Hem yenilenebilir enerji oluşu hem de yerli oluşu ile Jeotermal enerji!
Jeotermal’in İngilizcesi “Geothermal” olup, “Geo” Dünya'yı ve “Therme” ise ısı'yı ifade eden Yunanca bir kelimeden gelir.
Dünyanın en sıcak kısmı, yer kabuğunun veya yüzeyinin yaklaşık 2900 km altında bulunur. Dünyanın bu kısmına çekirdek diyebilirsiniz. Çekirdekteki ısının büyük çoğunluğu Uranyum gibi radyoaktif izotopların bozunması sırasında oluşur.
Dünyanın çekirdeğinden üretilen bu ısı sürekli olarak dışarı doğru yayılır ve suyu, kayaları, gazı ve diğer jeolojik malzemeleri ısıtır.
Ayrıca, yerkabuğundan çekirdeğe doğru derinlik arttıkça yerin sıcaklığı artar. Bu kademeli sıcaklık değişimine Jeotermal gradyan denir ve her 1 kilometre derinlik için yaklaşık 25 santigrat derece (̊C) artar.
Dolayısıyla ısı yer kabuğunun altından sağlanır ve bu ısıya jeotermal enerji adı verilmektedir.
Yıllar boyunca insanlar bu tür enerjiyi yemek pişirmek, şifa vermek ve rahatlık için uzun süre kullandılar.
Yaklaşık 10.000 yıl öncesi Amerikan Yerlilerinin (kızıldereliler) doğal olarak oluşan kaplıcaları çeşitli amaçlarla kullandıklarını ortaya koyan arkeolojik kanıtlardan bahsedilmektedir.
Daha kesin kanıt ise Türkiye’de Yozgat’da keşfedilmiştir. Tarihte ilk sıcak banyo, M.Ö. 2000’li yıllarda inşaa edilmiş ve bugünkü adı ile “Kral Kızı Hamamı” yada Sarıkaya Roma Hamamı olarak bilinen “Basillica Thermal” dir.
İtalyan Piero Ginori Conti, 1904 yılında jeotermal elektrik santralini icat ettiğinden bu yana bir çok ülkede jeotermal enerji endüstriyel anlamda kullanılmaktadır.
Bugün jeotermal enerji tüm Dünyada hem binaları ısıtmak için hem de sıcak su ihtiyacı için kullanımı sürekli artmaktadır.
Jeotermal enerji, geleceğe yönelik olarak hem elektrik ve hem de ısınma taleplerini karşılayabilecek potansiyele sahip bir eneji kaynağıdır.
Bir jeotermal kaynak oluşumunda, yağışların yerlatı suyuna karışması için çatlaklı ve geçirgen yapıda olan bir rezervuar kayanın olması gerekir. Bu tür kayalar; çatlaklı kuvars ve kireçtaşı, kırılmış volkanik kayalar, serbest kum ve çakıllar dır.
Rezervuar kaya ile mağma arasında bir geçirimsiz kayanın olması suyun rezervuar oluşturması için önemlidir. Büyük bir litostatik basınç altında (üstte bulunan kayaların altta bulunan kayalara uyguladığı basınç) bulunan bu kaya sıkışma nedeniyle oldukça geçirimsizdir. Yine aynı şekilde rezervuar kayanın üzerinde ısıyı kaybetmemesi için de bir örtü kayanın olması gerekir.
Jeotermal’in kullanım durumuna bakarsak direk ve en direk yol olarak iki türdür.
Birincisi doğrudan sıcak su olarak kullanımıdır.
Direk yöntem, sıcak suya erişim için kolay bir alternatiftir ancak kaplıcaların ve yer altı rezervuarlarının en yakın olduğu alanlar için geçerlidir. Suyu yukarı çıkarmak için bir üretim tesisi, bir kuyu ve sirkülasyon pompaları veya kuyular kullanılır. Ayrıca iletim boru hattı, ısı eşanjörü ve soğutma sistemine sahip mekanik bir tesis, gerekli ısıyı kullanım amacına yönlendirir.
Dünyada elektrik dışı kullanıma bakacak olursak; %80.4’ü binaların ısıtılmasında, kaplıca olarak kullanımda %13.2, seracılıkta %3.1, jeotermal balıkçılıkta %1.3, endüstriyel kullanımda %1.1, soğutma-kar eritme işlmelerinde %0.7 ve diğer alanlarda %0.1 olarak dağılmaktadır.
En direk yöntem ise derin kuyular ile sıcak su buharının yeryüzüne çıkarılarak enerji santrallerinde elektrik enerjisi olarak kullanımı yani Jeotermal enerji dir.
Peki, jeotermal enerji nasıl oluşturulur?
Kömürle, gazla veya nükleer enerjiye dayalı bir enerji santrali suyu ısıtrak oluşan su buharının türbin vasıtasıyla enerji üretir. Jeotermal’de ise zaten ısınmış ve buharlaşmış olan suyu yeraltında sağlayarak diğer santraller gibi türbin vasıtasıyla aynı mantıkla çalışır.
Bu enerjiden elektrik üretme sürecinde, öncelikle buhar ve sıcak suyu elde etmek için yer altı rezervuarında çok derin kuyular kazılması gerekiyor (1). Bu kuyular daha sonra su pompaları ile yeryüzüne sıcak su taşınmaktadır (2). Yeryüzüne taşınan sıcak su buharı bir buhar türbin’ine gönderilmektedir. Buharın türbini döndürmesi ile bağlı jenaratör ile eletrik üretimi sağlanmaktadır (4). Genel olarak jeneratör, elektrik santralinin dışındaki bir yükseltici transformatöre elektrik akımı göndererek elektrik üretimine yardımcı olur. Transformatörde gerilim artırılarak akım, enerji hatları üzerinden binalara iletilir.
Bu süreçteki sıcak su buharı bir soğutma kulesinde soğur ve tekrar suya dönüşür (5). Soğutulmuş su, işlemi yeniden başlatmak için tekrar yerlatına derin kuyulardan aşağıya pompalar vasıtasıyla gönderilir (5).
Peki, jeotermal enerji çevreci mi?
Yenilenebilir ve sürdürülebilir bir kaynak olması açısından önemli iken, çevreye karbon dioksit (CO2) gibi gazlarını vermesi açısından risk teşkil eden bir enerji kaynağıdır.
Dikkat edilmezse bazı sera gazları toprağa ve atmosfere kaçabilmektedir.
En yaygın emisyon, belirgin bir çürük yumurta kokusuna sahip olan (H2S) hidrojen sülfürdür. Atmosfere salınan bu gaz, kan dolaşımına karıştığında kalp ve akciğer hastalıklarına yol açar.
Ayrıca, asidik partiküllerin oluşumuna katkıda bulunan kükürt dioksite (SO2) dönüşerek kömür santrallerinden daha fazla miktarda kükürt dioksit emisyonunu atmosfere salabilir.
Bazen jeotermal rezervuarlarda civa, arsenik ve bor gibi zehirli ağır metaller de tespit edilebiliyor. Özellikle doğaya salındığında tarım alanlarını olumsuz yönde etkilenebilmektedir.
Ayrıca, arama sondajları sırasında ve üretim kuyularınn test edilme süreçlarinde re-enjeksiyon kuyuları henüz açılmamıştır. Bu süreçde yeryüzene çıkarılan sıcak su ve buharları rezervuar kaya içersine tekrardan gönderilememektedir. Dolayısıyla, atık su çevreye salındığı için yukarıda bahsetmiş olduğum zehirli ve ağır metallerin çevreye olumsuz yönde etkisi vardır.
Jeotermal enerjinin avantaj ve dezavantajları nelerdir?
Öncelikle, bedava sıcak su ve elektrik üretimi yanı sıra, rüzgar enerjisi gibi gürültü kirliliğine neden olmazlar.
Jeotermal enerji güvenilir bir enerji kaynağıdır. Güneş (GES) ve rüzgar (RES) enerjilerinden farklı olarak bu enerji dalgalanmaz. Enerji her zaman mevcuttur, dolayısıyla güç üretmek için başka faktörlere bağımlı olmaya gerek yoktur.
Ayrıca, petrol ve doğal gaz santrallerine kıyasla hem kaynak olarak yerli oluşu hem de teknolojik olarak da RES ve GES’lere göre tamamen yerli olarak üretilmektedir. Tamamen yerli oluşu, enerji ithalatı açısından ülkenin döviz rezervlerinin azalmamasını katkı sağlar.
Kuralına göre yapılırsa, dünya var oldukça erişilebilecek doğal kaynak jeotermal’dir. Bu, enerjiyi hem yenilenebilir hem de sürdürülebilir kılıyor.
Fakat, jeotermal sahaların kapasitelerini aşan ruhsat ve tesis izinlerinin verilmesi nedeniyle yakın gelecekte sahalarda kaynak rezervuarının kendisini yenileyememesi ve tükenmesi sorunu ile karşı karşıya kalınması söz konusu olabilecektir.
Diğer taraftan, enerji bedava ısı üretimi sağlasa da, kuyu açma maliyetlerinden dolayı başlangıç sermaye maliyetleri yüksek olmaktadır. Ayrıca ısıtma ve soğutma sisteminin kurulması da kuyu açmaktan çok daha maliyetlidir. Bu nedenle, yatırımın geri dönüşü uzun bir zaman alabilmektedir.
Ayrıca, jeotermal enerji sağlamak için sıcak kayanın kuyu kazmaya uygun olması gerekmektedir. Her kaya türü kuyu kazmaya uygun olmayabilir. O yüzden isteğimiz her yere jeotermal kuramayabiliriz.
Ülkemizde birçok yerde sıcak su kaynağı olsa da heryerde jeotermal enerji santrali kuramıyoruz.
Türkiye’de bulunan jeotermal enerji santralleri genellikle büyük menderes havzasında bulunmaktadır.
Jeotermal enerji santralleri küçük Richter ölçeğinde olsa da deprem tehlikesi yaratma potansiyeli vardır!
Bir yüzey delindiğinde yüzeyin kararsız hale gelmesine ve depremi tetikleme olasılığı vardır. Geleneksel jeotermal enerji santrali inşaatı sıcak kayanın delinmesini yani sondajlar ile kuyu açılmasını gerektirir.
Yeraltında hapsolmuş su veya buharlar açılan kuyular ile doğal olarak sıkışan su buhar olarak patlar. Sondajın kendisi depremi tetiklemesede, buharın patlaması ve ardından kullanılmış suyun soğutulması sonrasında sıcak su deposuna geri dönmesi depremi tetikleyebilir.
Yasak olmasına rağmen, pompalama masraflarının pahalı olması nedeniyle santralde çıkan su tekrar yeraltına gönderilmek yerine bazen doğaya salınmaktadır.
Bu durumda, yağışlar ile yerlatına su rezervi birikmediği zaman jeotermal enerji sürdürülemiyebilir. Bu nedenle sıcak suyun ihtiyatlı kullanılması gerekmektedir.
Bugün Büyük Menderes havzasında 850 civarında kuyu var iken, bunun 270 civarında kuyu üretim amaçlı iken 165 civarındaki kuyu ise re-enejeksiyon kuyusu olduğu bilgisi mevcuttur. Diğer kuyuların durumu muammadır.
Jeotermal enerji, hem elektrik üretimi hem de doğrudan ısı kullanımı amacıyla, son otuz yılda hızla artan bir enerji türüdür.
Bugün, ABD yaklaşık 3800 MW'lık enerji gücüyle dünya çapında jeotermal enerjinin lider üreticisidir. Ardından, yaklaşık 2150 MW ile Endonezya ve yaklaşık 1930 MW'lık güç ile Filipinler geliyor.
Türkiye jeotermal enerji açısından yaklaşık 1650 MW ile 4. sırada yeri alıyor ve yakın zamanda bu bu kurulu gücünü %25 artacağı varsayılmaktadır. Ülkemizin en büyük jeotermal enerji santrali projesi ise 95 MW kurulu güce sahip Denizli/Sarayköy’de buunan Kızıldere Jeotermal Enerji Santrali'dir.
Dünyanın derinliklerinden gelen jeotermal su, bugün doğrudan evleri ısıtmak veya seralarda bitki yetiştirmek için kullanılabiliyor. ABD’de ki bazı şehirlerde, yollarda biriken karı eritmek için jeotermal sıcak su borularını yolların ve kaldırımların altına yerleştiriliyor.
Jeotermal enerjiyi hem avantajları hem de dezavantajları açısından dahi iyi değerlendirmek gerektiğine inanıyorum.
Sizlere bol enerjili ve aydınlık günler dilerim…(devam edecek)
