JEOTERMAL ENERJİ SÜRDÜRÜLEBİLİR BİR ENERJİ KAYNAĞIDIR

Transkript

1 Şubat

2 JEOTERMAL ENERJİ SÜRDÜRÜLEBİLİR BİR ENERJİ KAYNAĞIDIR

3 JEOTERMAL ENERJİ NEDİR? Jeotermal kaynak kısaca yer ısısıdır jeo = yer termal = ısı jeotermal =yer ısısı

4 Global Geothermal Sites

5 (Ateş Halkası) "Ring of Fire.

6

7 Methods of Heat Extraction

8

9

10 Bir jeotermal sistem 4 temel elemandan oluşmuştur: * ısı kaynağı, * rezervuar, * ısıyı derinden yüzeye taşıyan jeotermal akışkan * beslenme alanı. Jeotermal aramaların hedefi de başlıca bu 4 temel elemanı ortaya koymaktır

11 Araştırmaların özeti Uzaktan algılama, uydu görüntüleri Volkanolojik araştırmalar Jeoloji ve yapısal jeoloji çalışmaları Hidrojeokimya çalışmaları Jeofizik araştırmalar Sıcaklık gradyan ölçüm kuyuları

12 Chinoke-dale Okunoin-dale Ekonomik olarak işletilebilecek bir jeotermal rezervuarın ulaşılabilecek bir derinlikte olması gerekir. 1-3 km derinlik. Bir üretim kuyusunun yeterince akışkan üretebilmesi için geçirimli bir zona ulaşması gereklidir, genelde çatlaklı ya da fay tarafından etkilenmiş bir zon olmalıdır 500m S 101 (12A) K R Q 1. Rezervuar Çamurtaşı Anglomera Andezit, tüf Andezit Anglomera Yeşil tüf Granodiyorit Jeofizikle bulunan fay m 2. Rezervuar

13 Jeotermal rezervuarların litolojileri çok çeşitlidir, Örneğin; kireçtaşı, şeyl, volkanik kayaçlar ve granit

14 Jeotermal bir araştırmada öncelikle tüm ısı akısı verileri haritalanır ve yüksek anomalili yerler belirlenir

15 Jeotermal enerji aramaları sürekli devam eden aramalardır. Jeotermal enerji aramalarını 1. ARAMA-GELİŞTİRME AŞAMASINDA 2. FİZİBİLİTE 3. İŞLETME AŞAMASINDA * ENERJİ * DOĞRUDAN KULLANIM * TERMAL TURİZM sürdürmek gerekir.

16 Jeotermal araştırmaların safhaları; Jeotermal aramalar Jeoloji-jeofizik Jeotermal sondaj Jeotermal santral tasarımı Saha geliştirme Üretim-Reenjeksiyon sondajları

17

18 Ön fizibilite safhasında: Detay jeofizik yöntemler uygulanır, Slim Hole sondajları açılır, (+300 m) Çevresel etki değerlendirmeleri Derin arama sondajları açılır, Su kimyası çalışmaları yapılır, Üretim potansiyeli hesabı Ön fizibilite raporunun hazırlanması

19 Fizibilite safhasında: Çevresel etki değerlendirmesi Üretim/Reenjeksiyon kuyularının açılması Akışkanlarda kimyasal analiz ve değerlendirmeler Kuyu testleri ve kuyu logları Üretim potansiyeli yönetimi (reservoir modeling) Santral tasarımı Fizibilite raporu

20 Detay tasarım ve konstruksiyon: * Sondaj lokasyonlarının hazırlanması * Üretim/reenjeksiyon kuyularının açılması * Altyapı ve inşaat işleri * Santralin detay tasarımı ve buhar sisteminin tasarımı * İletim hatlarının tasarımı ve inşaatı * Santral inşaatı

21 JEOTERMAL ARAMA Mevcut verilerin değerlendirmesi Jeoloji haritalama, Yapısal Jeoloji, stratigrafi ve termal belirteçlerin haritalanması Jeofizik yöntemler (rezistivite, gravite, sismik ve manyetik) Jeokimyasal araştırmalar, jeotermometre, korozyonkabuklaşma CBS oluşturulması Jeotermal veri tabanı ve veri yönetimi Kavramsal model

22 B. Uzay görüntüleri ve hava fotoğrafları üzerinde çalışmalar yapmak 1. Çizgisellikler 2. Litolojik farklılıklar 3. Isıya yorumlanabilecek görünümler 4. Yapısal unsurlar/ögeler 5. Alterasyon alanları 6. Bölgenin genelleştirilmiş su bölüm alanları (havza sınırları) Google Earth yazılımı

23 Kuyu lokasyonu ve kuyu tasarımı Kuyu lokasyonu jeolojisi ve kuyu takibi Karot programı ve log hazırlama Kuyu testleri Fizibilite çalışmaları için jeotermal kaynak değerlendirme Jeotermal rezervuar yönetimi Jeotermal rezervuar modellemesi (istatistiksel, lumped, dağıtılmış ve çok fazlı) Jeotermal rezervuar gözlemi Yüzey ve yeraltı suyu modelleri Çevresel modelleme Yeraltı ısı depolama araştırmaları

24 Jeolojik haritalama, yapısal ve stratigrafik çalışmalar, termal belirteçler, Jeoloji çalışmaları jeotermal alanın uygun ölçekte detaylı jeolojisi çıkartılır, Litolojik olarak alanda yüzeylenen birimler haritalanır, alanın yapısal jeoloji özellikleri incelenmesi

25 Hidrojeoloji çalışmaları; birimlerin hidrojeolojik özellikleri, jeotermal sistemi oluşturan rezeruar kayaç (akifer) örtü kayaçlar belirlenir, alanda suyun akım yönü ve seviyesinin belirlenir

26 hidrojeokimyasal çalışmalar Jeotermal suyun geçirdiği hidrojeokimyasal süreçler ortaya konur alandaki soğuk sular ile ilişkisi araştırılır, Termal suyun kabuklaşma ve korozyon özelliklerinin ortaya konulur, Rezervuarda kirliliğe neden olabilecek parametreler izlenir, Beslenme alanı, suyun yaşı, kökeni ve dolaşım sistemi hakkında bilgi edinilir

27 Jeotermal aramalarda kullanılan başlıca jeofizik ölçümler; Gravite Yer altı yapılarının yer çekimi özelliğini inceler. Manyetik Yer altı yapılarının manyetik özelliklerini inceler. Sismoloji Depremlerin özelliklerini ve yerin derinliklerini inceler. Sismik Yer altı yapılarının sismik hız değişimlerini inceler. Elektrik Yer altı yapılarının elektrik iletkenlik özelliklerini inceler. Elektromanyetik Yer altı yapılarının elektrik iletkenlik ve elektromanyetik özelliklerini inceler. Radyometrik ve Jeotermik Yer altının radyoaktif ve sıcaklık özelliklerini inceler Kuyu Logları Sondaj kuyularında yapılan yer çekimi, manyetik, radyometri, elektrik vb. jeofizik yöntemlerdir.

28 Elektrik yöntemleri Jeotermal araştırmalarda çok sayıda elektrik yöntemleri kullanılmaktadır. Temel ilke sıcaklığın kayacın elektriksel özelliklerini etkilemesidir. Kayaçların iletkenliği sıcaklığın yanı sıra su içeriğinin veya çözülmüş katı madde miktarının artmasıyla da artar. Her iki fenomen de bazen jeotermal aktivite ile ilgilidir. Bu nedenle normal sıcaklıktaki bir rezervuarı sıcak su içerdiğinde daha iletken olarak görürüz.

29 Jeokimyasal çalışmalar ve analizler, jeotermometre ve kabuklaşma-korozyon ayrımı Yüzey belirteçlerinden termal suların jeokimyasal analizleri jeotermal sistemin doğası hakkında önemli bilgiler sağlar

30 Coğrafi Bilgi Sistemleri Jeotermal saha geliştirme ve rezervuar yönetimlerinde verilerin yönetimi, manüpülasyonu ve değerlendirmeleri için CBS önemli bir araçtır.

31

32 Miyosen Pliyosen Üst Kretase Menderes Masifi Yükseklik (m) Kavramsal modelleme Genel jeoloji, yapısal jeoloji, sıcaklık, alterasyon, jeokimya, rezistivite ve yüzey aktiviteleri gibi bilgilerin sentezi ile şematik olarak jeotermal sistem ortaya konulur C Yağış suları (Beslenme) Tpk Tmkb Tmkt Tmy Hisarcık Fm: İri blok, çakıl; zayıf tutturulmuş, tabakasız; bloklar çoğunlukla metamorfik kökenli Karacahisar Volkanitleri; Bazalt: siyah renkli, olivin bazalt, gaz boşluklu Karacahisar Volkanitleri; Tüf: Beyaz renkli, kristal tüf, litik tüf, kızıl renkli aglomera Yeniköy Fm: Kumtaşı, silttaşı, tüfit,kiltaşı, marn, killi kiraçtaşı, silis yumrulu kiraçtaşı Pzmr Kdm-L Kdm Örtü Kayaç Şaphane sahası KŞÜ-3 Mermer, beyaz, gri-beyaz-siyah bantlı Listfenitleşmiş, kireçtaşı,mafikultramafik kayaçlar Ofiyolitik melanj; Serpantinit; kristalize kireçtaşı-mermer blokları içerir Soğuk su dolaşımı Magma Düşük sıcaklıklı sular Üst Triyas- Meastrihtiyen Üst Paleozoyik- Orta Triyas Paleozoyik Prekambriyen Sıcak su dolaşımı JKb Pzş Pzg Jeotermal sondaj Yağış suları (Beslenme) C" Budağan Kireçtaşı: Kristalilize kireçtaşı, gri-beyaz-siyah bantlı Örtü Şistleri: Şist-mermer; granatlışist, kuvarsşist, mikaşist, kalkşist, mermer Gnays; gözlü gnays, migmatititik gnays Ölçek (m)

33 Jeotermal aramalarda sondaj Gradyan Arama (/üretim) Üretim Saha geliştirme Re-enjeksiyon Gözlem kuyuları

34 En uygun lokasyonun disiplinlerarası bir grup tarafından tüm jeoloji, yapısal jeoloji, jeofizik, akım yolları, sıcaklık gibi çalışmalar değerlendirilerek seçilir. Her kuyu için çap, techiz durumu ve derinlikler gibi özellikler tasarlanır, muhtemel kuyu logları hazırlanır. Kuyu çapı pompa çapları ile uyumlu olmalıdır.

35 A B WH HX IP WH A ÜST KRET. PP C 55 ALT KRETASE PW IW ÜST JURA ORTA JURA DOGGER JEOTERMAL REZERVUAR TRİYAS 2000 m. A- İki düşey kuyu B- 1 düşey, 1 yönlü C- 2 yönlü kuyu PP Üretim pompası IP Enjeksiyon pompası HX Sıcaklık değiştirici m. PW Üretim kuyusu IW Enjeksiyon kuyusu WH Kuyu başı İkili (doublet) jeotermal kuyu sistemi. Tipik Paris havzası Dağılımı (G.P.C.1996)

36

37 SONDAJA BAŞLAMADAN ÖNCE Boru (Casing) Programı seçimi Ekipman ve aletlerin seçimi Sondaj yeri hazırlanması SONDAJ SIRASINDA Sondaj jeologluğu Malzeme ve hizmet desteği Sondaj veri kaydı Ekonomik hesaplar SONDAJ SONRASI Sondaj verilerinin analizi Sondaj raporu hazırlanması Sondaj programı geliştirme

38 Dr. Berrin AKAN

39 Kuyu testleri ve kuyu tahriki Proje modelinin sürdürülebilirliği için jeotermal kuyuların testleri çok önemlidir. Testlerden bazıları enjektibilite, komprosör ve pompaj testleridir. SICAKLIK LOGU Statik Sıcaklık Logu Dinamik Sıcaklık Logu Su kaybı BASINÇ TESTİ Statik basınç Dinamik basınç Basınç yükselim testi Basınç azalma (düşüm) testi Enjeksiyon testi

40 Geothermal well testing, Zunil, Guatemala

41 Enjeksiyon testi Tek debili enjeksiyon Çok debili enjeksiyon Basınç düşüm testi (Pressure Fall-off ) ÜRETİM TESTLERİ GAZ ÖLÇÜMLERİ GİRİŞİM (INTERFERENCE) TESTİ RE-ENJEKSİYON TESTİ Enjektivite testi (Injectivity tests) Su kaybı (Water loss ) İZLEYİCİ (TRACER) TESTİ

42 Bir jeotermal sahadan elde edilebilecek toplam ısı veya akışkan miktarını tahmin etmek Depolanmış ısı Toplam Kuyu Üretimi Alansal Tahminler Düşüm Analizleri Madde Denge Modelleri Rezervuar Simülasyonları

43 Jeotermal rezervuar modellemesi (istatistiksel, lumped, distributed ve çok fazlı) Monte Carlo istatistiksel simulasyon rezervuarın volumetrik tahmini lumped Distributed AQUA3D, TOUGH2/iTOUGH2 modelleri

44 Jeotermal rezervuarların gözlemleri (monitoring) Sıcaklık Basınç Üretim Kimya Minerallerin çözülmesi ve çökelmesi

45 Jeotermal sondajlar Lokasyon ve platform hazırlama Kuyu tasarımı Danışmanlık Kuyu logu alımı Sondaj Mühendisliği Çamur logu- Kuyu jeolojisi Çevre raporları

46 Temperature distribution at 5000 m depth (source SHELL)

47 TÜRKİYE NİN TOPLAM JEOTERMAL ISI POTANSİYELİ MWt = 5 Milyon konut ısıtma eşdeğeri veya 150 Bin dönüm sera ısıtması = 1 Milyonun üzerinde kaplıca yatak kapasitesi = 9,3 Milyar USD/yıl Fuel-Oil eşdeğeri (30 Milyon ton/yıl) = 30 Milyar m3/yıl doğalgaz eşdeğeri

48

49

50 Tablo 1a:Elektrik üretimine uygun alanlar Saha Adı Sıcaklığı ( C) Saha Adı Sıcaklığı ( C) 1 Denizli-Kızıldere Aydın-Umurlu Aydın-Germencik-Ömerbeyli İzmir-Seferihisar Manisa-Alaşehir-Kurudere Manisa-Salihli Aydın-Yılmazköy Aydın-Hıdırbeyli Aydın-Pamukören Aydın-Sultanhisar Manisa-Salihli-Göbekli Denizli-Karataş Çanakkale-Tuzla İzmir-Balçova Aydın-Salavatlı İzmir-Dikili Denizli-Tekkehamam Aydın-Nazilli-Bozyurt Kütahya-Simav Aydın-Atça 124

51 Alan Adı Tablo2: Jeotermal alanlardaki elektrik üretimi Üretim (Mwe) Açıklama Kızıldere Denizli- 15 Üretimde Aydın-Salavatlı 7,95 Üretimde Aydın-Germencik 47,4 Üretimde Aydın-Sultanhisar-Köşk 9,5 Üretimde Çanakkale-Tuzla 7,5 Üretimde Denizli-Sarayköy 6,85 Üretimde Aydın-Germencik-Hıdırbeyli 17,5 Üretim lisansı var. Toplam Üretim 94,2

52 KAPLICA KULLANIMI 215 KAPLICA 402 MWt / Yılda 10 Milyon Kişi

53 JEOTERMAL ENERJİ ÇEVRE DOSTUDUR Jeotermal enerji ile yapılan ısıtma, elektrik üretimi vb gibi uygulamalarda, hiçbir atık çevreye ve atmosfere atılmamaktadır. Jeotermal merkezi ısıtma sistemleri ve jeotermal elektrik üretim santrallerinde yakıt yakılmadığından, azot emisyonu ve sülfürdioksit emisyonu sıfırdır.

54 Çevresel Etkiler Arazi Bitki örtüsünde kayıp Toprak erozyonu Heyelanlar Hava Hava sıcaklığında az artış Yerel duman-sis Zemin Rezervuar soğuması Sismisite (sarsıntı) Su Su toplama havzasında etkiler Baraj akımı Hidrotermal erüpsiyon Su tablasında düşüş Çökme Gürültü

55 Advantages of Geothermal

56 A.B.D. Enerji Bakanlığı nın verilerine (1998, Jeotermal Enerji Stratejileri ve Hedefleri yayını) göre sera etkisi yaratan Karbondioksit emisyonu Kömür Doğalgaz Güneş Enerjisi g/kWh g/kWh g/kWh Rüzgar Enerjisi Jeotermal Enerji 20-50g/kWh 20-35g/kWh Üretilen kwh Başına Düşen Sera Gazı Emisyonları (Kaynak: U.S. Department of Energy, Office of Geothermal Technologies, Strategic Plan for the Geothermal Energy Program, DOE/GO )

57 Fosil yakıtların yakılması SO 2, NO x ve CO 2 gazı emisyonlarının Atmosfere salınımını meydana getirir. SO asit yağmurlarına yol açar NO x --- yeryüzeyine yakın seviyelerde ozon tabakası oluşturur CO global ısınmaya yol açar Emisyon Miktarı (kg/mwh) Jeotermal Kömür Petrol Metan SO 2 0,03 9,23 1,92 0 NO x 0 3,66 1,75 1,93 CO 2 0, Kaynak: Reed and Renner, 1995

58 KARBONDİOKSİT- CO 2 - EMİSYONU AZALIMI Jeotermal Merkezi Isıtma Mevcut 103 Bin Konut Eşdeğeri Bugünkü Şartlarda Uygulanabilir 1 Milyon Konut Eşdeğeri Toplam Isı Potansiyeli 5 Milyon Konut Eşdeğeri CO2 Emisyonu Azalımı 998 Bin ton/yıl 8 Milyon ton/yıl 48 Milyon ton/yıl Ocak Ayı Motorlu Taşıt Eksoz Gazı Eşdeğeri 596 Bin adet Motorlu Taşıt 5 Milyon adet Motorlu Taşıt 30 Milyon adet Motorlu Taşıt

59 Jeotermal elektrik santralleri, teknolojisine bağlı olarak kömür ve nükleer santrallerin kurulduğu alanlardan daha küçük bir alanda kurulmaktadır. Kömür santrali m 2 Nükleer m 2 Jeotermal m 2 Jeotermal Binary Sistem Elektrik Santrali- Fang, Tayland

60