JEOTERMAL ENERJİ (GEOTHERMAL ENERGY)

Jeotermal enerji, yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısı ve basıncın oluşturduğu sıcaklıkların; bölgesel atmosferik ortalama sıcaklığın üzerinde olan ve çevresindeki yeraltı ve yerüstü sularına göre daha fazla çözülmüş mineraller, çeşitli tuzlar ve gazlar içerebilen sıcak su, buhar ve gazlar ile yüzeye taşınan ısı enerjisidir.

Jeotermal enerji, yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısı ve basıncın oluşturduğu sıcaklıkların; bölgesel atmosferik ortalama sıcaklığın üzerinde olan ve çevresindeki yeraltı ve yerüstü sularına göre daha fazla çözülmüş mineraller, çeşitli tuzlar ve gazlar içerebilen sıcak su, buhar ve gazlar ile yüzeye taşınan ısı enerjisidir. Jeotermal enerji; yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmeyen, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir enerji türüdür. Jeotermal kelimesi; İngilizce ’deki “yer” anlamına gelen “geo” ve “ısı” anlamına gelen “thermal” anlamına gelen kelimelerin birleşmesiyle meydana gelen bir terimdir. Jeotermal kelimesinin Türkçe ’deki karşılığını yer ısısı/ yer enerjisi olarak ifade edebiliriz.   Jeotermal enerji yerin derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu sıcak su ve buhardan yapay yollarla elde edilen enerjidir. Basitçe dünyanın iç sıcaklığından türetilmiş güçtür. Jeotermal kaynaklar yoğun olarak aktif kırık sistemleri ile volkanik ve magmatik birimlerin etrafında oluşmaktadır.   Bu termal enerji, yerkabuğunun altındaki kaya ve akışkanlarda bulunur. Sığ yerden yüzeyin birkaç km altına, hatta magma adı verilen son derece sıcak erimiş kayaya kadar uzanır. Yağmur, kar, deniz ve magmatik suların yeraltındaki gözenekli ve çatlaklı kayaç kütlelerini besleyerek oluşturdukları jeotermal rezervuarlar, yeraltı ve reenjeksiyon koşulları devam ettiği müddetçe yenilenebilir ve sürdürülebilir özelliklerini korurlar. Kısa süreli atmosferik koşullardan etkilenmezler. Jeotermal sistemdeki rezervuar, üretim ve reenjeksiyon; ancak, jeotermal rezervuarlardan yapılan sondajlı üretimlerde jeotermal akışkanın çevreye atılmaması ve rezervuarı beslemesi bakımından, işlevi tamamlandıktan sonra tekrar yeraltına gönderilmesi (reenjeksiyon) zorunludur. Reenjeksiyon birçok ülkede yasalarla zorunlu hale getirilmiştir. Jeotermal enerjinin kullanımda hiçbir risk faktörü taşımadığı (patlama, yangın, zehirlenme vb.) için son derece güvenilir olduğu kanıtlanmıştır. Kobe ve San Francisco depremlerinde meydana gelmiş olan zararın yüzde 70’i doğalgaz yangınlarından olmuştur. İtalya Larderello sahasında 1904 yılından beri, Kaliforniya Geyser sahasından 100 yıldan fazla bir süredir jeotermal elektrik üretilmektedir. 1890’dan beri Boise Idaho’da (ABD) jeotermal ısıtma ve 1934’den bu yana Reykjavik-İzlanda’da jeotermal merkezi ısıtma sistemi bulunmaktadır. Ayrıca, Paris’in banliyölerinde 160.000 konut Jeotermal enerji ile ısıtılmaktadır. Jeotermal Kaynaklar ile: Elektrik Enerjisi Üretimi, Merkezi Isıtma, Soğutma (Air-Conditioning),  Sera Isıtması vb. Endüstriyel Amaçlı Kullanım, Proses Isısı Temini, Kurutma vb. Kimyasal Madde ve Mineral Üretimi, Karbondioksit, Gübre, Lityum, Ağır Su, Hidrojen vb. Kaplıca Amaçlı Kullanım (Termal Turizm) Düşük Sıcaklıklarda (30 °C) Kültür Balıkçılığı vb. Mineralli Su Olarak İçilerek Kullanımı gerçekleştirilmektedir.   Niçin  Jeotermal: Yenilenebilir, Sürdürülebilir, Tükenmeyen Enerji Özvarlığımız, Doğal Kaynak Temiz, Çevre Dostu (Yanma Teknolojisi Kullanılmadığı için ve Sıfıra Yakın Emisyon) Çok Amaçlı Isıtma Uygulamaları için İdeal (Konutta, Tarımda,   Endüstride, Sera Isıtmasında vd.) Meteorolojik Koşullardan Bağımsız (Rüzgar, Yağmur, Güneş  vb.’den bağımsız) Hazır Enerji, Elektrik Üretiminde Baz Yük Santralleridir. Fosil ve diğer Alternatif Enerji Kaynaklarına göre çok daha ucuz Arama Kuyuları Üretim ve bazen Reenjeksiyon Kuyularına  dönüştürülebilir Güvenilir (Yangın, Patlama, Zehirleme Riski Yok) Elektrik Üretiminde Yük (Üretim) Faktörü yüzde 95’in Üzerinde Minimum Alan İhtiyacı (Hidro, Güneş vb’nin Tersine) Kolay ve Hızlı Devreye Alma, İşletme ve Bakım (6 Ay–1 Yıl), Uzun Tesisat Ömrü Jeotermal Lokal Bir Enerji Olduğu, İthali ve İhracı ve Uluslararası Bir Fiyatı Olmadığı İçin Savaşlara ve Uluslararası problemlere neden olmaz. Jeotermal Isıtma Evlere Fuel-Oil, Mazot, Kömür, Odun Atıklarının Taşınmasını Ortadan Kaldıracağı İçin Şehir İçerisindeki Trafiğin Yükünü Azaltır. Jeotermal Enerji Çevre Dostudur: Jeotermal enerji ile yapılan ısıtma, elektrik üretimi vb gibi uygulamalarda, hiçbir atık çevreye ve atmosfere atılmamaktadır. A.B.D. Enerji Bakanlığı’nın verilerine (1998, Jeotermal Enerji Stratejileri ve Hedefleri yayını) göre sera etkisi yaratan Karbondioksit emisyonu: Kömürde;                                900 - 1300 g/kWh, Doğalgazda;                            500 - 1250 g/kWh, Güneş enerjisinde;                  20   -   250 g/kWh, Rüzgar enerjisinde;                20   -     50 g/kWh, Jeotermal enerjide                  20   -     35 g/kWh’ dır. Jeotermal merkezi ısıtma sistemleri ve Jeotermal elektrik üretim santrallerinde fosil yakıt kullanılmadığından, azot emisyonu ve sülfür dioksit emisyonu sıfırdır. Jeotermal enerjinin kullanım alanları: Elektrik üretimi; jeotermal sahalarda açılan kuyulardan üretilen akışkan seperatörlerde buhar ve su olarak ayrıştırıldıktan sonra türbin ve jeneratör ile elektrik enerjisi üretilir. Isı üretimi; düşük sıcaklık, basınç ve debideki jeotermal kaynakların sera, organik tarım, ürün kurutma, bölgesel ısı ihtiyaçlarının karşılanması amacıyla değerlendirilmesidir. Termal turizm ve sağlık amaçlı kullanımı; insan sağlığına yararlı mineraller içerebilen düşük sıcaklıktaki jeotermal kaynaklı suların sağlık amaçlı kullanımıdır. Türkiye Jeotermal Enerji Potansiyeli: Bilindiği gibi jeotermal enerji, yenilenebilir, temiz, ucuz ve çevre dostu olan yerli bir yeraltı kaynağıdır. Ülkemiz jeolojik ve coğrafik konumu itibarı ile aktif bir tektonik kuşak üzerinde yer aldığı için jeotermal açıdan dünya ülkeleri arasında zengin bir konumdadır. Ülkemizin her tarafında yayılmış yaklaşık 1.000 adet doğal çıkış şeklinde değişik sıcaklıklarda jeotermal kaynaklar mevcuttur. Türkiye jeotermal potansiyeli bakımından Avrupa’nın 1. ülkesi ve kurulu güç bakımından ise Dünyanın 4. ülkesi konumundadır. Jeotermal enerjiden elektrik üretiminde ilk beş ülke; ABD, Endonezya, Filipinler, Türkiye ve Yeni Zelanda şeklindedir. Ülkemizde yer alan jeotermal kaynakların dağılımını gösteren harita aşağıda yer almaktadır. Ülkemizin jeotermal potansiyeli oldukça yüksek olup potansiyel oluşturan alanların yüzde 78'i Batı Anadolu'da,  yüzde 9’u İç Anadolu'da,  yüzde 7’si Marmara Bölgesi’nde,  yüzde 5'i Doğu Anadolu'da ve  yüzde 1'i diğer bölgelerde yer almaktadır. Jeotermal kaynaklarımızın  yüzde 90'ı düşük ve orta sıcaklıkta olup doğrudan uygulamalar (ısıtma, termal turizm, çeşitli endüstriyel uygulamalar vb.) için,  yüzde 10’ u ise dolaylı uygulamalar (elektrik enerjisi üretimi) için uygundur. Jeotermal enerji uygulamalarında ilk elektrik üretimi 1975 yılında 0,5 MWe güce sahip Kızıldere Santrali ile başlatılmıştır. Dünyada jeotermal enerji kurulu gücü 2018 yılı sonu verilerine göre 14.9 GWe düzeyindedir. Jeotermal enerjiden elektrik üretiminde ilk 5 ülke; ABD, Filipinler, Endonezya, Türkiye ve Yeni Zelanda şeklindedir. Elektrik dışı kullanım ise 70.000 MWt i aşmış olup, Dünya'da doğrudan kullanım uygulamalarındaki ilk 5 ülke ise ABD, Çin, İsveç, Belarus ve Norveç’tir. Jeotermal kaynakların arama ve ortaya çıkarılması çalışmaları MTA Genel Müdürlüğü tarafından 1962 yılında başlatılarak bugüne kadar getirilmiş olup 287,5 °C sıcaklığa kadar ulaşan yüksek sıcaklıklı jeotermal kaynaklar keşfedilmiştir. 1990’lı yıllardan 2004 yılına kadar uygulanan politikalardan dolayı durma noktasına gelen jeotermal enerji arama çalışmalarına hız verilmiş ve sondajlı jeotermal enerji aramaları 2.000 m’ ler den 28.000 m’lere, jeotermal enerji aramaları için MTA Genel Müdürlüğüne sağlanan ödenek ise yaklaşık 10 katına çıkarılmıştır. 2005 yılından itibaren Bakanlığımız desteğiyle, mevcut kaynakların geliştirilmesi ve yeni kaynak alanlarının aranması çalışmalarına ağırlık verilmesi nedeniyle, 2004 sonu itibari ile 3100 MWt olan kullanılabilir ısı kapasitesi, 2018 yılı Aralık sonu itibari ile ilave 1900 MWt ısı enerjisi artışı ile 5000 Mwt e yükselmiştir. MTA tarafından 173 adet olan keşfedilmiş jeotermal saha sayısı da sondajlı aramalarla 10 adedi elektrik üretimine uygun olan yeni sahaların keşfiyle 239 sahaya çıkarılmış olup, bugüne kadar toplam 634 adet, 412.250 metre sondajlı arama çalışması yapılarak doğal çıkışlar dahil açılan kuyularla yaklaşık 5000 MWt ısı enerjisi elde edilmiştir. 2008 yılında, Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanununun yürürlüğe girmesi ve özel sektörün de jeotermal arama, geliştirme ve yatırım çalışmalarında devreye girmesiyle, ülkemiz toplam jeotermal ısı kapasitesi (görünür ısı miktarı) 35.500 MWt’e ulaşmıştır. 5686 sayılı Kanun ile mevcut mevzuat boşluğunun giderilmiş olması, yeni teşviklerin getirilmiş olması, arama çalışmalarının yoğunlaştırılması bunun sonucunda bulunan yeni sahaların MTA Genel Müdürlüğü tarafından ihale usulu ile yatırımcıya devredilmiş olması ve 5686 sayılı yasanın yürürlüğe girdiği 2008 yılı itibarı ile özel sektöründe arama çalışmalarına katılması gibi önemli gelişmeler sonrasında; jeotermal yatırımlarında son dönemde büyük artış olmuştur. 2008 yılından bugüne kadar 16 adedi elektrik üretimine uygun toplam 101 adet saha ihale yoluyla yatırımcıya devredilmiştir. MTA tarafından ihale usulü ile yatırımcıya devredilen jeotermal kaynaklarda yapılan yatırımlarla jeotermal kaynaklar, ekonomi ve istihdama en büyük katkı sağlayan sektör haline gelmiştir. 2002-2019 Yılları İçin Türkiye'deki Jeotermal Uygulamaların Karşılaştırılması: Elektrik üretimine uygun saha sayısı 2002 yılında 16 iken 2018 yılında 25 adede çıkmış. Sera ısıtması 2002 yılında 500 dönüm iken 2019 yılında 4052 dönüme çıkmış,  yüzde 710 artış olmuştur. Konut Isıtması 2002 yılında 30.000 konuttan 2019 yılında 125.000 konut eşdeğerine çıkmış, yüzde  316 artış olmuştur. Elektrik Üretiminde kurulu güç 2002 yılında 15 MW’e iken 2019 yılında 1304 MW’e çıkmış,  yüzde  8600 artış olmuştur. Ülke Görünür ısı kapasitesinde ise 2002 yılında 3000 Mwt’den 2019 yılında 35.500 MWt’e (özel sektörle birlikte) çıkmış  yüzde 1083 artış sağlamıştır. Jeotermal kaynakların yüzde 90'ı düşük ve orta sıcaklıklı olup, doğrudan uygulamalar (ısıtma, termal turizm, mineral eldesi v.b.) için uygun olup, yüzde 10’u ise dolaylı uygulamalar (elektrik enerjisi üretimi) için uygundur. Son yıllarda, jeotermal enerji arama çalışmalarına hız verilmiş ve sondajlı jeotermal enerji aramaları 2.000 m seviyelerinden 28.000 m seviyelerine çıkarılmıştır. 2005 yılından itibaren Bakanlığımız desteğiyle, mevcut kaynakların geliştirilmesi ve yeni kaynak alanlarının aranması çalışmalarına ağırlık verilmesi nedeniyle, 2004 sonu itibari ile 3.100 MWt olan kullanılabilir ısı kapasitesi, 2008 yılında, Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanunu’nun yürürlüğe girmesi ve özel sektörün de jeotermal arama, geliştirme ve yatırım çalışmaları ile birlikte ülkemiz toplam jeotermal ısı kapasitesi (görünür ısı miktarı) 35.500 MWt’e ulaşmıştır. Türkiye’nin muhtemel jeotermal ısı potansiyeli 31500 MWt elektik üretimi için olan potansiyel 2000 MWe olarak tahmin edilmektedir. Ülkemizde jeotermal enerjinin kullanımına ilişkin veriler aşağıda yer almaktadır:   Doğrudan Kullanım: Bölgeslel ısıtma (şehir, konutlar)    : ~ 140000 konut eşdeğeri (~1205 MWt) Sera ısıtma                                         : ~ 4283000 m2 (820 MWt) Termal ve sağlık tesisleri ısıtma     : ~ 46400 konut eşdeğeri (420 MWt) Termal su ısıtma                                : ~ 400 kaplıca (1005 MWt)  Zirai kurutma                                     : ~2 MWt Isı pompaları                                      : ~43 MWt Soğutma                                            : ~0,35 MWt               Toplam : ~ 3495 MWt (340.000 konut eşdeğeri)  (teorik ısı potansiyelinin 9,8’i)   Dolaylı Kullanım: Toplam elektriksel kurulu güç           : 1515 MWe CO2 üretimi                                        : ~ 240000 ton/yıl   Bölgesel Isıtma Uygulamaları: Ülkemizin sahip olduğu ısıl jeotermal enerji potansiyeli bazı bölgesel ısıtma uygulamaları ile değerlendirilmeye çalışılmaktadır. Potansiyeli yüksek yerleşim yerlerinde yer alan bölgesel ısıtma uygulamalarına ait detaylar aşağıdaki tabloda yer almaktadır. Elektrik Üretimi:  Bölgesel ısıtmanın yanı sıra elektrik üretiminde de yaygın olarak kullanılan jeotermal enerji Aralık 2020 sonu itibariyle 1.613 MW, toplam elektrik üretimi içerisindeki payı yüzde 3,25 olup yıllara göre kurulu güç değişimi ve toplam elektrik üretimi içerisindeki payı aşağıdaki grafiklerde yer almaktadır. Özetle; özellikle saklı maliyeti yüksek olan konvansiyonel enerji türleri ile karşılaştırıldığında en düşük maliyet seçeneğini sunar. Jeotermal enerji kullanımı sayesinde yerli enerji üretimi artmakta ve enerji ihtiyacı kapatılabilmektedir. Türkiyemiz’de, jeotermal ısıtma sayesinde doğrudan ve dolaylı elektrik enerjisi ve ısı enerjisi tasarrufu sağlanmaktadır. Özellikle büyük enerji tüketimi ve az sayıda santral bulunan Batı Anadolu’da jeotermal ısıtma yapılarak, ısıtma için elektriğe olan talep azalacaktır. Ucuz jeotermal ısıtma ve soğutma sayesinde elektrik tasarrufu yapılıp ucuza ikame sağlanacaktır. Jeotermal enerji ucuzdur. Jeotermal enerji özvarlığımızdır. Dışa bağımlılığı yoktur. Döviz tasarrufu sağlamaktadır. Entegre kullanım imkanı vardır. Jeotermal enerjinin satış fiyatının belirlenmesinde Uluslararası piyasalara bağlılığı yoktur. Özellikle iş insanların bu enerjiye ilgi göstermesi için kanun koyucular daha cazip imkanlar sunmasında ülkemizin geleceği adına kanımca çok faydası var.  (Magic Mechanic Meetings© yazı dizisi devam edecek…)   KAYNAKÇA: 1-) Jeotermal Enerji - Taş Analizi https://www.karfo-endustriyel.com.tr/tr/cozumler/endustriyel-mikroskop-cozumleri/mineral-cevher-incelemeleri/jeotermal-enerji-tas-analizi 2-) Jeotermal https://enerji.gov.tr/eigm-yenilenebilir-enerji-kaynaklar-jeotermal 3-) Jeotermal Enerji Nedir http://www.jeotermaldernegi.org.tr/sayfalar-Jeotermal-Enerji-Nedir- 4-) Jeotermal Enerji Nedir https://yenader.org/tr_tr/jeotermal-enerji-nedir/ 5-) Türkiye Jeotermal Enerji Potansiyeli ve Arama Çalışmaları https://www.mta.gov.tr/v3.0/arastirmalar/jeotermal-enerji-arastirmalari Semih ÇALAPKULU Makina Mühendisi