Jeotermal Enerji ve Kullanım Alanları

Jeotermal Enerji Nedir?

Yerkürenin derinliklerinde biriken ısıya jeotermal enerji denir. Bu ısı kaynakları normal yer üstü ve yer altı sularına göre daha yüksek miktarda mineraller, tuz, gazlar içeren su ve buhar karışımı olarak tanımlanabilir.

Jeotermal Enerji Nedir? Sayfa Özeti

Yerkürenin merkezinde yer alan magmanın ısısının yer kürenin zayıf noktaları ve çatlaklarından yüzeye daha yakın yerlere veya yüzeye kadar taşınması, yer altı kayaçlarının ve su kaynaklarının ısısının yükselmesini sağlar. Gerçekleşen bu doğal olaylar jeotermal enerji sisteminin temelini oluşturur. Atmosferik koşullar devam ettiği sürece, jeotermal kaynaklar yenilenmektedir. Yer altında kimyasallar içeren sıcak su, su buharı ve gazlar jeotermal enerji kaynaklarını oluştururlar.

Jeotermal enerji kaynak yenilendiği sürece tedarik sorunu bulunmadığından, rüzgar ve güneş gibi sürekli enerji sağlanamayan yenilenebilir enerji kaynaklarına göre güvenilir bir enerji kaynağıdır.

Jeotermal Enerji Kaynakları

Magmanın sahip olduğu ısıl enerji, yerkürede gerçekleşen tektonik hareketler sonucu oluşan kırık ve çatlaklardan sızan suların ısınması ile taşınır. Bu ısınan su ve buhar, yer altında yer alan rezervuar kayaçlarda birikir. Bu kaynaklar fay hatları boyunca yer yüzüne taşınabildiği gibi yer yüzüne ulaşamayan, geçirimsiz kayalar arasında kalan jeotermal kaynaklar da sondaj ile yeryüzüne çıkarılır.

Jeotermal enerji de yer altındaki akışkanlar yani su, su buharı ve gazlar sayesinde yer yüzüne taşınan ısıl enerjidir. Bu ısıl enerjiden doğrudan veya dolaylı olarak faydalanılabilir.

Jeotermal Enerji Kullanım Alanları-Nerelerde Kullanılır?

Jeotermal enerji, teknolojinin günümüzdeki kadar gelişmediği dönemlerde bile ısınma ve tedavi amacı ile kullanılmıştır. Ancak endüstrinin gelişmesi ile birlikte jeotermal enerjiden elektrik enerjisi üretimi ilk olarak 1904 yılında İtalya’da başlamıştır. Bunun yanı sıra jeotermal enerjinin bölgesel olarak merkezi ısıtma sistemleri için kullanımı da yaygınlaşmıştır. Günümüzde İzlanda ısıtmada %90’a yakın oranda jeotermal enerjiyi kullanmaktadır.

Jeotermal enerji kaynaklarının pek çok kullanım alanı vardır. Aynı kaynaktan birbirine entegre sistemler ile farklı alanlarda kullanılabilir. Jeotermal enerji kaynakları, kaynağın sıcaklığına göre farklı alanlarda kullanılır. Jeotermak kaynakların sıcaklığına göre kullanım alanları aşağıdaki tabloda verilmiştir:

JEOTERMAL KAYNAK SICAKLIĞIKULLANIM ALANLARI
180Yüksek Konsantrasyonlu solüsyonların buharlaştırılması, Elektrik üretimi, amonyum absorbsiyonu ile soğutma
170Diatomitlerin kurutulması, ağır su ve hidrojen sülfit eldesi, elektrik üretimi
160Kereste kurutmacılığı, balık kurutmacılığı, elektrik üretimi
150Bayer's metodu ile alüminyum eldesi, elektrik üretimi
140Konservecilik, çiftlik ürünlerinin çabuk kurutulması, elektrik üretimi
130Şeker endüstrisi, tuz endüstrisi, elektrik üretimi
120Distilasyonla temiz su elde edilmesi
110Çimento kurutmacılığı
100Organik maddeleri kurutma (Deniz yosunu, çimen, sebze) yün yıkama ve kurutma
90Balık kurutma(stok balık)
80Yer ve sera ısıtmacılığı
70Soğutma (Alt Sıcaklık Limiti)
60Sera, ahır ve kümes ısıtmacılığı
50Mantar yetiştirme, balneolojik hamamlar
40Toprak ısıtma
30Yüzme havuzları, fermantasyonlar, damıtma
20Balık çiftlikleri

Jeotermal Enerji Nasıl Elde Edilir?

Yerkürenin ısısından, bu ısıyı farklı formlara dönüştürerek yararlanabilmekteyiz. Sıcak su kaynakları sondaj yöntemi ile yüksek basınçla yüzeye pompalanarak doğrudan jeotermal turizm tesislerinde kullanılabildiği gibi elektrik üretmek veya ısı pompaları sayesinde binaları ısıtmak amaçlı da kullanılabilir. Yani jeotermal enerji iki farklı yolla elde edilebilir:

  • Jeotermal enerji santralleri: Elektrik üretiminde kullanılacak olan buhar jeotermal kaynakların ısısı ile elde edilir.
  • Jeotermal ısı pompaları: Yüzeye yakın kaynaklar binaların ısıtılması amacı ile su veya soğutucu akışkanlara jeotermal kaynağın ısısı transfer edilir.

Jeotermal Enerji Santrali Nedir?

Jeotermal enerji santralleri, elektrik enerjisi üretmek için kullanılırlar. Temel olarak kömür ya da doğalgazdan elektrik üretimi yapan santrallerden farkı yoktur. Jeotermal enerji santrallerini bunlardan ayıran fark enerji kaynağıdır.

Jeotermal kaynağın ısısı ile buhar türbinlerinin çevriminde kullanılan su veya akışkanın ısıl enerjisi yükseltilerek buhar elde edilir. Buhar ile türbin hareketi sağlanarak elektrik enerjisi üretilir. Jeotermal kaynaktan çekilen su çoğu santralde kaynağa geri beslenir.

Kurulacak olan jeotermal enerji santralinin tipine karar verilebilmesi için, kaynağın sıcaklığı ve ne kadar enerjiye sahip olduğu bilinmelidir. 1300C ve üzeri kaynaklar elektrik enerjisi üretiminde verimli bir şekilde kullanılabilir. Ancak kaynak sıcaklığı ne kadar yüksek ise, yeraltından aynı miktar elektrik enerjisini üretebilmek için çekilmesi gereken su/ buhar miktarı daha az olacaktır. Bu sebeple kaynak sıcaklığı yüksek olan jeotermal enerji santrallerinde verim daha yüksektir.

Jeotermal Enerji Santralleri

Kaynak sıcaklığına göre üç ana jeotermal enerji santrali tipi vardır;

  • Kuru Buhar Tesisleri: Jeotermal kaynaklardan elektrik üretiminde kullanılan en eski yöntemdir. Çok yüksek sıcaklıktaki jeotermal kaynaklar elektrik üretiminde kullanılır. Bu santrallerde jeotermal kaynaktan doğal olarak elde edilen kuru buhar kullanılır. Kaynaktan çıkan buhar doğrudan türbin içinden geçer ve enerjisini türbine aktardıktan sonra yoğunlaşarak sıvı forma döner. Yoğunlaşan su tekrar jeotermal kaynağa gönderilir.
  • Flaş Çevrimli Buhar Tesisleri: Bu tip tesisler, doğal olarak buhar elde edilebilen kaynakların azlığı nedeni ile en çok kullanılan tesis tipidir. Bu tip tesisler için kaynak suyunun sıcaklığı 1800C üzerinde olmalı ve kendi basıncı ile yer altından yüzeye çıkıyor olmalıdır. Bu sıcaklık, kuru buhar tesislerinin çalıştığından daha düşük bir sıcaklıktır. Suyun basıncı azaldıkça bir kısmı buhar formuna döner ve bu kısım türbinlerden geçerek elektrik enerjisi üretiminde kullanılır. Buhara dönüşmeyen kısmı ise kuyuya geri gönderilir veya ısıtma amacı ile kullanılabilir.
  • İkili Çevrim Tesisleri: Bu tesis tipi sayesinde daha düşük sıcaklıklardaki jeotermal kaynakların enerjisi kullanılabilir. Jeotermal kaynaklardan maksimum seviyede yararlanılması sağlanır. Bu sistemlerde jeotermal kaynağın sahip olduğu ısıl enerji, kaynama noktası düşük olan pentan, bütan gibi tesis çevriminde kullanılan akışkanın sıcaklığını yükseltmeye ve bu akışkanın buhar formuna dönüştürülmesini sağlar. Buhar formuna dönüşen akışkan da türbinlerden geçirilerek elektrik enerjisi üretilir. Jeotermal kaynaktan çekilen su ise kaynağa geri pompalanır veya ısıtma amacı ile kullanılır.

Reenjeksiyon Kuyusu

İlk kısımda, atmosferik koşulların devam ettiği sürece jeotermal kaynakların yenilenebilir olduğundan bahsetmiştik. Ancak jeotermal enerji kaynaklarının sürdürülebilirliğinin sağlanması için yer altından çıkarılan su/buharın ısıl enerjisinden yararlandıktan sonra sıcaklığı düşmüş olan akışkanların kaynağa geri beslenmesi gereklidir. Reenjeksiyon kuyularının, jeotermal tesis tasarımı sırasında en başta değerlendirilmesi gereklidir. Reenjeksiyon kuyuları planlanırken, sıcaklığı halen yüksek olan kaynak sularının yer altına geri beslenirken tarımsal alanlarda üretimi olumsuz etkileyebileceği ayrıca yer altındaki kayaç yapısı yeterince bilinmiyorsa geri beslenen akışkanların kayaçlardaki çatlaklardan doğrudan tesise enerji sağlayan, sıcaklığı yüksek akışkanlara karışarak tesisteki verimi düşürebileceği dikkate alınmalıdır.

Dünya’da ve Türkiye’de Jeotermal Enerji Kurulu Gücü Ne Kadardır?

2019 yılı sonu itibari ile jeotermal enerji santrallerinin dünyadaki toplam kurulu gücü 13.931MW’dır. Birinci sırayı 2.555 MW kurulu gücü ile Amerika alırken bunu 2.131 MW ile Endonezya ve 1.928 MW ile Filipinler takip etmektedir. Türkiye ise 2019 yılında bir önceki yıla göre toplam jeotermal enerji santrali kurulu gücüne 232 MW daha ekleyerek 2019 yılında kurulu jeotermal enerji santrali kapasitesini en yüksek oranda artıran ülke olmuştur.

Aşağıdaki tabloda, yıllara göre jeotermal enerjisi santrallerinin global olarak ve ülke bazında yıllara göre gelişimi yer almaktadır.

KURULU GÜÇ (MW)2010201120122013201420152016201720182019
GLOBAL9.99210.08110.48110.71811.15911.81412.25512.70013.42913.931
ETİYOPYA7777777777
KENYA198198206206366619663673663823
ÇİN242626262626262626 
ENDONEZYA1.1891.2261.3361.3441.4041.4391.6441.8091.9462.131
JAPONYA537537512512508516526481482525
FİLİPİNLER1.8471.8471.8471.8471.9161.9161.9161.9161.9281.928
KOSTA RİKA166218218218218217207207207262
EL SALVADOR204151204204204204204204204204
GUADELOUPE15151515121515151515
GUATEMALA54545449494949494952
HONDURAS       353535
NİKARAGUA8888165155155155155155155153
RUSYA81818179787878747474
TÜRKİYE941141623114056248211.0641.2831.515
AVUSTURYA1111111111
HIRVATİSTAN        1010
FRANSA 161516161616161616
ALMANYA761626292933323642
MACARİSTAN       333
İZLANDA575665665665665665663708753753
İTALYA728728728729768768767767767800
PORTEKİZ25252525252525292929
MEKSİKA965887824823813906926926951936
AMERİKA BİRLEŞİK DEVLETLERİ2.4052.4092.5922.6072.5142.5422.5172.4832.5422.555
YENİ ZELANDA726726726798924941941941965965
PAPUA YENİ GİNE56565656565656565656
ŞİLİ       244840

Jeotermal Enerji Türkiye

4km derinliğe göre yapılan hesaplamalara göre Türkiye’nin teorik jeotermal ısı potansiyeli 60.000 MWt’ye ve elektrik enerjisi üretim potansiyeli de 4500 MW’a tekabül etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarına verilen YEKDEM teşvikleri kapsamında jeotermal enerjiden üretilen elektrik enerjisine, kWh başına 10,5 cent teşvik verilmesi özellikle son yıllarda jeotermal enerjiden üretim yapan elektrik santrallerinde yatırımları artırmıştır.

Ülkemizin pek çok bölgesinde farklı sıcaklıklarda yaklaşık 1000 adet jeotermal alan bulunmaktadır. Bu alanların %78’i Batı Anadolu’da, % 9'u İç Anadolu’da, % 7'si Marmara Bölgesi’nde, % 5'i Doğu Anadolu'da ve % 1'i diğer bölgelerdedir. Bu alanların %90’ı, ısıtma, termal turizm gibi doğrudan kullanıma uygundur. %10’luk kısmı ise elektrik üretimine uygun kaynaklardır.

2020 Nisan ayı sonu itibari ile Türkiye’de toplam kurulu gücü 1.514,7 MW olan 54 adet jeotermal enerji santrali bulunmaktadır. Jeotermal enerji santrallerinin Türkiye’nin toplam kurulu gücündeki payı ise %1,65 civarındadır.

İlgili İçerikler