Jeotermal Enerji Olanakları ve Yararlanma (*)

Ferhat Özçep ve Savaş Karabulut

İstanbul Universitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü

Ege ve Akdeniz bölgeleri gibi dünyanın önemli volkanik alanlarında yaşayan insanlar için, yer içinden gelen ısı düşüncesinin, uzun süreden beri bilinmekte olduğu kesin gibidir. Ancak, yer bilimleri, bu ilk dönemlerinde güçlü bir yapıya sahip olmadığından, yer altındaki sıcaklıklar üzerine güvenilir çok az bir bilgi vardır. Eski Yunanlılar Yeraltı Dünyası’nı belirli tanrıların ve ölen kişilerin ruhlarının ikametgahı olarak düşünmeyi tercih etmişlerdir. Diğer dinler de Yeraltı Dünyası’nı ruhların cezalandırma yeri olarak düşünme eğilimini göstermişlerdir. Yer içindeki çok yüksek sıcaklıklar çoğu zaman cezanın verildiği yer olarak düşünülmüştür. Örneğin; Ortaçağ hıristiyanlarının ve müslümanlarının cehennem kavramı, budistlerin avichi kavramı bunlara örnek olarak verilebilir. Diğer yandan İnkalar, kötü insanların ruhlarını yeraltındaki soğuk bölgelerde kalarak ceza göreceğine inanıyorlardı. Budizm’de ise soğukla olduğu kadar sıcakla da cezalandırmaya yönelik inanç vardı (Özçep ve Orbay, 2002; Orbay, 2001, Jassop, 1990; Bott, 1982; Fowler, 1990, Lowrie, 1997).

Tüm dünyada hızlı bir artış gösteren enerji gereksiniminin büyük bir kısmı bir süre daha fosil yakıtlar ve hidrolik enerji ile karşılanabilecektir. Fosil yakıtların kısa bir dönemde tükenebileceği ve bir süre sonra bunların yerini yeni enerji kaynaklarının alması beklenmektedir.Yapılan enerji kongrelerinde belirlenen sonuçlara göre; tüm dünya ülkeleri yeni enerji kaynaklarının geliştirmesine özen göstermektedir. Bu yeni enerji kaynaklarının en önemlilerinden biri de jeotermal enerjidir (Şimşek ve diğ., 1981).

Jeotermal enerjinin önemi ancak günümüzde yeni yeni anlaşılmaya çalışılan bir kavramdır. En geniş anlamıyla Yerküre’nin doğal ısısıdır (Armstead, 1983; Edwards ve diğ.,1982)

Jeotermal enerji yerkabuğunun işletilebilir derinliklerinde olağan dışı olarak birikmiş ısının oluşturduğu bir enerji türüdür. Bu ısı yeryüzüne doğal olarak sıcaksu kaynakları ve buhar şeklinde veya sondajlarla çıkartılan sıcaksu, sıcaksu + buhar ve buhar şeklinde ulaşmaktadır. Doğrudan veya başka enerji türlerine dönüştürülerek de ekonomik olarak kullanılabilir (Şimşek ve diğ.1981).

Yerin derinliklerinde varolan bu ısı kaynağı henüz soğumamış bir mağma kütlesi veya genç volkanizmayla ilgilidir. Yeraltına sızan meteorik sular, burada gözenekli ve geçirimli özelllikleri bulunan hazne kayalarda toplanır. Hazne kayalar üzerinde geçirimsiz örtü kaya vardır. Isı bu şekilde yerkabuğunun kırık ve çatlakları boyunca dolaşan sularla yeryüzüne aktarılabildiğinden, hidrotermal sistemler sözkonusu olur. Yerkabuğu içinde doğal su dolaşımına izin verecek nitelikte kırık yoksa ve yine de ısı birikimi varsa oluşturulacak yapay kırıklar içinde dolaştırılacak akışkanlarla yine enerji elde edilmesi mümkündür. Bu sistemlere kızgın kuru kaya denmektedir (Şimşek ve diğ., 1981; Armstead, 1983; Edwards ve diğ.,1982; Lee, 1957, Jassop, 1990).

Jeotermal kaynaklar akışkanların sıcaklıklarına ve taşıdıkları ısı enerjisine bağlı olarak düşük entalpili (akışkan sıcaklıkları 160 °C’den küçük), orta entalpili (akışkan sıcaklıkları 160 °C - 190 °C arasında), yüksek entalpili (akışkan sıcaklıkları 190 °C’den büyük) olarak ayrılmaktadırlar. Düşük ve orta entalpili kaynaklar özellikle ısıtma amaçlı kullanılırlar. Orta entalpili jeotermal akışkanın elektrik enerjisi üretiminde kullanımı için yeni teknolojilerin kullanımı şarttır. Düşük entalpili akışkanların kaplıca-termalizm uygulamaları önemlidir. Yüksek entalpili akışkanlar ise; elektrik üretimi ve buna bağlı entegre diğer işlerde kullanılırlar (Ültanır, 1998).

Tarihsel çağlarda sadece sağlık amacıyla kullanılan jeotermal enerjiden ilk olarak 1904 yılında İtalya’da elektrik üretimi gerçekleştirilmiştir. Dünyada son yıllarda jeotermal enerji kullanımı çok gelişmiş 1981 verilerine göre elektrik üretimi 2462 MW’a ve endüstriyel uygulamalar ve ısıtmacılıkta 6298 termal MW’a ulaşmıştır.

Ülkemizde 1962 yılında MTA Enstitüsü tarafından başlatılan jeotermal enerji aramaları ile Türkiye’nin önemli bir Jeotermal enerji kuşağı içinde bulunduğu ve bir çok jeotermal alanın bulunduğu belirlenmiştir. Bu çalışmalarda, jeoloji, jeofizik, jeokimya, jeomorfoloji, sondaj ve çeşitli test yöntemleri uygulanmıştır. Denizli Kızıdere Jeotermal alanı UNDP (Birleşmiş Milleteler Geliştirme Programı) ile ortak proje sonunda ilk geliştirilen alanımız olmuştur (Şimşek ve diğ., 1981).

Dünya Rezervleri

Yerin merkezindeki ısı enerjisi, kötü bir iletken olan yerkabuğundan gayet yavaş bir kondüksiyonla yeryüzüne doğru akmaktadır. Bu yavaşlığa rağmen dünyanın her yıl ısısından 250x105 kcal kadarını bu yolla kaybettiği tahmin edilmektedir. Kaybedilen bu ısı enerjisinin 35.7 milyar ton taşkömüre eşdeğer olduğu bu miktarın ise dünyanın yıllık enerji üretiminin 5-7 katı düzeyinde olduğu hesaplanmıştır (Şimşek ve diğ., 1981).

Diğer yandan dünyadaki toplam jeotermal enerji potansiyelinin 5x1020 ton taşkömüre eşdeğer olduğu tahmin edilmektedir. Ancak bugün için ekonomik bakımdan işletilebilir maksimum derinlik olan 3 km içerisinde yerkabuğu bu potansiyelin küçük bir bölümünü içerir. Dünya jeotermal akışkanından elde edilebilecek toplam enerji miktarının 1980-2050 yılları arasındaki dönem için en az 100 milyon ton kömüre eşdeğer olacağı tahmin edilmektedir (Şimşek ve diğ., 1981).

Jeotermal Enerjinin Kullanımı:

Yeryüzüne ulaşan (sondajlarla veya doğal olarak) buhar ve sıcaksuyun içerdiği enerjiden ya doğrudan ısıtma ya da başka enerji türlerine dönüştürülerek yararlanılmaktadır.

Bunlar
1) Elektrik Enerjisi Üretimi
2) Isıtma
a) Seraların Isıtılması
b) Tropikal Bitki Yetiştirme
c) Binaları ve Kentleri Merkezi Isıtılması ve Sıcak Su Kullanımı
d) Toprak, cadde vb. ısıtma
e) Havaalanı Pistlerini Isıtma
f) Yüzme havuzu, Fizik tedavi vb. Isıtma
3) Çeşitli Endüstriyel Uygulamalar
olarak sınıflandırılabilir.

Jeotermal enerji, yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde olağandışı birikmiş ısının oluşturduğu bir enerji türüdür. Bu ısı yeryüzüne doğal olarak sıcaksu kaynağı ve buhar veya sondajlarla sıcaksu, sıcaksız-buhar ve buhar şeklinde ulaşmaktadır.

1962 yılından bu yana M.T.A. Enstitüsünce yapılan Jeoloji, Jeofizik, Jeokimya, Jeomorfoloji, sondaj ve test çalışmaları sonunda Türkiye'nin jeotermal enerji olanakları açısından çok zengin ülkeler arasında olduğu belirlenmiştir.

İlk uygulama olarak Denizli-Kızıldere'de 500 kW’lık pilot türbin ve 3000 m lik pilot sera ısıtmacılığı başarılı sonuçlar vermiş, 20 MW’lık elektrik üretim santralı TEK tarafından kurulmaya başlanmış ve 1982de üretime geçmesi planlanmıştır. Bunun yanısıra her birinin kapasitesi en az Kızıldere'ninki kadar olduğu saptanan yaklaşık 15 jeotermal alanın sondaj aşamasına gelinceye kadar tüm etüdleri yapılmış durumdadır.

Eldeki verilerle yapılan bir envanter çalışmasına göre; en az toplam 4500 MW kapasiteli elektrik üretim santralının kurulup işletilebileceği saptanmıştır. Bu kapasite hallerı ülkemizde elektrik üretimi yapan tüm santralların toplam kapasitesine eşdeğerdir. Elektrik üretiminin yanısıra doğrudan ısı enerjisi şeklinde kullanımda (kent ısıtması, tarımsal yada endüstriyel uygulamada) ise yine en az 31100 termal MWlık bir enerji sağlanabileceği hesaplanmıştır. Bu enerji ile 150.000 dönüm yerin ısıtılabileceği, 6.000.000 ton ürün elde edilebileceği ve ülke ekonomisine önemli bir katkıda bulunabileceği anlaşılmıştır (Şimşek ve diğ., 1981).

Jeotermal enerjinin maliyetinde % 50-80 oranındaki düşüklüğün, tükenmezliğin, yenilenebilirliğin, devreye girme çabukluğunun ve yurdumuz düzeyindeki olumlu dağılımın yanısıra ulusal enerji kaynağı olması ve özellikle elektrik dışı uygulamalarda;,ulusal teknolojinin yeterli olabilmesi, Türkiyenin bu yeni enerji kaynağının araştırılması ve işletilmesine ne denli önem vermesi gerektiğini göstermektedir. Jeotermal enerji artan enerji gereksinimimiz ve geleceğimiz için çok önemli bir enerji potansiyelidir. (Şimşek ve diğ., 1981)

Türkiye’de Jeotermal Enerji Araştırmalarına Yönelik Jeofizik Çalışmalar:

Türkiye Jeotermal Enerji yönünden şanslı ülkeler arasında yer almaktadır. Aktif faylarla sınırlı grabenler ve yaygın genç volkanizmaya bağlı olarak doğal buharın, hidrotermal alterasyonların ve sıcaklığı yer yer 100 °C’ye ulaşan 600’den fazla sıcak su kaynağının bulunuşu Türkiye’nin önemli jetermal potansiyele sahip olduğunun bir kanıtıdır (Ültanır, 1998).

1962 yılında MTA Enstitüsü tarafından bir sıcaksu envanter çalışması olarak başlatılan Türkiyenin jeotermal enerji araştırılmasında, jeoloji, jeofizik, jeokimya, jeomorfoloji, sondaj test ve pilot jeotermal santral yapımı çalışmaları konusunda oldukça önemli deneyimler kazanılmıştır.

Jeofizik olarak; gravite, özdirenç, mağnetik ve sismik çalışmalarıyla makro ve mikro tektonik hatlar, üretime elverişli rezervuarların bulunabileceği saha sınırları ve yaklaşık derinlikler belirlenmektedir. 1981’e kadar 35050 km2 gravite, 2301 nokta ve 1598 km2 özdirenç ölçüm çalışması tamamlanmıştır. Uygulanan tüm jeofizik anomaliler üzerinde gradyan sondaj yerleri seçilmektedir. Gradyan sondajları, derinlikleri 60-120 m arasında değişen ve belirlenen saha sınırları içinde yer sıcaklığının değişiminin bulunması nedeniyle yapılan sığ sondajlardır. Bu arada eldeki verilerle Türkiye’nin bir ısı akısı haritası hazırlanmıştır.

Bu çalışamlarla Türkiye’nin aşağıdaki önemli jeotermal alanları belirlenmiştir:
� Denizli Kızıldere Jeoermal Alanı
� Aydın Germencik Söke Jeotermal Alanı
� Çankkale Tuzla Jeotermal Alanı
� İzmir Seferihisar Jeotermal Alanı
� İzmir Agamemnun Jeotermal Alanı
� Afyon Gecek Jeotermal Alanı
� Nevşehir Acıgöl Jeotermal Alanı
� Ve diğer jeotermal alanlar
Bugüne kadar bulunan jeotermal alanların % 95’i ısıtma amaçlı uygulamalara uygun sıcaklıkta olup 30 °C’nin üzerinde toplam 140 jeotermal alan Türkiye sathına dağılmış olmakla birlikte, çoğu Batı, kuzeybatı ve Orta Anadolu’da toplanmıştır (Ültanır, 1998).

Aydın Germencik Söke Jeotermal Alanı, Denizli Kızıldere Jeoermal Alanı ve Nevşehir Acıgöl Jeotermal Alanı kuyu sıcaklıklarına göre yüksek entalpili alanlar olup özellikle elektrik üretimi ve entengre ısıtma için uygundur.

Türkiye’de yeteri kadar jeotermal kuyu açılmamıştır. 140 jeotermal alana karşılık açılan kuyu sayısı 200 olup dünya standartlarına göre oldukça azdır. Bu potansiyelin ortaya konulması için daha çok kuyu açılması gerekmektedir. Aramaların geliştirilmesi ile jeotermal potansiyelde önemli artışlar beklenmektedir (Ültanır, 1998).

Jeotermal Enerjinin Üstünlükleri

Yerli enerji kaynaklarımızdan olan jeotermal enerjinin yurdumuzun içinde bulunduğu enerji darboğazı da gözönüne alındığında, enerji açığının karşılanmasında petrole olan bağımlılığın azaltılmasında ve döviz kaybının önlenmesi için öncelikle değerlendirilmesi gerekmektedir. Jeotermal enerji hidrolik, güneş, rüzgar vb gibi tükenmez enerji gurubundandır.Bu nedenle er ya da geç tükenirliği olan kömür, petrol doğal gaz, bitümlü şist, nükleer enerji kaynaklarına oranla çok uzun ömürlüdür (Şamilgil, 1992).

Jeotermal enerjinin maliyeti gerek elektrik üretiminde, gerekse ısıtma yönünden diğer kaynaklardan üretilen enerji maliyetine oranla %50-80 daha ucuzdur. Bu oran gün geçtikçe artmaktadır.

Fosil ve nükleer kaynaklı enerji üretimlerine kıyasla çok daha az ve genellikle kabul edilebilir sınırlar içerisinde kalan bir ölçüde çevre sorunlarına neden olur. Jeotermal enerjide özellikle elektrik dışı uygulamalarda ulusal teknoloji kolaylıkla geliştirilebilir.Genellikle elektrik açığının fazla olduğu Batı ve Kuzeybatı Anadolu’da yüksek entalpili elektrik üretimine elverişli kaynaklar, Orta ve Doğu Anadolu’da ise ısıtma amcıyla düşük entalpili kaynaklar bulunmaktadır. Arama sondajları aynı zamanda üretim sondajı olabildiğinden uygulamaya geçiş süresi kısadır.

Jeotermal enerjinin yenilenebilirliği, tükenmezliği ve bunlara bağlı olarak maliyetinin diğer enerji türlerine göre %50-70 oranında ucuz olması, devreye girme çabukluğu, ülkemiz düzeyinde olumlu dağılımı, ulusal enerji kaynağımız olması, özellikle elektrik dışı uygulamalarda ulusal teknolojinin yeterliliği diğer enerji kaynaklarına göre önemini göstermektedir (Başol, 1985).

SONUÇLAR

İnsanoğlu etkinlikleri ile doğal çevreyi sürekli etkilemekte ve kirletmektedir. Enerji alanında bu etki en yüksek düzeylere ulaşmaktadır. Enerji, doğa tarafında insanoğluna sunulan yapısı gereği kirlilik yada temizlilik gibi ölçütlerle nitelendirilemeyen bir özelliğe sahiptir. Enerjiyi kirli ya da temiz yapan şey kullanılan üretim teknolojisidir. Enerji politikaları temiz üretim baz alınarak hiç bir enerji kaynağı küçümsenmeden oluşturulmalı ve hayata geçirilmelidir. Türkiye’de yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları kullanıma sokulmalıdır. Bu hem artan ithal enerji yükünün azaltılması, hem de enerji ve çevre sorununa sürdürülebilirlik ilkesi ile yaklaşılması açısından önemlidir. Bu bağlamda jeotermal enerji, güneş enerjisi, rüzgar enerjisi ve modern biomas enerjilerinin kaynaklarının bilimsel ve teknik yöntemlerle doğru belirlenmesi konusunda çalışmalar geliştirilmeli ve insanımızın hizmetine sunumu gerçekleştirilmelidir. Jeofizik ve jeolojik özellikleri bakımından Türkiye jeotermal enerji zenginliği açısından dünyanın sayılı ülkeleri arasında olup bu enerjinin başta ısıtma ve elektrik amaçlı kullanımını olmak üzere çeşitli kullanımları geliştirmelidir.

KAYNAKLAR
� Armstead, H.C.H., 1983, Geothermal Energy, Spon Ltd., London.
� Başol, K., 1985, Doğal Kaynaklar Ekonomisi, DEU, İzmir.
� Bott, M.H.P, 1982, The Interior of the Earth, Edward Arnold, London.
� Edwards, L.M., Chilingar, V.G., Rieke, H.H., Fertl, W.H., 1982, Handbook of Geothermal Energy, Gulf Publishing Company, USA.
� Fowler, C.M.R, 1990, Solid Earth: Introduction to Global Geophysics, Cambridge Univ. Press.
� Jessop, A.M., 1990, Thermal Geophysics, Elsevier, Amsterdam.
� Lee, W. (Ed.), 1959, Terrestrial Heat Flow, American Geophysical Union.
� Lowrie, W., 1997, Fundamentals of Geophysics, Cambridge Univ. Press.
� Orbay, N., 2001, Jeotermik, İstanbul Üniversitesi Yayınları, İstanbul.
� Orbay, F., Özçep, F., 2000, Jeotermik:Uygulama Notları, İstanbul Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü, İstanbul
� Özçep, F., Orbay, N., 2002, Jeofizik ve Tarihsel Gelişimi, İstanbul Üniversitesi Yayınları, İstanbul.
� Ültanır, M.Ö., 1998, 21. Yüzyıla girerken Türkiye’nin Enerji Stratejisinin Değerlendirilmesi, TÜSİAD yay., İstanbul.
� Şamilgil, E., 1992, Jeotermal Enerji, Yıldız Teknik Üniversitesi Yayını, İstanbul.
� Şimşek, Ş., Şamilgil, E., Akkuş, M., 1981, Türkiye’nin Jeotermal Enerji Potansiyeli ve Yararlanma Olanakları, Yeni ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 23-26 Kasım, EİE, Ankara.

(*) Bu çalışmadan aşağıdaki gibi kaynak gösterilmek suretiyle yararlanılabilir.

“Özçep, F., Karabulut, S., 2003, Jeotermal Enerji Olanakları ve Yararlanma, ÖLÇÜ Mühendislikte, Mimarlıkta ve Planlamada, Nisan 2003, sayfa: 45-49.”