Jeotermal Enerji Nedir?

Jeotermal enerji, yer kabuğunun derinliklerinde birikmiş ısı enerjisidir. Bu iç ısı, gezegenin oluşumundan kalan ısı ve kayaçlardaki radyoaktif bozunma ile oluşur ve kayalarda/su akışkanlarında depolanır. Yüksek sıcaklık uygulamalarında elde edilen bu ısı, buharlaştırılarak türbinlere iletilir ve elektrik enerjisi üretilir. Jeotermal enerji yenilenebilir ve sürdürülebilir bir kaynak olarak kabul edilir; fosil yakıtlara kıyasla çok düşük düzeyde sera gazı emisyonu yaratması nedeniyle çevre dostu bir enerji kaynağıdır. Bu özellikleri sayesinde iklim değişikliğiyle mücadelede önemli avantaj sağlar ve enerji arz güvenliğini artırır.

Jeotermal Enerji Santralleri Çalışma Prensibi

Jeotermal santrallerde uzman mühendis ve teknisyenlerden oluşan ekipler, sıcak su ve buharı türbinlere yönlendirerek elektrik üretim sürecini yönetir. Bu tesislerde çıkartılan buhar, türbinleri döndürerek mekanik enerji üretir; mekanik hareket jeneratörlerle elektrik enerjisine çevrilir. Üretilen buhar yoğunlaştırılarak tekrar suya dönüştürülür ve genellikle rezervuara geri enjekte edilir; böylece rezervuar basınç ve sıcaklığı korunur. Bu kapalı devreli termodinamik çevrim genellikle Rankine Çevrimi ile gerçekleştirilir ve enerji verimliliği sürekli optimize edilir.

Jeotermal Santral Türleri

Kuru Buhar Santralleri: Doğrudan doymuş buhar kullanır. Kaynaktan çıkan buhar türbinlere gönderilir ve elektrik üretilir. Kondensersiz sistemlerde türbin çıkışındaki buhar atmosfer basıncına verilirken, kondenserli sistemlerde buhar soğutularak geri sıvılaştırılır. (Örnek: ABD The Geysers, İtalya Larderello).

Flaş (Buhar Püskürtmeli) Santralleri: Çıkarılan jeotermal akışkan genellikle su-buhar karışımıdır. Sıcak su, basıncı düşürülerek aniden buharlaştırılır; oluşan buhar türbini döndürürken geride kalan sıvının bir kısmı rezervuara enjekte edilir. Çift püskürtmeli tesislerde ise iki kez basınç düşürülüp daha fazla buhar elde edilir.

İkincil (Binary) Çevrimli Santraller: Sıcaklığı 170°C’nin altında olan düşük ve orta sıcaklıklı kaynaklarda kullanılır. Bu sistemlerde jeotermal akışkan doğrudan değil, suyun kaynama noktasından çok daha düşük sıcaklıkta kaynayan özel bir akışkanı ısıtmak için kullanılır. Ortaya çıkan ikincil buhar türbinleri döndürür, asıl jeotermal akışkan ise ısı kaynağı olarak kapalı devrede görev yapar.

Kaynak Keşfi ve Rezervuar Özellikleri

Jeotermal rezervuarlar çoğunlukla aktif tektonik plaka sınırları veya volkanik kuşaklar altındaki ısı anomalileriyle ilişkilidir. Meteorik kökenli yağmur suları yeraltına sızıp derinlerdeki sıcak kayalardan ısıyı alarak geri yükselir ve sıcak akışkanı oluşturur. Bu akışkanlar, üzerlerindeki geçirimsiz örtü kayaçlar sayesinde bir rezervuar içinde hapsolur. Örtü kayaç (kapak) katmanı, ısının ve akışkanın yüzeye kaçmasını engelleyerek rezervuar basıncını korur. Örneğin Türkiye’de jeotermal potansiyelin yaklaşık %78’i Batı Anadolu’da toplanmıştır. Rezervuarın derinliği, sıcaklığı ve akışkanın özellikleri bölgeden bölgeye değişir; bu parametreler kuyuların derinliğini, pompa kullanımını ve santral tasarımını belirler.

Jeotermalde Elektrik Üretimi Adımları

Rezervuar Keşfi ve Sondaj: Öncelikle jeotermal saha araştırmaları ve jeolojik etütlerle uygun saha belirlenir. Ardından yüzlerce metre derinliğe sondaj kuyuları açılarak sıcak su/buhar bulunan rezervuarlara ulaşılır.

Sıcak Su ve Buharın Çıkarılması: Rezervuardan elde edilen sıcak akışkan, kuyular aracılığıyla yüzeye taşınır. Bazı kuyular artezyen basıncıyla kendiliğinden üretim yaparken, diğerlerinde elektrikli pompalar kullanılır.

Elektrik Üretimi: Yüzeye çıkan buhar veya sıcak su doğrudan türbinleri döndürür. Türbin eksenindeki mekanik dönüş hareketi jeneratörlere iletilerek elektrik enerjisine çevrilir. Sıvı formdaki jeotermal akışkan kullanıldığında önce buharlaştırılır, sonra işlem aynı şekilde devam eder.

Soğutma ve Reenjeksiyon: Türbin çıkışından gelen buhar soğutularak su haline dönüştürülür. Soğutulan bu su genellikle tekrar yeraltındaki rezervuara enjekte edilir. Bu enjeksiyon, rezervuar basıncının ve sıcaklığının korunmasına yardımcı olur ve sürdürülebilir üretimi sağlar.

Türkiye’den Örnekler ve Bölgesel Potansiyel

Türkiye, zengin jeotermal kaynaklarıyla dünya çapında önemli bir konuma sahiptir. Resmi verilere göre Türkiye, jeotermal kurulu güç bakımından Avrupa’da birinci, dünyada dördüncü sıradadır. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü verilerine göre ülkemizin görünür jeotermal ısı potansiyeli yaklaşık 40.000 MWt’dir; şu an bunun çok küçük bir kısmı elektrik üretimi için kullanılmaktadır. Aşağıdaki listede Türkiye’deki önemli jeotermal santrallerden bazıları verilmiştir:

Kızıldere (Denizli): Türkiye’nin ilk jeotermal enerji santralidir. 1970’lerde devreye alınan Kızıldere Santrali günümüzde yaklaşık 60 MWe kapasiteyle çalışmaktadır.

Germencik (Aydın): Yaklaşık 150 MWe kurulu güce sahip Türkiye’nin en yüksek kapasiteli jeotermal santrallerinden biridir.

Salavatlı (Kütahya): 2018’de devreye giren bu santral yaklaşık 40 MWe kapasitelidir ve bölgenin önemli enerji kaynaklarından biridir.

Afyon (Afyonkarahisar): Bölgesel ısıtma uygulamalarının yanında 25 MWe elektrik üreten bir santral bulunmaktadır.

Bu örnekler, Türkiye’de jeotermal enerjinin hem elektrik üretiminde hem de ısıtma uygulamalarında nasıl kullanıldığını göstermektedir. Jeotermal enerji yatırımları, fosil yakıt bağımlılığını azaltırken yerel ekonomiye katkıda bulunmakta ve enerji arz güvenliğine olumlu katkı sağlamaktadır.

Jeotermal enerji, güneş ve rüzgar gibi diğer yenilenebilir enerji çözümleriyle birlikte değerlendirildiğinde, enerji arz güvenliği ve sürdürülebilir kalkınma açısından bütüncül bir katkı sunar. Özellikle hibrit enerji santralleriyle jeotermalin güneş ve biyokütle gibi kaynaklarla entegre edilmesi, yıl boyunca kesintisiz ve verimli elektrik üretimini mümkün kılmaktadır. Böylece jeotermal enerji, Türkiye’nin enerji dönüşümünde kritik rol oynayan yenilenebilir enerji çözümlerinden biri olarak öne çıkar.