Jeotermal enerji nedir? Jeotermal santral nasıl çalışır?

Jeotermal yeraltında birikmiş ısının oluşturduğu ve çeşitli kimyasallar içeren sıcak su, buhar kütlesi ve gaz yığınlarıdır. Jeotermalin kelime anlamı ise yeryüzü ısısı demektir. Jeo: Yeryüzü, Termal: Isı anlamına gelmektedir.

Jeotermal enerji nedir?

Jeotermal enerji, yer altında birikmiş sıcak su, buhar ve gazlardan elde edilen temiz bir enerji şeklidir. Bu kaynaklardan elde edilen enerji direkt olarak veya dolaylı yollardan başka enerjilere çevrilir. Jeotermal doğaya zarar vermeyen, temiz, ucuz, çevre dostu yenilenebilir bir enerji şeklidir; çünkü kaynağı kömür, fuel-oil gibi fosil yakıtlar değildir.

Jeotermal enerji ısıtma ve soğutma amacıyla veya elektrik üretmek için kullanılabilir. Elektrik üretimi için, genellikle tektonik olarak aktif bölgelerin yakınında bulunan yüksek veya orta sıcaklık kaynaklarına ihtiyaç vardır.

Tahminlere göre jeotermal enerji yaklaşık 5 milyar yıl yani teoride Dünya Güneş tarafından yok edilene kadar sürecek bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Yeryüzündeki sıcak rezervuarlar doğal olarak yenilenir, bu da jeotermali hem yenilenebilir hem de sürdürülebilir kılar.

Jeotermal enerji nasıl oluşur?

Toprağın emdiği kar ve yağmur suları yeraltı çatlaklarından sızarak magmaya yakın yerlerdeki kayalara ulaşır ve boşluklarda ısınır. Isınan su tekrardan yer kabuğundan yukarı doğru sıyrılarak yüzeye çok yüksek sıcaklıklarda su, su buharı, gaz olarak ulaşır. Jeotermal enerji bu şekilde oluşur.

Jeotermal kaynağın yeryüzüyle buluştuğu noktaya gayzer veya artezyen denir. Eğer bu sıcak kütle yüzeye çıkamaz ve yeryüzü içerisinde hapsolursa sondaj faaliyetleriyle de yapay olarak yüzeye çıkartılabilir.

Jeotermal enerji kullanım alanları

Jeotermal enerjinin kullanım alanlarını direkt kullanım ve elektrik üretimi yapılmak üzere kullanım olarak ikiye ayırabiliriz.

Direkt kullanım

Herhangi bir özel ekipmana ihtiyaç duymadan yerden ısıtılmış suyun doğrudan kullanılmasını içerir. Tüm direkt uygulamalar, yaklaşık 50 ile 150 °C arasında değişen düşük sıcaklıklı jeotermal kaynaklardan yararlanmaktadır. Bu tür düşük sıcaklıklı jeotermal su ve buhar, tek bir binanın yanı sıra çok sayıda binanın merkezi bir tedarik kaynağından ısıtıldığı tüm bölgeleri ısıtmak için kullanılmaktadır. Ayrıca, birçok yüzme havuzu, spa, sera ve su ürünleri yetiştiriciliğinde balneolojik (tedavi edici) tesisler jeotermal kaynaklarla ısıtılır. Jeotermal enerjinin diğer doğrudan kullanımları arasında pişirme, endüstriyel uygulamalar (meyve , sebze ve kereste kurutma gibi), süt pastörizasyonu ve büyük ölçekli kar eritme yer alır. Bu faaliyetlerin çoğu için, sıcak su genellikle doğrudan ısıtma sisteminde kullanılır veya problemli mineraller ve sıvı ile karıştırılmış hidrojen sülfür gibi gazlar olduğunda ısıyı transfer eden bir ısı eşanjörü ile birlikte kullanılabilir.

Elektrik üretimindeki kullanımı

Jeotermal enerjinin en efektif kullanımlarından biri elektrik üretimidir. Gazların kinetik enerjisi elektrik enerjisine çevrilir.

Jeotermal santral nedir?

Yer altından çıkarılan sıcak su ve sıcak su buharının enerjisi ile elektrik üreten sistemlere jeotermal santral denir. Jeotermal santralde yeraltından gelen yüksek sıcaklıktaki su, buhar, gaz gibi maddelerin basıncı bir türbini döndürür. Türbinin şaftına bağlı bir generatör ile de elektrik üretim süreci tamamlanır.

Elektriğin üretilmesi için bir kaynağa, kaynağın döndürdüğü bir türbine ve dönme etkisini elektrik enerjisine çeviren bir alternatöre ihtiyaç vardır. Hidroelektrik santrallerde kaynak olarak su basıncı, rüzgar santrallerinde rüzgarın gücü, termik santrallerde de yakılan fosil yakıtın basınç gücü türbini döndürür. Jeotermal santrallerde de yeraltından gelen yüksek sıcaklıktaki su, buhar, gaz gibi maddeler kaynak olarak kullanılır. Hepsinde mantık aynıdır. Kaynak farklıdır.

Jeotermal santral nasıl çalışır?

Jeotermal santralin çalışma prensibi sırasıyla şöyledir:

• Toprağın altından yüksek basınçlı sıcak su çıkarılır.
• Su, yüzeye ulaştığında basıncı düşürür ve buhara dönüştürülür.
• Buhar bir türbine yönlendirilir ve türbin dönmeye başlar. Türbine bağlı bir generatör de mıknatıslanarak elektrik üretir. Üretilen elektrik yükseltici trafolar ile yükseltilir ve iletim hatları ile yerleşim  birimlerine taşınır.
• Sıcak buhar soğutma kulesine yönlendirilir ve yoğunlaştırılarak tekrar suya dönüştürülür.
• Soğuk su toprağa geri gönderilir ve çevrim bu şekilde devam eder.

Jeotermal santral çeşitleri

Jeotermal enerji santrallerinde kuru, flaş ve çift çevrim olmak üzere üç şekilde elektrik üretebilir. Tasarımdaki farklılıklarına rağmen, üçü de buharın davranışını kontrol eder ve elektrik alternatörlerini tahrik etmek için kullanır. Her işlemin sonunda aşırı su buharının yoğunlaştığı ve daha sonra kullanılmak üzere yeniden ısıtıldığı yere geri döndüğü göz önüne alındığında, jeotermal enerji yenilenebilir bir enerji biçimi olarak kabul edilir.

1- Kuru buhar santralleri

Kuyudan üretilen kuru buhar direk olarak kullanılır ve türbin döndürülür.

2- Flaş buhar santralleri

Yüksek basınçla kuyudan gelen akışkan düşük basınçlı separatörlerde su ve buhar olarak ayrılır ve ayrıştırılan buhar ile türbinin döndürülmesi sağlanır.

3- Çift çevrim santraller

Jeotermal akışkanın sıcaklığından faydalanılarak sudan daha az buharlaşma sıcaklığına sahip akışkan eşanjörde buharlaştırılır ve buharlaşan bu akışkan ile türbinin döndürülmesi sağlanır.

Üretilen bu elektrik enerjisi de trafolar vasıtasıyla yükseltilerek şebekeye basılır ve iletim hatlarıyla tüketicilere taşınır.

Görsel: U.S. Department of Energy’den alınmıştır.

Jeotermal enerji dünyada hangi ülkelerde kullanılır?

Amerika kıtası, Türkiye’de Ege Bölgesi ve Avrupa’da İtalya jeotermal enerji santrallerinin en fazla bulunduğu coğrafyalardır. Dünyadaki jeotermal enerji santrali kurulu güçlerine bakıldığında Amerika Birleşik Devletleri 1. sıradadır. ABD’yi Filipinler, Endonezya ve Türkiye takip etmektedir.

Bu önemli yenilenebilir kaynak, İzlanda, El Salvador, Yeni Zelanda, Kenya ve Filipinler gibi ülkelerdeki elektrik talebinin önemli bir bölümünü ve İzlanda’daki ısıtma talebinin % 90’ından fazlasını karşılamaktadır.

Türkiye’de jeotermal enerji

Ülkemiz jeotermal enerji açısından dünya ülkelerine kıyasla oldukça zengin bir konumdadır. Türkiye’de jeotermal alanların %78’i Batı Anadolu’da, %9’u İç Anadolu’da, %7’si Marmara Bölgesinde, %5’i Doğu Anadolu’da ve %1’i diğer bölgelerde yer almaktadır. Enerji Bakanlığı’nın verilerine göre 2018 yılı Haziran ayı sonu itibarıyla Türkiye’nin jeotermal kaynaklı kurulu gücü 1.144 MW’tır.

Türkiye’de İzmir’in Balçova ve Narlıdere ilçelerinde halen yaklaşık 15 bin konut jeotermal enerji ile ısıtılmaktadır. Seferihisar, Dikili, Bergama, Çeşme, Aliağa, Urla, Güzelbahçe, Bayındır, Menderes, Kemalpaşa ve Kozaklı ilçelerinde de varlığı bilinen jeotermal kaynaklarının kullanılması halinde, sadece İzmir Büyükşehir Belediyesi sınırları içinde 220 bin konutu ısıtabilecek kapasiteye ulaşılabileceği hesaplanmaktadır.

Türkiye’nin ilk jeotermal merkezi ısıtma sistemi Gönen, Balıkesir ve Kozaklı ‘da 1987 tarihinde kullanıma açılmıştır. Türkiye’nin en büyük jeotermal santrali olan 165 MW enerji üreten Denizli’deki Kızıldere Jeotermal Enerji Santrali’dir.

Türkiye’nin kurulu gücüne göre en büyük 5 jeotermal enerji santrali şöyledir:

Jeotermal enerjinin avantajları

Jeotermal enerjinin faydaları şunlardır:

• Temiz, yenilenebilir, sürdürülebilir, sürekli bir enerji kaynağıdır.
• Kömür, fuel oil, doğalgaz gibi kaynaklar yakılarak enerji elde edilmediği için sıfıra yakın emisyon verir. Ozon tabakasını tehtid etmez.
• Rüzgar ve güneş santralleri gibi meteorolojik şartlardan bağımsızdır.
• Bu kaynaktan üretilen enerjinin hesaplanması kolaydır çünkü güneş ve rüzgar gibi diğer enerji kaynakları gibi mevsimsel dalgalanma göstermez.
• Kaynağı ücretsizdir, yerlidir ve ithal edilmesine gerek yoktur.
• Yerleşim alanlarına yakın tesis edilebilir.
• Verimi %95’in üzerindedir ve tesis kurulumu kolaydır.
• Isıtmada % 30-% 60, soğutmada % 25-% 50 tasarruf sağlayabilir.

Jeotermal enerjinin dezavantajları

Jeotermal enerjinin zararları şunlardır:

• Jeotermal enerjinin en büyük tek dezavantajı yere özgü olmasıdır. Jeotermal santrallerin enerjinin erişilebilir olduğu yerlere kurulması gerekmektedir.
• İnsan sağlığı açısından zararlı olan düşük konsantrasyonlarda hidrojen sülfürün serbest bırakılmaktadır. Aynı zamanda düşük miktarda da olsa karbon dioksit, amonyak, metan ve bor yayılması gerçekleşebilir.
• Su santral içerisinde döndürülüp tekrar geri gönderildiği için suyun kalitesinde bozulma olabilir.
• 1 megawatt kapasiteli bir tesis için yaklaşık 2-7 milyon dolar yatırım gerektirir.