Jeotermal Enerji

Jeotermal Enerji

1. Tanım ve Kapsam

Jeotermal enerji teknik olarak, yer kabuğunun derinliklerinde birikmiş olan magma kaynaklı ısı enerjisini ifade etmektedir. Günlük dilde ise jeotermal enerji terimi, bünyesinde çözünmüş çeşitli kimyasallar ve gazlar barındıran, doğal kaynaklar veya sondaj kuyuları vasıtasıyla söz konusu ısı enerjisini yeryüzüne taşıyan sıcak su ve su buharı anlamında kullanılmaktadır.

Jeotermal kaynakların ekonomik değeri öncelikli olarak taşıdıkları ısı enerjisinden kaynaklanmaktadır. Sıcak su ve buhar formundaki jeotermal kaynakların kullanım alanları, sıcaklık değerlerine bağlı olarak önemli ölçüde değişkenlik göstermektedir. Düşük sıcaklık değerlerine sahip kaynaklar esas itibariyle termal turizm ve ısınma amaçlı (konut, sera vb.) olarak değerlendirilirken, yüksek sıcaklık değerine sahip kaynaklar elektrik üretimi açısından çok önemli bir değere sahiptir. Jeotermal enerjinin elektrik üretimi amacıyla kullanımı, gelişen teknoloji ve artan çevre duyarlılığına bağlı olarak son yıllarda giderek daha fazla önem kazanmaktadır.

Jeotermal kaynakların bünyelerinde yer alan çözünmüş kimyasallar ve gazlar, bu kaynakları ekonomik açıdan değerli kılan bir diğer unsuru oluşturmaktadır. Özellikle lityum tuzları ve karbondioksit üretimi konusunda, jeotermal kaynaklar özel bir yere sahiptir. Bunun yanı sıra son yıllarda elektrik üretimi, sera ve konut ısıtma ve kimyasal madde üretiminin tümünü kapsayan entegre projeler giderek daha fazla önem kazanmaktadır.

Bu raporda jeotermal enerji alt sektörü, jeotermal kaynakların aranması ve üretimine ilişkin faaliyetleri kapsayacak bir çerçevede ele alınmıştır. Buna karşılık, jeotermal akışkanın (sıcak su ve su buharı) üretimi ile kullanımının eşzamanlı olması ve çoğunlukla üretim ve kullanım arasındaki sınır tespitinin güçlüğü nedeniyle jeotermal kaynakların kullanım/tüketim boyutuna da inceleme kapsamında yer verilmiştir. Bu kapsamda ısıl amaçlı kullanıma ilişkin büyüklükler MWt, elektrik üretimine yönelik büyüklükler ise MWe cinsinden ifade edilmiştir. Türkiye jeotermal kaynaklar haritası Şekil 1’de verilmiştir.

2. Jeotermal Kaynaklar ve Ekonomik Önemi

Jeotermal akışkanların (sıcak su ve buhar) ekonomik önemi öncelikli olarak taşıdıkları ısıl enerjiden, ikinci olarak da kimyasal içeriklerinden kaynaklanmaktadır. Isı enerjisi kaynaklı kullanımlar esas itibariyle termal turizm, mekan ısıtma ve elektrik üretimine yöneliktir. Her durumda geçerli olmamakla birlikte, jeotermal akışkanlar başta karbondioksit ve lityum tuzları olmak üzere belirli kimyasalların ana üretim kaynakları durumundadır. Bazı durumlarda bir kaynak yalnızca bir yönü ile değerlendirilebilirken, özellikle buhar ağırlıklı, yüksek sıcaklık değerlerine ve kimyasal madde içeriğine sahip kaynakların entegre projeler kapsamında değerlendirilmesi projenin ekonomik değerini önemli düzeyde artırabilmektedir. Jeotermal kaynaklardan yararlanma yöntemleri aşağıda kısaca özetlenmiştir.

a)Sağlık ve Turizm

Jeotermal kaynakların kimyasal kompozisyonlarına bağlı olarak çeşitli hastalıkların tedavisinde yararlı oldukları çok eski çağlardan beri bilinmektedir. Yapılan arkeolojik çalışmalar, yaklaşık 10 bin yıldan bu yana insanların termal sulardan tedavi amaçlı olarak yararlandığını ortaya koymaktadır. Ancak, söz konusu yararlanma yönteminin insanlık tarihi kadar eski bir geçmişe sahip olduğunu söylemek

Şekil 1: Türkiye Jeotermal Kaynaklar Haritası (MTA 2017)

herhalde yanlış olmayacaktır. Tedavi edici özelliklerinin yanı sıra, kaplıcalar son yıllarda önemli tatil mekanları haline gelmiş ve bu durum termal turizm olarak da adlandırılan yeni bir turizm faaliyetinin doğmasına yol açmıştır. Almanya ve Macaristan’ı yılda 12 milyon, Rusya’yı 8 milyon, Fransa’yı 1 milyon ve İsviçre’yi 800 bin kişinin ziyaret ettiğine ilişkin istatistik konunun ekonomik boyutu hakkında önemli ölçüde fikir vermektedir. 126 Milyon nüfuslu Japonya’nın sadece Beppu şehri, termal turizm kapsamında her yıl yaklaşık 13 milyon kişiyi çekmektedir.

Termal turizm son yıllarda Türkiye’de önemli bir gelişme göstermiştir. Birçok bölgede, birbiri ardına yüksek hizmet standardına sahip termal tesisler hizmete açılmıştır. Kaynak zenginliği açısından dünyada ilk 7 ülke arasında yer alan Türkiye’nin termal suları, hem debi ve sıcaklıkları hem de çeşitli fiziksel ve kimyasal özellikleri ile Avrupa’daki termal sulardan daha üstün nitelikler taşımaktadır. Ülkemizde debileri 2-500 lt/sn arasında değişen kaynaklar bulunmaktadır. Türkiye’de, 350 adet kaplıcadan yılda 16 Milyon kişi birçok hastalığın tedavisi için ve rehabilitasyon ile dinlenme (tatil) amaçlı olarak faydalanmaktadır.

b)Mekan Isıtma

Kaynağa fazla uzak olmayan yerleşim yerlerinde merkezi ısıtma sistemlerinin tesis edilmesi bakımından jeotermal kaynaklar, ısı ve debi değerlerine bağlı olarak büyük öneme sahip olabilmektedir. Bu konudaki ilk önemli uygulamanın İzlanda’da gerçekleştirildiği bilinmektedir. 1930’lu yıllarda İzlanda’nın başkenti Reykjavik kentinde jeotermal enerjiye dayalı ısıtma projesi bu alandaki ilk ve en önemli örneklerden birisini teşkil etmektedir.

Jeotermal akışkanın kimyasal özelliğine bağlı olarak ısıtma sistemleri önemli farklılıklar göstermektedir. Kuyu içi ve kuyu dışı eşanjör uygulamaları ile jeotermal akışkanın ısısının temiz suya aktarılması ve ısıtma sisteminde temiz suyun dolaştırılmasını esas alan uygulamalar, kabuklaşmaya karşı inhibitör destekli çözümler ile jeotermal enerjiye dayalı ısıtma sistemlerinin ekonomisine önemli ölçüde katkı sağlayabilmektedir.

Dünyadaki uygulamaların yanı sıra, Türkiye’de bu alanda da birçok başarılı proje gerçekleştirilmiş durumdadır. Son yıllarda doğal gaz rekabeti bu alandaki gelişmeyi bir ölçüde frenlemiş olmakla birlikte, ülkemizde hala önemli bir potansiyelin mevcut olduğu konusunda kuşku yoktur. Söz konusu potansiyelden yeterince yararlanılabilmesi durumunda bunun Türkiye’nin enerji sorununun çözümüne anlamlı düzeyde katkı yapacağı öngörülmektedir.

c) Elektrik Üretimi

Jeotermal enerjiden elektrik üretimi son yıllarda giderek önem kazanmaktadır. Fosil yakıtlar öngörülebilir bir gelecekte tükeneceğinden, jeotermal enerjiye yönelişin arkasındaki önemli itici unsurlardan birisini oluşturmaktadır. Jeotermal enerjiye dayalı elektrik üretim tesislerinin ekonomisi kaynağın niteliği ile yakından ilgilidir. Jeotermal sistemler buhar hakim ve su hakim sistemler olarak ikiye ayrılmakta olup, bir projenin geliştirilmesi sürecinde sahanın durumu da göz önüne alınarak, en ekonomik ve verimli teknolojinin seçilmesi gerekmektedir.

Denizli- Kızıldere sahasında MTA tarafından ortaya çıkarılan jeotermal akışkanlardan enerji üretimine yönelik tesis edilen 15MW teorik kurulu güce sahip ancak, fiili kurulu gücü 12 MW düzeyindeki jeotermal enerji santrali uzun yıllar Türkiye’nin bu alandaki tek tesisi iken özellikle 5686 sayılı Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanununun yürürlüğe girmesi sonrasında bu alanda hızlı bir gelişme gerçekleşmiş ve Türkiye’nin jeotermal enerjiye dayalı kurulu gücü 1085,7 MWe düzeyine ulaşmıştır. Bu alandaki gelişmenin önümüzdeki yıllarda hızlanarak artmaya devam edeceği öngörülmektedir.

d)Tarımsal Kullanım

Jeotermal enerjinin tarımsal amaçlı kullanımı konusunda seracılık, gıda kurutma ve balık çiftlikleri en ön sırada yer almaktadır. Tarımsal uygulama alanı ve jeotermal kaynağın yakın olduğu durumlarda, akışkanın ısısı, söz konusu uygulamaların ısı ihtiyacının karşılanması açısından önemli avantajlar sunmaktadır.

Halen dünyada 12 bin dönüm, Türkiye’de ise yaklaşık 3,5 bin dönüm, jeotermal enerji ile ısıtılan sera bulunmaktadır. 2015 yılı itibariyle Türkiye jeotermal enerji ile sera ısıtma konusunda dünya lideri olmuştur. İzmir-Dikili’de 880, Manisa-Salihli’de 250, Kütahya Simav’da 310, Denizli-Kızıldere’de 153, Şanlıurfa-Karaali’de 424 ve diğer bölgelerde ise 885 dönüm sera alanı jeotermal enerji ile ısıtılmaktadır. Bu alandaki gelişmenin hızlanarak devam edeceği öngörülmektedir.

Bilindiği gibi karides, levrek-sarı levrek, çupra, tilapia (çupra türü), yayın, sazan, kedi balığı, istiridye vb. gibi birçok balık türü ve deniz ürünü, kültür balıkçılığı yöntemi ile üretilebilmektedir. Jeotermal enerji bu uygulamada üretimin 12 ay boyunca sürdürülebilmesinde gerekli ısının temin edilmesi için devreye girmektedir. Jeotermal balıkçılık sayesinde uygun sıcaklık ortamı ile deniz ürünlerinin büyüme oranlarında %50-%100 oranlarında artış sağlanmaktadır. Örnek olarak, yayın balığı 17-24°C (4-6 ay), alabalık 12-18°C (4-6 ay), karides 26-30°C (6-9 ay), yılan balığı 27-30°C (6 ay), tilapia (çupra) 22-30° (6 ay), pangasius (30°C) vb. Jeotermal suyun kimyasının uygun olduğu durumlarda akışkan doğrudan yetişme ortamına verilebilmektedir.

e)Kimyasal Üretimi

Jeotermal akışkandan ticari değeri olan CO2, KCl, LiCl, silisyum, çinko, lityum, magnezyum, manganez, bor, tungsten, sezyum, rubidyum, potasyum, kurşun, bakır, gümüş, baryum, stronsiyum vb. bileşik ve minerallerinin üretilmesi mümkündür. Debisi 415 litre/saniye, sıcaklığı 250 °C düzeyinde olan bir jeotermal akışkandan (çözünmüş madde miktarı>10 gram/litre olmak koşuluyla) elde edilebilecek elektrik üretim geliri 2-5 milyon dolar, ısı enerjisi geliri 16-34 milyon dolar iken, kimyasal madde üretiminden elde edilebilecek gelir 50 milyon dolar olarak hesaplanmaktadır (Edward Wahl, 1977’den uyarlanmıştır). ABD’de Salton Sea jeotermal alanında Simbol Materials şirketi 2011 yılında Lityum, Manganez, Çinko üretim tesisi kurmuştur. Bunlara ilave olarak, jeotermal akışkanın sıvı hidrojen üretiminde kullanılmasına yönelik uygulamalar da son yıllarda dikkat çekmeye başlamıştır. 24 Nisan 2003’de Shell ve belediye işbirliği ile dünyanın ilk hidrojen gaz istasyonu Reykjavik-İzlanda’da açılmıştır.

Ülkemizde 1986 yılından buyana Denizli-Sarayköy jeotermal elektrik santralinden yan ürün olarak karbondioksit (CO2) elde edilmekte ve tesiste sıvı karbondioksit ve kuru buz üretimi gerçekleştirilmektedir. Ayrıca Aydın-Salavatlı’da jeotermal elektrik santraline entegre olarak sıvı CO2 üretimi yapılmaktadır. Yılda 160.000 ton civarında üretimi ile bu tesis, Türkiye’nin sıvı karbondioksit ihtiyacının (meşrubat üretimi) %50’sini karşılamaktadır.

3. Türkiye'de Jeotermal Enerji Alt Sektörünün Görünümü

Türkiye, dünyanın önemli jeotermal enerji kuşaklarından birisi olan Alp-Himalaya kuşağı üzerinde yer almaktadır. MTA tarafından yapılan ve halen resmi veri olarak kabul edilen çalışmaya göre, Türkiye’nin muhtemel teorik jeotermal ısı potansiyeli 31.500 MWt düzeyindedir. Son yapılan çalışmalar ile söz konusu potansiyelin 60.000 MWt seviyesine ulaşabileceği düşünülmektedir.

Söz konusu potansiyelin öneminin anlaşılabilmesi bakımından aşağıdaki değerler, önemli ölçüde fikir vermektedir. Buna göre 60.000 MWt düzeyindeki ısı potansiyeli;

7,5 milyon konutun veya 300 bin dönüm seranın ısınma ihtiyacına, 1 milyonun üzerinde kaplıca yatak kapasitesine,

60 milyar m³/yıl doğalgaza eş değer bir büyüklüğü ifade etmektedir.

Ancak, Türkiye’nin jeotermal enerji potansiyelinin büyük bir bölümünü düşük ve orta sıcaklık değerlerine sahip alanlar oluşturmaktadır. Elektrik üretimine uygun, yüksek sıcaklık değerlerine sahip alanlar nispeten kısıtlı durumdadır. Yapılan araştırmalar, Türkiye’nin jeotermal kaynaklara dayalı güç potansiyelinin 2.000 MWe, üretim potansiyelinin ise 16 milyar kWh/yıl düzeyinde olduğunu ortaya koymaktadır. Mevcut piyasa koşullarında, toplam jeotermal potansiyelimizin (2.000 MWe hidrotermal, 60.000 MWt) elektrik üretimi, şehir ısıtma, soğutma, sera ısıtma, termal tesis ısıtma, kaplıca kullanımı, kimyasal madde üretimi vb uygulamalarla tam değerlendirilmesi durumunda yıllık 80 milyar dolar düzeyinde net yurtiçi katma değer yaratılacağı hesaplanmaktadır.

Son yıllarda, Geliştirilmiş veya Tasarlanmış Jeotermal Sitemler (Enhanced Geothermal System; Engineered Geothermal System- EGS) olarak isimlendirilen ve akışkan içermeyen jeotermal kaynaklardan (kızgın kuru kaya) enerji üretimi konusu, bütün dünyada giderek önem kazanmaktadır. Söz konusu alandaki çalışmaların jeotermal enerji potansiyelinde çok büyük bir artış yaratacağı öngörülmekte ve bu yöndeki çalışmalar birçok ülkede özel teşviklerle desteklenmektedir. Türkiye Jeotermal Enerji Derneği tarafından geçekleştirilen bir çalışmada, Türkiye’nin EGS teknik potansiyeli 250.000 MWe, 15 yıl içerisinde yararlanılabilir potansiyel ise 25.000 MWe olarak hesaplanmış olup, garantili fiyat desteğine ihtiyaç olduğu ifade edilmektedir.

Belirtilen değerlerle jeotermal enerji potansiyeli açısından dünyada yedinci sırada yer alan Türkiye, söz konusu potansiyel ile toplam elektrik enerjisi ihtiyacının %5’ini, ısı enerjisi ihtiyacının ise %30’unu karşılayabilecek olanağa sahiptir. Söz konusu değerlerin ağırlıklı ortalaması alındığında Türkiye’nin enerji (elektrik+ısı enerjisi) ihtiyacının %14’ünün jeotermal kaynaklardan karşılanabilmesinin mümkün olduğu anlaşılmaktadır.

Buna karşılık Türkiye’nin sahip olduğu potansiyelden yeterince yararlanabildiğini ileri sürebilmek güçtür. Haziran 2012 itibariyle, Türkiye’nin sahip olduğu jeotermal enerji potansiyelinin, büyük çoğunluğu konut ve sera ısıtması ve termal turizm uygulamalarına ait olmak üzere, ancak %12’si değerlendirilebilmektedir. Ancak son yıllarda bu alanda gelişme hızında önemli bir artış olduğu da açıktır. 1995 yılında, elektrik dışı uygulamalarda (jeotermal ısı ve kaplıca) Türkiye, dünyada 11’inci sırada yer alırken, 2016 yılında sıralamadaki yeri 4-5’incilik düzeyine yükselmiştir. Gelişmenin en dikkat çekici olduğu alanların başında ise jeotermal enerjiye dayalı elektrik üretimi gelmektedir. Uzun bir süre 10 MWe düzeyinde sabit kalan fiili üretim kapasitesi 2016 yılsonu itibariyle 860 MWe seviyesine ulaşmıştır. 2018 yılında jeotermal enerjiye dayalı kurulu güç değerinin 1100 MWe düzeyini geçeceği öngörülmektedir. Bunun yanı sıra jeotermal kaynaklardan CO2 üretimi 271.000 ton/yıl seviyesine ulaşmış durumdadır. Tablo 1 jeotermal enerji potansiyelinin değerlendirilmesi hususunda Türkiye’deki son durumu özetlemektedir. Tablo 1’den da görüleceği gibi, merkezi ısıtma uygulamaları Türkiye’de jeotermal enerjinin değerlendirilmesi bakımından özel bir yere sahiptir. Tablo 2’de merkezi ısıtma projelerinin uygulama durumu ayrıntılı şekilde verilmiştir.

Mevcut durumda jeotermal enerjinin elektrik üretimi, jeotermal merkezi ısıtma, karbondioksit üretimi, termal turizm ve diğer uygulamalar vasıtasıyla Türkiye ekonomisine yaklaşık 10 Milyar TL düzeyinde katkı yaptığı hesaplanmaktadır. Ayrıca sektörel istihdam toplam olarak 40.000 kişi düzeyindedir. Mevcut tüm jeotermal uygulamalarının doğal gaz eşdeğeri cinsinden parasal değeri yıllık bazda 2,2 Milyar TL olarak tespit edilmektedir.

Türkiye Jeotermal Derneği tarafından gerçekleştirilen bir çalışmanın sonuçlarına göre, Türkiye’de jeotermal enerjiye dayalı olarak merkezi ısıtma projesi uygulanabilecek potansiyel alanlar ve ısıtılabilecek yaklaşık konut sayıları Tablo 3’de gösterilmiştir.

Son dönemlerde jeotermal enerjiye ilişkin yaşanan gelişmelerin başında, uzun yıllardan beri devam eden çabaların sonucu olarak jeotermal enerji kaynaklarının aranması, işletilmesi ile ilgili hususları düzenleyen bir yasanın yürürlüğe girmesi yer almaktadır. 13 Haziran 2007 tarihli Resmi Gazetede yayınlanarak yürürlüğe giren 03.06.2007 tarih ve 5686 Sayılı “Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanunu” bu alandaki yasal boşluğu doldurmuş ve jeotermal kaynakların geliştirilmesine yönelik çalışmaların ivme kazanması sonucunu doğurmuştur.

Tablo 1: Türkiye’de Jeotermal Enerji Kaynaklarının Değerlendirilme Durumu

Kaynak: MTA

Tablo 2: Jeotermal Enerjiye Dayalı Merkezi Isıtma Uygulamaları

Kaynak: MTA

Tablo 3: Jeotermal Merkezi Isıtma Projesi Uygulanabilecek Potansiyel Alanlar

Kaynak: MTA

Bunu ilave olarak, MTA Genel Müdürlüğü tarafından Batı Anadolu Bölgesindeki bilinen jeotermal alanların geliştirilmesi amacıyla uygulamaya konulan sondaj programı, bu bölgedeki birçok sahanın potansiyelinin ortaya çıkartılmasını ve büyük çoğunluğuyla elektrik üretimi amacıyla değerlendirilmesini sağlamıştır. MTA Genel Müdürlüğü son dönemlerde daha çok bilinmeyen ve keşfedilmemiş yeni alanlarda çalışma yaparak yeni sahaların ortaya çıkarılmasını sağlamıştır.

On Birinci Plan döneminde (2019-2023) jeotermal enerji kaynaklarının geliştirilmesi ve değerlendirilmesi sürecinin hızlanarak devam edeceği öngörülmektedir. Bu kapsamda öngörülen gelişmeler ve söz konusu gelişmelerin sağlanabilmesi için ihtiyaç duyulan yatırım miktarları Tablo 4’de özetlenmiştir.

Tablo 4: On Birinci Plan Dönemi Jeotermal Enerji Hedefleri ve Yatırım İhtiyaçları

Kaynak: JESDER

Kaynak:Madencilik Politikaları ÖzeI İhtisas Komisyonu Raporu 

Resim :ipsgroupbv. com