Sıcak Suların Oluşumu
Depremler ve volkanların yaygın olarak bulunduğu alanlar aynı zamanda sıcak su kaynaklarınında yaygın olarak oluştuğu alanlardır.
Yağışlarla yeryüzüne inen suların bir bölümünün yer altınasızmasıyla yeraltı suları oluşur.Yeraltında kaynayıp buharhaşan sıcak sular fay hatlarını takip ederek yeryüzüne ulaşır ve sıcak su kaynakları oluşur.
Sıcak su kaynakları temiz ve güvenilir enerji olan jeotermal enerjiyi oluşturmaktadır. Jeotermal enerji İzlanda,ABD,Yeni zerlandada elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır. Türkiyede ise Denizli-sarayköyde jeotermal santral bulunmaktadır.
Türkiye’de Sıcak Su Kaynaklarının Dağılışı
Türkiye kaplıca ve ılıca bakımından zengin bir ülkedir. Bursa, İnegöl, Yalova, Bolu, Haymana, Kızılcahamam, Sarıkaya, Erzurum, Sivas Balıklı Çermik, Afyon, Kütahya, Denizli çevresindeki kaplıca ve ılıcalar en ünlüleridir.
Kısaca Sıcak Suların Kullanım Alanları
1- Elektrik enerjisi üretimi
2- Konutların ısıtılması
3- Tuz eldesi
4- Yüzme havuzu ve turistik kullanım
5- Hayvan barınaklarının ısıtılması
6- Mantar yetiştiriciliği
7- Balık yetiştiriciliği
8- Kereste kurutulması
9- Buz eldesi
10- Organik maddelerin kurutulması
11- Kaplıcalarda
Sıcak Su Kaynaklarının Kullanım Alanları
İlk çağlardan yakın geçmişe kadar sadece sağlık amacıyla kullanılan jeotermal enerjiden günümüzde ya doğrudan kullanım, ya da başka enerji türlerine dönüştürülerek yararlanılmaktadır. 20. yüzyılın başına kadar sağlık ve yiyecekleri pişirme amacıyla yaralanılan jeotermal kaynakların kullanım alanları, gelişen teknolojiye bağlı olarak günümüzde çok yaygınlaşmış ve çeşitlenmiştir.
Düşük ve orta sıcaklıklı sahalardan üretilen jeotermal akışkan, bugünkü teknolojik ve ekonomik koşullar altında başta ısıtmacılık olmak üzere (Sera, Konut, Tarımsal kullanımlar), endüstride (Yiyecek Kurutulması, Kerestecilik, Kağıt ve Dokuma Sanayi, Dericilik ve Soğutma tesislerinde) ve kimyasal madde üretiminde (Borik Asit, Amonyum Bikarbonat, Ağır Su ve Akışkandaki CO2 den Kuru buz elde edilmesinde) kullanılmaktadır. Bunun yanında orta sıcaklıklı sahalardaki akışkandan da elektrik üretimi için teknolojiler geliştirilmiş ve kullanıma sunulmuştur. Yüksek sıcaklıklı sahalardan elde edilen akışkandan ise elektrik üretiminin yanı sıra entegre olarak diğer alanlarda da yararlanılmaktadır.
Isıtma :
Düşük sıcaklıklı jeotermal akışkanlar doğrudan ısıtmacılıkta kullanılmaktadır. Ayrıca, ısı pompaları (heat pumps) yardımıyla özellikle soğuk ülkelerde suların sıcaklığı 5 °C ‘ye düşünceye kadar akışkandan yararlanılabilmektedir. Jeotermal ısıtma kavramı kapsamında aşağıdaki değişik uygulamalar ilk akla gelenlerdir:
– 40 °C ‘den fazla sıcaklıktaki jeotermal akışkanlardan binaları ve kentleri merkezi sistemle ısıtmada ve de sıcak kullanma suyu olarak (İzlanda, Fransa, Japonya, Yeni Zelanda, Türkiye, B.D.T., Macaristan, Kanada, Çin, Meksika, Arjantin, Kuzey Avrupa Ülkeleri) yararlanma.
– Seraların ısıtılması ile turfanda sebzecilik, meyvecilik, çiçekçilik yapılmakta ve dünyadaki jeotermal doğrudan kullanım değerinin önemli bir bölümü sera ısıtma amaçlı kullanılmaktadır. Macaristan, İtalya, Türkiye, ABD, Japonya, Meksika, Doğu Avrupa Ülkeleri, Yeni Zelanda ve İzlanda’da 30 °C’ den fazla sıcaklıktaki akışkan kullanılarak seraların ısıtılması.
– Tropikal bitki (Japonya) ve balık (Japonya’da timsah yetiştiriciliği dahil) yetiştirilmesi (Filipinler, Çin, İzlanda).
– Tavuk ve hayvan çiftliklerinin ısıtılması ( Japonya, ABD, Yeni Zelanda, Macaristan, B.D.T ).
İzlanda ve Yeni Sibirya Adası’nda Uygulanan Cadde ısıtmasına bir örnek.
– Toprak, cadde, havaalanı pistlerinin (Sibirya, İzlanda) vb. Isıtılması
– Yüzme havuzu, termal tedavi ve diğer turistik tesislerdeki (İtalya, Japonya, ABD, İzlanda, Türkiye, Çin, Endonezya, Yeni Zelanda, Arjantin, Doğu Avrupa Ülkeleri, B.D.T) kullanım.
Endüstriyel Uygulamalar :
Jeotermal akışkanın endüstriyel uygulamaları çerçevesinde;
– Yiyeceklerin kurutulmasında (balık, yosun vb.) ve sterilize edilmesinde, konservecilikte (Japonya, ABD, İzlanda, Filipinler, Yeni Zelanda, Tayland),
– Kerestecilikte ve ağaç kaplama sanayiinde (Yeni Zelanda, Meksika, B.D.T),
– Kağıt (Yeni Zelanda, İzlanda, Japonya, Çin, B.D.T), dokuma ve boyamacılıkta (Yeni Zelanda, İzlanda, Çin ve B.D.T),
– Derilerin kurutulması ve işlenmesinde (Japonya vb.),
– Bira ve benzeri endüstrilerde mayalama ve damıtma (Japonya),
– Soğutma tesislerinde (İtalya, Meksika) ve
– Beton blok kurutulmasında (Meksika) yaygın kullanım söz konusudur.
Ayrıca bunlara;
– Soğutularak içme suyu olarak kullanım (Macaristan, B.D.T, Tunus, Cezayir ve Türkiye-Kütahya) ve
– Yıkama amaçlı olarak çamaşırhanelerde kullanım da (Japonya) ilave edilebilir.
Kimyasal Madde Üretimi :
-Jeotermal akışkan; borik asit, amonyum bikarbonat, ağır su (döteryum oksit:D2O), amonyum sülfat, potasyum klorür vb. kimyasal maddelerin elde edilmesinde (İtalya, ABD, Japonya,Filipinler,Meksika) ve
-Jeotermal akışkandaki CO2 ‘den kuru buz elde edilmesinde kullanılmaktadır
( ABD, Türkiye ).
Üretim Yöntemleri ve Teknolojileri
Jeotermal enerji olayında, üretim teknolojileri, yer ısısının yüzeysel akışkanlar ve sondajlar aracılığı ile yüzeye çıkartılması olayından sonraki tüm işlemlerdir. Başka bir anlatımla bu enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi ( dolaylı kullanım ) veya ısı enerjisi şeklinde doğrudan kullanımı ya da endüstri, sağlık ve turizm alanlarında yararlanılması amaçlı çok değişik teknolojiler söz konusudur. Üstelik bu yöntem ve teknolojilere her gün yenileri eklenmektedir.
Elektrik enerjisi üretimi :
Gerekli araştırmaları yapılmış olan bir jeotermal sahada açılan kuyulardan üretilen akışkan, seperatörlerde buhar ve su olarak ayrıştırıldıktan sonra buhar, türbinlere gönderilerek jeneratör aracılığı ile elektrik üretilir.
Jeotermal sistemler; buhar hakim ve su hakim sistemler olarak ikiye ayrılırlar. Santral kurulmasında, sahanın durumu da göz önüne alınarak, en ekonomik ve verimli teknolojiyi seçmek gereklidir.
Jeotermal Enerji ile Elektrik Üretimi
Isı enerjisi üretimi;
Jeotermal akışkanın kimyasal özelliğine bağlı olarak ısıtma sistemleri önemli farklılıklar göstermektedirler. Jeotermal akışkan, kimyasal özelliğine göre, problem yaratmayacaksa, ısıtılacak alanda radyatör ve uygun borular sistemi aracılığı ile dolaştırılarak doğrudan kullanılabilir. Ancak kullanılacak akışkan çok fazla çözelti içeriyorsa ve kimyasal açıdan problem yaratacak ise ( kabuklaşma, korozyon, vb. problemler ) akışkanın ısısı, ısı eşanjörleri aracılığı ile düşük kimyasal konsantrasyonlu suya (örneğin şehir şebekelerinde kullanılan su ) aktarılmakta ve bu, sorun yaratmayacak ısıtılmış su ile ısıtma sağlanmaktadır. Bu eşanjör sistemi ise kuyu başı ve kuyu içi eşanjörleri şeklinde, sahanın özelliğine göre değişik türde olabilmektedirler. Isıtma sistemlerinin verimliliği, sürekliliği veya başarısı teknolojisine uygun olarak kullanılmasına bağlıdır.
Yılın oniki ayında da ısıtma yapılan bu kent temiz havasını jeotermal enerjiye borçlu.
Doğrudan kullanılamayacak kadar kimyasal madde içeren ve eşanjörler yolu ile ısı enerjileri kullanılabilir temizlikteki şebeke suyuna aktarılmış olan jeotermal suların çevreyi kirletmemesi için ortamdan uzaklaştırılmaları gerekmektedir. Bu işlem değişik uygulamalar yolu ile gerçekleştirilebilir. Şöyle ki:
Isısı alınmış termal su, yeraltındaki termal rezervuarı ve yeraltı sularını etkilemeyecek bir biçimde ( soğutma veya kirletme ) tekrar yeraltına geri gönderilir ( reenjeksiyon ).
Denize yakın bölgelerde termal akışkanların kimyaları deniz suyu ile benzerlik gösterirler (örneğin İzmir-Çeşme). Bu tür bölgelerde enerjisi alınmış termal sular genelde denize bırakılırlar.
Çevresel Değerlendirme
Bilindiği gibi fosil yakıtlar yakılma olayından sonra ardında bir miktar katı ve gaz şeklinde artıklar bırakmaktadırlar. Bunlar herhangi bir şekilde değerlendirilemediği için atılmak zorundadırlar ve çevre kirliliğine neden olmaktadırlar. Yakıtlar olarak ele alındığında bölgelere göre değişiklik göstermekle beraber en önemli kirleticilerden biri olan CO2 çıkışı jeotermal akışkanlarda en düşük düzeydedir. Günümüzde, jeotermal ve diğer çevre dostu alternatif enerjilerin kullanımı sonucunda, fosil yakıtlarının tüketimlerinin neden olduğu, sera etkisi ve asit yağmuru gibi çevre kirlilikleri giderek azalmaktadır. Ancak arzu edilen düzeye gelebilmek için, çok daha fazla temiz enerjiye ihtiyaç vardır.
Jeotermal enerjiye dayalı modern jeotermal santrallerde CO2, NOx, SOx emisyonu çok daha düşük olup, özellikle merkezi ısıtma sistemlerinde bu değer sıfırdır.
Yeni kuşak modern jeotermal santrallerinde (Binary Cycle Sistem), yoğunlaşmayan gazları buharın içinden alıp, kullanılmış jeotermal akışkan ile birlikte yeraltına geri veren reenjeksiyon sistemleri vardır. Bu jeotermal santraller ile jeotermal ısıtma sistemleri tarafından dışarı hiç bir şey atılmaz. Bu özellikler jeotermal enerjinin kullanımı için oldukça olumlu bir etkendir.