İŞLETMEDE OLAN JEOTERMAL ENERJİ SANTRALLERİNDEN AÇIĞA ÇIKAN YOĞUŞMAYAN GAZLARDAN ELEKTRİK ÜRETİM POTANSİYELİ

Tablo 1'de ülkemizdeki jeotermal enerji santralleri ve yoğuşmayan gaz içerikleri farklı kaynaklardan derlenerek sunulmaktadır [2,14,15].

Tablo 1'de belirtilen jeotermal enerji santrallerinin çoğunluğu kaynak sıcaklığına bağlı olarak Binary tipinde olup üretilen akışkan içinde kütlece %1.5-3.4 oranında CO2 içerdikleri görülmektedir. Kızıldere-I ve Kızıldere-II ile Dora-I ve Dora-II santrallerinden açığa çıkan CO2 ticari yan ürün olarak kullanılmasına rağmen tablodaki diğer santrallerden açığa çıkan CO2 doğrudan atmosfere salınmaktadır.

Hâlihazırda işletmede olan ve inşaat aşaması devam eden bazı jeotermal enerji santrallerinde atmosfere salınan yoğuşmayan gazlardan elektrik enerjisi üretiminin nasıl ve ne kadar olacağına dair hesaplama sonuçları aşağıda belirtilmiştir. Şekil 7'de şematik olarak jeotermal akışkan içerisindeki yoğuşmayan gazların ayrıştırılması ve elektrik üretimine ait akış diyagramı sunulmaktadır. Şekil 7'e göre, binary santrallerde, yüksek basınçlı birincil buharlaştırıdan gelen jeotermal buhar ve yoğuşmayan gazlar separatör ve reboiler sisteminden geçirilir ve jeotermal buhar içinden yoğuşmayan gazlar ayrıştırılır. Sonrasında ayrıştırılan gazlar, atmosferik türbin ve jeneratör sistemi ile genleşerek elektrik üretimi gerçekleştirilir. Türbin çıkışındaki düşük sıcaklıklı çürük gazlar ise güvenli bölgede atmosfere salınmaktadır. Yapılan hesaplamalarda, Reboiler'deki basınç farkının 0.5 bara olacağı ayrıca türbinde adiyabatik ve izentropik genleşme prosesinin %85 türbin verimi ile gerçekleşeceği kabul edilmiştir. Hesaplamalarda reboiler ve separatör verimlilikleri ihmal edilmiş ve tüm yoğuşmayan gazların CO2 olacağı kabul edilmiştir. Ayrıca separatör-reboiler sistemi ile türbin genleşme prosesi hesaplamaları için EES (Engineering Equation Solver) yazılımı kullanılmıştır [16].

Buna göre Tablo 2'de bazı santraller için jeotermal akışkandan ayrıştırılan CO2 kullanılarak ne kadar ilave elektrik üretilebileceği belirtilmiştir. Hesaplama sonuçlarına göre, belirtilen şartlarda, farklı santraller için 533 kWe ile 1420 kWe aralığında ekstra güç elde edilmesi mümkün görünmektedir. CO2

türbininden elde edilebilecek brüt güç değeri öncelikli olarak jeotermal kaynağın sıcaklığına ve yoğuşmayan gaz içeriğine bağlı olarak değişmektedir. Kaynak sıcaklığı ve jeotermal akışkan içerisindeki gazların oranı, ayrıştırılarak elde edilen gazların genleştirilerek elektrik enerjisi üretilmesini doğru orantılı olarak etkilemektedir. Ayrıca, gelişen türbin teknolojileri ile çok kademeli ve daha verimli gaz türbinlerinin kullanımı sonucunda elde edilecek güç değerleri daha da artabilir.

Şekil 7. Jeotermal akışkan içindeki yoğuşmayan gazların ayrıştırılması ve elektrik üretimini gösteren

basitleştirilmiş akış diyagramı.

Tablo 2. Bazı jeotermal enerji santrallerinden ayrıştırılan yoğuşmayan gazlardan elde edilebilecek elektrik üretimi değerleri.

5. SONUÇLAR

Hazırlanan bu çalışma ile içeriğinde yüksek oranda yoğuşmayan gaz içeren jeotermal kaynaklardan ayrıştırılan gazların kullanım alanını çeşitlendirmek amacıyla, kullanılmayan ve atmosfere salınan yüksek sıcaklıklı gazlardan elektrik enerjisi üretimi konusu açıklanmaya çalışılmıştır. Bunun için öncelikli olarak ülkemizde ve Dünya'daki jeotermal kaynakların gaz içerikleri ve bu gazların hangi

alanlarda kullanıldığı araştırılmış ve güncel veriler paylaşılmıştır. Devam eden bölümlerde, jeotermal akışkandan ayrıştırılan gazlardan elektrik üretiminin planlandığı örnek projelerden bahsedildikten sonra ülkemizdeki bazı jeotermal enerji santrallerinden açığa çıkan gazlardan ne kadar elektrik üretilebileceğine dair hesaplama sonuçları paylaşılmıştır.

Yapılan hesaplamalara göre, örnek olarak ele alınan Ken-3 santrali gibi, daha yüksek sıcaklıklı ve daha fazla jeotermal akışkan ile çalışan binary santrallerde, ayrıştırılan gazlardan elde edilebilecek ilave güç değerleri de yüksek olmaktadır. Hesaplama sonuçları farklı jeotermal kaynak ve farklı santral teknolojilerine bağlı olarak, jeotermal kaynaktan ayrıştırılan gazlardan elde edilebilecek ilave güç değerleri 533 kWe ile 1420 kWe arasında olacağı hesaplanmıştır. Ayrıştırılan gazlardan elektrik enerjisi üretimini sağlayacak ilave sistemlerin maliyeti hakkında bir çalışma yapılmamış olup bu aşamada sadece elde edilebilecek ilave güç değerlerinin ne kadar olabileceği yönünde hesaplamalar gerçekleştirilmiştir.

Ülkemizde ve Dünya'da henüz uygulanmamasına rağmen jeotermal santrallerden açığa çıkan yüksek orandaki gazlardan elektrik üretiminin gerçekleştirilmesi ile elde edilebilecek ilave güçler ve ayrıca uygulanabilecek farklı prosesler ile jeotermal santrallerden kaynaklı yüksek orandaki karbon salınımlarını azaltacak alternatif bir çözüm olabileceği çalışma amacı olarak öne sürülmektedir.

5. KAYNAKLAR

[1] Aksoy, N. 2014. "Power generation from geothermal resources in Turkey". Renewable Energy, 68: 595–601.

[2] Aksoy, N., Gök,Ç., Mutlu,H., Kılınç, G. 2015."CO2 emission from geothermal power plants in Turkey", Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April 2015. [3] Bloomfield, K.K, ve Moore, J.N., 1999. "Production of Greenhouse Gases from Geothermal Power Plants". Geothermal Resource Council Transactions, v.23, 221-223.

[4] Bloomfield, K.K, Moore, J.N., and Neilson, R.N., 2003. “Geothermal Energy ReducesGreenhouse Gases”. Geothermal Resources Council Bulletin 32, 77-79, 2003.

[5] Bertani, R., Thain, I. 2002. "Geothermal power generating plant CO2 emission survey". IGA News 49, 1–3, 2002.

[6] Armannsson, H., 2003. "CO2 emissions from Geothermal Plants". International Geothermal Conference, Reykajavik, Sept. 2003.

[7] Alison Holm, Dan Jennejohn, and Leslie Blodgett. 2012. "Geothermal Energy and Greenhouse Gas Emissions" GEA, Nov.2012, 9-10.

[8] Aksoy, N. 2013. " Jeotermal Kaynaklı Elektrik Üretimi". 11. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, 17-20 Nisan, 2013.

[9] Öngür, T., 2016. "Umurlu Ruhsat Alanı Kuzey Batı Kesiminde Birinci JES Üretim Alanında Doğal CO2 Akı Ölçümleri ve Doğal CO2 Boşalım Değerlendirme Çalışması", Şubat 2016, 14-15, (yayınlanmamış rapor).

[10] Yıldırım, N., Gokcen, G., 2015." Thermodynamic Performance of Single-Flash Geothermal Power Plants from the Point of View of Noncondensable Gas Removal Systems", Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, 19-25 April, 2015.

[11] Baldacci, A., Dupont, R., Piemonte, C., 1999." Electricity Generation from NCG (non-condensable gases) Expansion in Latera Geothermal Plant, Latium, Italy", Bulletin d'Hydrogeologie No 17, Cenrre D'Hydrogeologie, Universite de Neuchatel, 1999.

[12] Bjelovar Heat and Mass Balance Sheet, 2015, Atlas Copco.

[13] Annex 05B, Preliminary PFD ORC Process Flow Diagram, 2016, Exergy.

[14] Ecofys, EY, Metu, 2016. " Türkiye'de Doğal Kaynaklar Bazlı CO2'in Ticari Amaçlar için Kullanılmasının Değerlendirilmesi", EBRD- Pluto programı.

[15] http://lisans.epdk.org.tr/, download date: 25.02.2017

ÖZGEÇMİŞ

Hilal KIVANÇ ATEŞ

1983 Edirne doğumludur. 2005 yılında İTÜ Petrol ve Doğal Gaz Müh. lisans programını ve 2010 yılında İTÜ Enerji Bilimi ve Teknoloji ABD yüksek lisans programını tamamlamıştır. Mezun olduktan sonra Fiogaz San. Tic. A.Ş firmasında yurt dışı satın alma ve proje mühendisi olarak; 2006-2012 yılları arasında Zorlu Enerji Grubu’nda kıdemli proje uzmanı olarak çalışmıştır. Halen NTU Jeotermal Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şti’de çalışmaktadır.

Umran SERPEN

1945 İzmir doğumludur. 1967 yılında İTÜ Petrol Müh. Böl.’den mezun olduktan sonra 1974 yılına kadar TPAO ve MTA’da petrol ve jeotermal sahalarda çalışmıştır. 1974 yılından 1987 yılına kadar Electroconsult adlı bir İtalyan mühendislik ve danışmanlık şirketinde El Salvador, Guatemala, Meksika, Nikaragua, Kosta Rika, Arjantin, Sili, Etiyopya, Kenya, Filipinler, Rusya ve İtalya gibi ülkelerdeki jeotermal projelerin çeşitli aşamalarında danışmanlık yapmıştır. 1987-2012 yılları arasında İTÜ Petrol ve Doğal Gaz Müh. Böl.’de Öğr. Gör. Doç. Dr. olarak çalışmış halen NTU Jeotermal Danışmanlık San. Tic. Ltd. Şti.’de çalışmaktadır.

TESKON 2017 / JEOTERMAL ENERJİ SEMİNERİ

MMO bu yayındaki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan, teknik bilgi ve basım hatalarından sorumlu değildir.

JEOTERMAL ENERJİ UYGULAMALARINDA