Artan enerji talebi, fosil yakıtların azalması, çevre kirliliğinin yükselmesi ve küresel ısınma korkusu, dünya genelinde ülkeleri temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Bu bağlamda, Paris Anlaşması gibi uluslararası protokoller, ülkelerin gönüllü emisyon azaltım hedefleri belirlemesini ve sera gazı (GHG) salınımlarını düşürmek için yenilenebilir enerjiye geçişi teşvik etmesini sağlamıştır. Hidroelektrik, rüzgar, güneş, biyokütle ve jeotermal enerji gibi yenilenebilir kaynaklar arasında jeotermal enerji, sürekli erişilebilirliği ve düşük karbon ayak izi ile öne çıkmaktadır.
Jeotermal Enerji Santrali (Yapay Zeka ile üretilmiştir.)
Jeotermal, "geo" (yer) ile "therme" (ısı) kelimelerinden türeyen bir kavramdır ve Dünya’nın iç kısmında bulunan ısı enerjisini ifade eder. Bu enerji, Dünya’nın çekirdeğinde radyoaktif izotopların (örneğin, potasyum-40 ve toryum-232) yavaş bozunmasıyla sürekli olarak üretilir. Dünya’nın dört ana katmanı vardır: yaklaşık 1.500 mil çapında katı demirden oluşan iç çekirdek, 1.500 mil kalınlığında erimiş magma dış çekirdek, 1.800 mil kalınlığında magma ve kayadan oluşan manto ve kıtaları ile okyanus tabanlarını oluşturan, 15-35 mil (kıtalar altında) veya 3-5 mil (okyanuslar altında) kalınlığındaki kabuk. Çekirdekte sıcaklık 5.000°C’yi aşarken (yaklaşık 10.800°F), manto sınırlarında 392°F ile 7230°F arasında değişir. Bu ısı, tektonik plakaların kenarlarında yüzeye yaklaşır ve volkanlar, gayzerler veya sıcak su kaynakları gibi doğal oluşumlarla kendini gösterir.
Jeotermal enerji, yenilenebilir bir kaynaktır çünkü Dünya’nın çekirdeğindeki ısı üretimi milyarlarca yıldır devam etmekte olup beklenmedik bir gelişme olmadığı takdirde gelecekte de sürecektir. İnsanlar bu enerjiyi binlerce yıldır banyo yapma, yemek pişirme ve ısıtma gibi amaçlarla kullanmıştır. Günümüzde ise elektrik üretimi için jeotermal santraller geliştirilmiştir.
Jeotermal Enerji Santrallerinin Çalışma Prensipleri
Jeotermal enerji santralleri, Dünya’nın iç ısısını elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Bu santraller, kömür veya nükleer santrallerle benzer şekilde çalışırlar ancak ısı kaynağı olarak kazan veya reaktör yerine Dünya’nın doğal ısısı kullanılır. Elektrik üretimi için üç temel unsur gereklidir: ısı (derin kayalarda bulunan bol miktarda enerji), akışkan (ısıyı yüzeye taşıyacak su veya buhar) ve geçirgenlik (akışkanın kayalar arasında hareketini sağlayan küçük yollar). Bu unsurların doğal olarak bir arada bulunduğu sistemler "konvansiyonel hidrotermal kaynaklar" olarak adlandırılır.
Jeotermal Enerji Santrali Çalışma Prensibi
Santraller, yeraltından sıcak su veya buharın çekilmesiyle çalışır. Tipik olarak 1-2 mil derinlikteki kuyular aracılığıyla yüksek basınçlı sıcak su yüzeye pompalanır. Yüzeyde basınç düşürüldüğünde su buhara dönüşür ve bu buhar türbinleri döndürerek elektrik üretir. Kullanılan su genellikle rezervuara geri enjekte edilir, bu da sistemi sürdürülebilir kılar. Jeotermal enerji santralleri üç ana tipe ayrılır: kuru buhar, flaş buhar ve ikili çevrim.
1. Kuru Buhar Santralleri: Doğal olarak yeraltında oluşan kuru buharı kullanır. Buhar, kuyulardan doğrudan türbinlere yönlendirilir ve elektrik üretimi sonrası yoğunlaşarak rezervuara geri enjekte edilir. Bu tip, en eski jeotermal santral türü olup ilk örnek 1904’te İtalya Larderello’da inşa edilmiştir. ABD’de The Geysers (Kuzey Kaliforniya), bu teknolojinin en büyük örneğidir ve yaklaşık 1.5 GW kapasiteyle çalışır. Ancak, yüksek sıcaklık gereksinimi nedeniyle sınırlı alanlarda uygulanabilir.
2. Flaş Buhar Santralleri: En yaygın tiptir ve 182°C’nin üzerindeki sıcak su rezervuarlarını kullanır. Yeraltından gelen yüksek basınçlı su, yüzeyde düşük basınçlı bir tanka ulaştığında "flaş" yöntemiyle buhara dönüşür. Bu buhar türbinleri çalıştırır, kalan su ise ikinci bir flaş tankında tekrar kullanılabilir veya geri enjekte edilir. İzlanda gibi volkanik bölgelerde bu teknoloji yaygındır ve hem elektrik hem de ısıtma sağlar.
3. İkili Çevrim Santralleri: Daha düşük sıcaklıklardaki (107-182°C) kaynakları kullanır. Sıcak su, bir ısı eşanjöründe düşük kaynama noktasına sahip ikincil bir akışkanı (örneğin pentan veya bütan) buharlaştırır. Bu buhar türbinleri döndürür ve su ile ikincil akışkan ayrı tutulduğu için emisyonlar minimumdur. İkili çevrim, gelecekte daha geniş alanlarda kullanımıyla öne çıkması beklenen bir teknolojidir.
Bunun yanı sıra, doğal koşulların yetersiz olduğu durumlarda Geliştirilmiş Jeotermal Sistemler (EGS) kullanılır. EGS, sıcak ama kuru veya az geçirgen kayalara su enjekte ederek yapay rezervuarlar oluşturur. ABD’de yapılan 2019 GeoVision analizi, EGS ile 2050’ye kadar 40 milyon haneye enerji sağlanabileceğini, 2023 Enhanced Geothermal Shot analizi ise bu rakamın 65 milyona ulaşabileceğini öngörmektedir.
Türkiye’de Jeotermal Enerji Santralleri
Türkiye, ABD, Filipinler, Yeni Zelanda ve Endonezya ile birlikte jeotermal enerji üretiminde dünyanın önde gelen beş ülkesinden biridir. Ülkenin jeotermal potansiyeli, tektonik plakaların aktif olduğu bölgelerde bulunmasından kaynaklanır. 2017’de 1.064 MW olan kurulu kapasite, 2021’de 1.696 MW’a yükselmiş ve yıllık bileşik büyüme oranı (CAGR) %12,3 olmuştur. 2030’a kadar bu kapasitenin 2.785 MW’a ulaşması ve 2020-2030 arasında %5,61 CAGR ile büyümesi beklenmektedir. Elektrik üretimi ise 2021’de 8.151 TWh iken, 2030’da 13.183 TWh’a ulaşacağı tahmin edilmektedir. Jeotermal enerji, 2023’te Türkiye’nin toplam kurulu kapasitesinin %2’sini ve enerji üretiminin %3’ünü oluşturmuştur.
2011’de Yenilenebilir Enerji Kanunu’nda yapılan değişiklikler, sabit fiyat garantileri, düşük lisans ücretleri, bağlantı öncelikleri ve arazi edinim kolaylıkları gibi teşvikler sunarak jeotermal santrallerin kurulumunu ve yaygınlaşmasını teşvik etmeyi amaçlamıştır.
Avantajlar ve Dezavantajlar
Jeotermal enerji, doğal gaz santrallerine kıyasla ortalama karbondioksit emisyonlarının altıda enerji üretir ve güneş veya rüzgar gibi diğer yenilenebilir kaynakların aksine sürekli kullanılabilirdir. Kompakt tesis yapısı, uzun ömürlülüğü (onlarca yıl) ve düşük su tüketimi gibi avantajları vardır. Ancak, yüksek başlangıç maliyetleri, mikro deprem riski ve rezervuarların zamanla soğuma ihtimali gibi zorluklar da mevcuttur. EGS gibi teknolojiler bu sorunları aşmada umut vaat etse de, uygulama maliyetleri ve teknik gelişim gereksinimleri oldukça yüksektir.
Jeotermal enerji santralleri, Dünya’nın iç ısısını kullanarak sürdürülebilir ve temiz bir enerji kaynağı sunar. Türkiye gibi jeotermal potansiyeli yüksek ülkeler, bu kaynağı hem elektrik üretimi hem de doğrudan ısıtma için kullanmakta olup bu enerji türünün yaygınlaşması için çalışmalar devam etmektedir.
