GİRİŞ: İstanbul da düzenlenen 9. Enerji Kongresi katılımcıları, Türkiye nin yabancı enerji kaynaklarına olan bağımlılığını azaltıp, kendi kaynaklarını daha iyi kullanmaya çalışması gerektiğini söylediler. Yüksek ekonomik kalkınma hızı nedeniyle,kişi başına elektrik üretiminin ilk kez 2003 te 2 bin KWH i aşması bekleniyor.uzun vadede ülkenin enerji ihtiyacının 2010 yılına kadar iki katına çıkması bekleniyor.uzmanlar Türkiye nin yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanması gerekliliğini vurgulamaktadır.elde edilebilirlik ve kapasite açısından sahip olduğumuz en büyük yenilenebilir enerji kaynağımız jeotermal enerjidir. Yaptığım bu araştırmada jeotermal enerjinin nasıl elde edildiği, Dünyadaki ve Türkiye deki konumu, avantajları ve dezavantajları incelenecektir. ÖZET: Jeotermal enerji yeraltında mevcut olan sıcak su ve buharın kendiliğinden veya sondajlama ile yer yüzüne çıkarılması ile elde edilir.isıtma,tarım,elektrik üretimi gibi çeşitli uygulamaları vardır.dünya da şu anda birçok ülke ( Elsalvador gibi ) enerji ihtiyacının tamamını jeotermal kaynaklardan karşılamaktadır. Mevcut verilere göre dünyada 21 ülkede jeotermal santraller bulunmaktadır. Yine 39 ülke elektrik ihtiyacının tamamını jeotermal enerjiden sağlayabilir. Bütün dünyada 250 adet santral bulunmaktadır. Dünyada jeotermal ile üretilen enerji %2 den % 8 e çıkarılabilir. Türkiye de ise bilinen jeotermal sahaların ancak % 0.01' inden faydalanılmaktadır. Bu oran % 10' un üstüne çıkarılabilir. Son yıllarda Amerika, Meksika, Filipinler gibi teknolojinin hızla ilerlediği ülkeler de yenilenebilir enerji kaynaklarında büyük bir artış olmuştur. Ülkemizde 1967 yılından bu tarafa MTA tarafından belli bölgelerde jeotermal kaynak araştırması yapılmıştır. Bu kaynaklar dikkate alınarak bazı kişiler tarafından Türkiye de bilinen sahaların toplam potansiyelinin 633,22 MWe olduğu verilmektedir. Bu bilinen sahalar, Aydın-Germencik, Aydın-Yılmazköy, Aydın-Salavatlı, Çanakkale-Tuzla, Denizli-Kızıldere, İzmir-Dikili, İzmir-Seferhisar, Manisa-Caferbey ve Kütahya-Simav şeklindedir. JEOTERMAL ENERJİ NEDİR? Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan Jeotermal Enerji: yerkabuğunun sahip olduğu ısı enerjisinin yeraltındaki akışkanlara aktarması sonucu ısınmış akışkanın kendiliğinden yada sondajlarla ekonomik olarak enerji açığa çıkarması olarak tanımlanabilir. Jeotermal enerjinin kaynağı su, buhar, sıcak kayalar ve yeryüzüne yakın katmanlardaki magma olarak görülebilir. Isı kaynağının aşırı derecede ısıttığı akışkan, normal yer altı ve yerüstü sularına göre daha fazla erimiş mineral, çeşitli tuzlar ve gazlar içermektedir. Jeotermal enerji, fosil yakıtlara alternatif enerji kaynakları arasında en önemlisi durumundadır. Yerli ve çevre dostu bir enerjidir. Üretim maliyeti, diğer enerji kaynaklarına oranla oldukça düşüktür. Söz konusu maliyet, entegre kullanımlar söz konusu olduğunda daha da düşmektedir.. Sıvı ağırlıklı kaynaklarda, jeotermal akışkan bazen kaplıca suları biçiminde kendiliğinden yeryüzüne çıkabileceği gibi, çoğunlukla birkaç yüz metreden bir kaç bin metreye kadar uzanan sondajlarla kuyu açılması gerekir. Akışkanın içerisinde sodyum, potasyum, sülfat, silikat ve borat gibi tuzlar bulunur. Türkiye'deki aktif sıcak ateşli sistemler (magma ve lav kökenli) olmadığı gibi, sıcak kuru kaya tipi kaynaklar da bulgulanamamıştır. Ekonomik önemdeki jeotermal enerji birikimi, 40 C-380 C arasında olup, 3000 m 'ye kadar olan derinliklerde geçirimsiz kayalar altında yer alan, geçirimli hazne kayalar içinde bulunmaktadır. Şimdiye kadar üç çeşit jeotermal sistemin varlığı saptanmıştır. Sıcak kuru kaya sistemi, sıcak su sistemi, kuru buhar sistemi.
Sıcak su sistemi: Yeryüzünde sıcak su esaslı sistemler buhar esaslı sistemlerden yirmi kat daha fazla bulunmaktadır. Sıcak su sisteminde, derindeki hazne kaya içerisinde, basınç altında, yüksek sıcaklıkta, erimiş kimyasal madde bakımından çok zengin, farklı kimyasal özelliklerde sular bulunmaktadır. Bu tür sistemlerden sondajlarla yeryüzüne çıkarılan sıcak su + buhar karışımından elde edilen buhardan, elektrik enerjisi üretilmekte, buharı alınmış sıcak su ise atılmaktadır. Kuru buhar sistemi: Buhar esaslı sistemler, sıcak su esaslı sistemlerden farklı olarak, çok fazla ısınmış, nem miktarı az, sıcaklığı yüksek buhar üretirler. Bu tür buhar, bir enerji kaynağı olarak doğrudan jeotermal santrallere gönderilerek elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Bir bakıma bunlar yerkabuğu üzerinde oluşmuş, birer doğal nükleer reaktör olarak kabul edilir. Sıcak kuru kaya sistemi: Yerküremizde özellikle genç, aktif volkanik kuşaklarda, jeotermal gradyan ın çok yüksek olduğu bölgelerde, sıcak su içermeyen yüksek sıcaklığa sahip kızgın, kuru kayalar bulunmaktadır. Bu tür sistemlere soğuk su basılarak sıcak su+ buhar karışımı alınmakta ve bu, bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Jeotermal enerji ısı içeriğine göre üç sınıfa ayrılabilir. 1. Düşük sıcaklıklı buhar (20-70 C) 2. Orta sıcaklıklı buhar (70-150 C) 3. yüksek sıcaklıklı buhar (150 C den fazla) Düşük ve orta sıcaklıklı buhar bugünkü teknoloji ve ekonomik koşullar altında ısıtmacılık başta olmak üzere (sera, bina,zirai kullanım), endüstride (yiyecek kurutulması, kereste, kağıt ve dokuma sanayinde, dericilikte, soğutma tesislerinde), kimyasal madde üretiminde (borik asit, amonyum bikarbonat, ağır su, akışkandaki karbon dioksitten kuru buz üretimi) kullanılmaktadır.ancak orta entalpili sahalardaki akışkandan da elektrik üretimi sağlayacak teknolojiler geliştirilmiştir. Yüksek entalpili sahalardan elde edilen akışkan ise elektrik üretiminin yanı sıra entegre olarak diğer alanlarda da kullanılmaktadır. DÜNYADA MEVCUT DURUM İlk çağlardan beri ilkel yollarla sağlık amaçlı olarak yararlanılan doğal sıcak su kaynakları ilk defa 1827 yılında İtalya'da asit borik elde etmek amacıyla kullanılmıştır. Daha sonra 1904 yılında Larderello (Italya) yöresinde yine ilk defa jeotermal buhardan elektrik üretimine başlanmış ve 1912 yılında gücü 250 KWe (Kilowatt Elektrik) olan ilk turbo jeneratör kurulmuştur. 1930 larda ise bu enerji İzlanda'nın Reykjavik kentinde ısıtma amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. 1949 yılında Yeni Zelanda Wairakei sahasında turistik bir otele sıcak su temini amacıyla başlanan sığ sondajlara daha sonra, elektrik elde edebilmek amacıyla devam edilmiş ve 1954 yılında 200 MWe (Megawatt Elektrik) kapasiteli bir santral
kurulmuştur. 1960 da Amerika'da, 1961 de Meksika'da ve 1966 da Japonya'da santraller kurularak jeotermal enerjinin kullanımı dünya çapında yayılmıştır. 1999 yılı verilerine göre dünyadaki elektrik kurulu güç kapasitesi 8274 MWe ve 2000 yılı verilerine göre doğrudan kullanım ise 11.300 MWt (Megawatt Termal) dir(tablo-1) ÜLKE 1999 (MWe) ABD 2850 FİLİPİNLER 1901 MEKSİKA 743 İTALYA 742 YENİ ZELANDA 364 JAPONYA 530 ENDONEZYA 589.5 EL SALVADOR 110 NİKARAGUA 70.0 İZLANDA 110 KENYA 45.0 ÇİN 32.5 TÜRKİYE 20.0 RUSYA 11.0 FRANSA (GUADELOUPE) 5 PORTEKİZ (AZORES) 16 TAYLAND 0.3 GUATEMALA 5 KOSTARİKA 120 ETİYOPYA 8.5 ARJANTİN 0.7 AVUSTRALYA 0.4 TOPLAM 8274 TABLO -1: Jeotermal Enerjiyi Elektrik Üretiminde Kullanan Ülkeler ve Kurulu Kapasiteleri Birçok ülke ( Elsalvador gibi ) enerji ihtiyacının tamamını jeotermal kaynaklardan karşılamaktadır. Mevcut verilere göre dünyada 21 ülkede jeotermal santraller bulunmaktadır. Yine 39 ülke elektrik ihtiyacının tamamını jeotermal enerjiden sağlayabilir. Bütün dünyada 250 adet santral bulunmaktadır. Dünyada jeotermal ile üretilen enerji %2 den % 8 e çıkarılabilir. Türkiye de ise bilinen jeotermal sahaların ancak % 0.01' inden faydalanılmaktadır. Bu oran % 10' un üstüne çıkarılabilir. Son yıllarda Amerika, Meksika, Filipinler gibi teknolojinin hızla ilerlediği ülkeler de yenilenebilir enerji kaynaklarında büyük bir artış olmuştur. TÜRKİYE DEKİ MEVCUT DURUM Mevcut raporlar, Türkiye nin dünyadaki en büyük 7. jeotermal kapasitesine sahip olduğunu gösteriyor -- ülkedeki bütün konutların yüzde 35 i jeotermal ısıtmaya elverişli konumdayken ülke çapında 140 jeotermal bölge bulunuyor. Ne var ki Türkiye, potansiyel jeotermal kaynağının yalnızca yüzde 0.5 ini kullanıyor. Türkiye de bilinen sahaların toplam potansiyelinin 633,22 MWe olduğu verilmektedir.elektrik enerjisi üretimine uygun sahalar, Aydın-Germencik, Aydın-Yılmazköy, Aydın-Salavatlı, Çanakkale-Tuzla, Denizli-Kızıldere, İzmir-Dikili, İzmir-Seferhisar, Manisa-Caferbey ve Kütahya-Simav şeklindedir.çeşitli nedenlerle bu sahalardan gerekli verim alınamamaktadır. 1960lı yıllarda MTA tarafından
başlatılan çalışmalar sonucunda Denizli-Kızıldere ve Aydın Germencik te jeotermal santral kurulmuştur.üretilen enerji ise genel üretimde çok düşük bir yer tutmaktadır(tablo-2). Enerji Kaynakları 2001 2002 III.Dönem III.Dönem (Temmuz,Ağustos,Eylül) (Temmuz,Ağustos,Eylül) Miktar Oran (%) Miktar Oran (%) (GWh) (GWh) Toplam 31.411,60 100,00 32.999,70 100,00 Taşkömürü 1.077,80 3,43 1.071,30 3,25 Linyit 8.605,90 27,40 6.694,80 20,29 Fuel-Oil 2.038,10 6,49 2.433,20 7,37 Motorin 233,20 0,74 31,20 0,09 Doğalgaz 12.244,50 38,99 13.093,00 39,67 JEOTERMAL 23,20 0,07 25,20 0,08 LPG 41,20 0,13 101,90 0,31 Nafta 86,40 0,28 170,10 0,52 Rüzgar 13,50 0,04 9,00 0,03 Su 6.990,00 22,25 9.345,70 28,32 Diğer 57,80 0,18 24,30 0,07 TABLO-2 Üretimin kaynaklara dağılımı 2001 ve 2002 yılları ÜRETİM YÖNTEMİ VE TEKNOLOJİSİ Jeotermal enerjide üretim teknolojisi, yer ısısının akışkanlar ve sondajlar aracılığı ile yüzeye çıkartılmasından sonra, bu enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi, ısı enerjisi şeklinde doğrudan kullanımı, endüstri ve turizm alanında çeşitli yöntemlerle kullanılması şeklinde olmaktadır. Elektrik enerjisi üretimi; Gerekli araştırmaları yapılmış olan jeotermal sahada açılan kuyulardan üretilen akışkan, seperatörlerde buhar ve su olarak ayrıştırıldıktan sonra, buhar türbinlere gönderilerek jenerator aracılığı ile elektrik üretilir (ŞEKİL-3). Jeotermal sistemler; buhar hakim ve su hakim sistemler olarak ikiye ayrılırlar. Santral kurulmasında sahanın durumu da göz önüne alınarak en ekonomik ve verimli teknolojiyi seçmek gereklidir. Jeotermal akışkandan elektrik üretimi için tek buharlaşmalı "single flash cycle" sistem yerine, yüksek verimli çift buharlaşmalı "double flash cycle" sistemi 1977 yılından beri yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca "total flow" ve "binary cycle" tipi santrallerde de verim yüksek olmaktadır. "Double flash cycle" sisteminde akışkan, iki aºamada iki ayrı seperatörde buharlaştırılarak türbine gönderilir. Santralin verimi "single flash cycle" sistemine göre %15 ile %20 daha fazladır. KWh başına net maliyetin %10 ile %20 daha düşük olduğu hesaplanmaktadır. ''Single flash'' orta büyüklükte, 200oC dolayındaki sıcaklıklı sahalar için uygundur. Bu sistemde buhar seperatörde ayrılarak doğrudan türbine gönderilir (ŞEKİL-3).
''Double flash'' sistemler elde edilen akışkandan maksimum ölçüde yararlanmak için kullanılan sistemlerdir. Akışkan birinci seperatörde ayrıştırıldıktan sonra sıcak su ikinci bir seperatöre gönderilerek tekrar ayrıştırılır ve iki seperatörde ayrıştırılan buhar türbinlere gönderilir (ŞEKİL- 3). "Binary Çevrim" sistemleri, jeotermal akışkanın flashing edilmeden (buharından, gazından ve suyundan ayrıştırılmadan) doğrudan doğruya elektrik üretim amaçlı olarak ısı eşanjörüne verilip, enerjisinin ikincil akışkana aktarılmasından sonra, direkt olarak reenjeksiyona gönderildiği sistemlerdir. Bu sistemler, rezervuar sıcaklığının 100-200oC olduğu sahalarda son derece olumlu sonuçlar vermektedir (ŞEKİL-4). ŞEKİL-3 Sıcak Su Egemen Jeotermal Elektrik Üretim Sistemi
Şekil-4 Binary Çevirim Jeotermal Elektrik Üretim Sistemi Isı Enerjisi Üretimi Isı enerjisi konumuzun dışında olduğu için sadece kaynak yerlerinde kısaca bahsedeceğiz.ülkemizdeki bütün konutların yüzde 35 i jeotermal ısıtmaya elverişli konumdayken ülke çapında 140 jeotermal bölge bulunuyor.bunlardan bazıları aşağıda verilmiştir. Türkiye' de Jeotermal Enerji ile Isıtılabilecek Potansiyel Yerleşim Birimleri: İZMİR 220000 Konut DENİZLİ + CİVARI 90000 BURSA 75000 BALIKESİR + CİVARI 55000 AFYON + CİVARI 55000 AYDIN 50000 MANİSA + TURGUTLU 46000 BOLU + CİVARI 38000 KÜTAHYA + CİVARI 37500 ÇANAKKALE + CİVARI 35000 SAKARYA-AKYAZI-KUZULUK 31500 NAZİLLİ 30000 ERZURUM 25000 SALİHLİ 24000
ŞANLIURFA + SİVAS 20000 DİKİLİ + BERGAMA 15000 ALİAĞA 10000 KIRŞEHİR 10000 Diğer Yerleşim Birimleri Toplamı 68000 GENEL TOPLAM 935 BİN KONUT (6545 MWt) FUEL-OIL (KALORİFER YAKITI) TASARRUFU 3 Milyon Ton/Yıl (1 Milyar 150 Milyon USD/Yıl) JEOTERMAL ENERJİNİN AVANTAJLARI ve DEZAVANTAJLARI: Jeotermal sistemlerde enerji elde edilirken önemli boyutlarda çevre kirlenmesi olabilir. Gaz emisyonları olabilir, atık sularda bitki ve hayvanlar için zararlı olan kirlilik içerebilir. Bu maliyetleri en alt düzeye indirmek için, tesis kurulurken jeotermal kaynakların çevre üzerindeki etkileri dikkatle değerlendirilmelidir. Jeotermal kaynak geliştirme maliyetleri çok karmaşık ve değişken faktörlere bağlı olduğu için bu konuda doğru tahminler yapmak güçtür. Jeotermal santrallerin termik santrallerden temel farkı, suyu buhar hâline getiren bir kazan sisteminin olmamasıdır. Türbinde kullanılan buhar doğrudan üretilir yada sıcak sudan ayrılır. Dolayısıyla, bu tip santrallerde yakıt masrafı yoktur. Jeotermal enerji santrallerinde, gaz ve sıvıların bırakılması kimyasal kirlenmeye yol açar. Jeotermal enerji kullanılırken, hidrojen sülfür (H2S) ve karbondioksit(co2) açığa çıkar. H2S'in kötü kokusu ve zehirleyici etkisi vardır. ABD'de H2S'in jeotermal buhardan ayrılması
zorunlu tutulmaktadır. Karbondioksit, jeotermal gazların en önemli bileşeni olup, toplam içinde %95 oranında bulunur. Bu gaz çevreye zararlıdır. Atmosferde bu gazın artmasının en büyük nedeni fosil yakıtlardan enerji elde edilmesidir. Halbuki jeotermal enerji nedeniyle açığa çıkan karbondioksit miktarı oran olarak daha azdır. Jeotermal santral işletilirken, yeraltından çekilen su, sismik ve göçme türünde tehlikelere neden olur. Suyun çekilmesi veya yeraltına enjekte edilmesi durumunda rezervuar kayacının gerilme koşulları değişir, bu da deprem oluşumu olasılığını ortaya çıkarabilir.