihitung dari penyebaran manifestasi dan batasan geologi, sedangkan temperatur dihitung dengan geotermometer. Daya per satuan luas ditentukan dengan asumsi.