JEOTERMAL ENERJİ SÜRDÜRÜLEBİLİR BİR ENERJİ KAYNAĞIDIR

Şubat 2011 2011

• JEOTERMAL ENERJİ

SÜRDÜRÜLEBİLİR BİR ENERJİ

KAYNAĞIDIR

JEOTERMAL ENERJİ NEDİR?

Jeotermal kaynak kısaca yer ısısıdır

jeo = yer termal = ısı jeotermal =yer ısısı

Global Geothermal Sites

http://www.deutsches-museum.de/ausstell/dauer/umwelt/img/geothe.jpg

.

(Ateş Halkası)

"Ring of Fire”

http://www.freeenergynews.com/Directory/Geothermal/

Methods of Heat Extraction

http://www.geothermal.ch/eng/vision.html

Bir jeotermal sistem 4 temel elemandan oluşmuştur:

* ısı kaynağı,

* rezervuar,

* ısıyı derinden yüzeye taşıyan jeotermal akışkan

* beslenme alanı.

Jeotermal aramaların hedefi de başlıca bu 4 temel elemanı ortaya koymaktır

Araştırmaların özeti

• Uzaktan algılama, uydu görüntüleri

• Volkanolojik araştırmalar

• Jeoloji ve yapısal jeoloji çalışmaları

• Hidrojeokimya çalışmaları

• Jeofizik araştırmalar

• Sıcaklık gradyan ölçüm kuyuları

Ekonomik olarak

işletilebilecek bir jeotermal rezervuarın ulaşılabilecek bir derinlikte olması

gerekir.

1-3 km derinlik.

Bir üretim kuyusunun yeterince akışkan

üretebilmesi için geçirimli bir zona ulaşması gereklidir, genelde çatlaklı ya da fay tarafından etkilenmiş bir zon olmalıdır

103 101 (12A)

10 2 11 3

S

K

R

Q

5 00m 400 300 200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 -600 -700 -800

20 0 100

200 200

300 300

100

22 8 233

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1. Rezervuar

2. Rezervuar

Çamurtaşı Anglomera Andezit, tüf Andezit Anglomera Yeşil tüf Granodiyorit

Jeofizikle bulunan fay

Chinoke-dale Okunoin-dale

0 10 0 20 0 m

Jeotermal rezervuarların litolojileri çok çeşitlidir,

Örneğin; kireçtaşı, şeyl,

volkanik kayaçlar ve granit

Jeotermal bir araştırmada

öncelikle tüm ısı akısı verileri

haritalanır ve yüksek anomalili

yerler belirlenir

Jeotermal enerji aramaları

sürekli devam eden aramalardır.

Jeotermal enerji aramalarını

1. ARAMA-GELİŞTİRME AŞAMASINDA

2. FİZİBİLİTE

3. İŞLETME AŞAMASINDA

* ENERJİ

* DOĞRUDAN KULLANIM

* TERMAL TURİZM sürdürmek gerekir.

Jeotermal araştırmaların safhaları;

Jeotermal aramalar

Jeoloji-jeofizik

 Jeotermal sondaj

 Jeotermal santral tasarımı

 Saha geliştirme

 Üretim-Reenjeksiyon

sondajları

Ön fizibilite safhasında:

Detay jeofizik yöntemler uygulanır,

Slim Hole sondajları açılır, (+300 m)

Çevresel etki değerlendirmeleri

Derin arama sondajları açılır,

Su kimyası çalışmaları yapılır,

Üretim potansiyeli hesabı

Ön fizibilite raporunun hazırlanması

Fizibilite safhasında:

Çevresel etki değerlendirmesi

Üretim/Reenjeksiyon kuyularının açılması

Akışkanlarda kimyasal analiz ve değerlendirmeler

Kuyu testleri ve kuyu logları

Üretim potansiyeli yönetimi (reservoir modeling)

Santral tasarımı

Fizibilite raporu

Detay tasarım ve konstruksiyon:

* Sondaj lokasyonlarının hazırlanması

* Üretim/reenjeksiyon kuyularının açılması

* Altyapı ve inşaat işleri

* Santralin detay tasarımı ve buhar sisteminin tasarımı

* İletim hatlarının tasarımı ve inşaatı

* Santral inşaatı

JEOTERMAL ARAMA

Mevcut verilerin değerlendirmesi

Jeoloji haritalama, Yapısal Jeoloji, stratigrafi ve termal belirteçlerin haritalanması

Jeofizik yöntemler (rezistivite, gravite, sismik ve manyetik)

Jeokimyasal araştırmalar, jeotermometre, korozyon- kabuklaşma

CBS oluşturulması

Jeotermal veri tabanı ve veri yönetimi

Kavramsal model

B. Uzay görüntüleri ve hava fotoğrafları üzerinde çalışmalar yapmak

1. Çizgisellikler 4. Yapısal unsurlar/ögeler 2. Litolojik

farklılıklar

5. Alterasyon alanları

3. Isıya

yorumlanabilecek görünümler

6. Bölgenin

genelleştirilmiş su bölüm alanları (havza sınırları)

Google Earth yazılımı

Kuyu lokasyonu ve kuyu tasarımı

Kuyu lokasyonu jeolojisi ve kuyu takibi

Karot programı ve log hazırlama

Kuyu testleri

Fizibilite çalışmaları için jeotermal kaynak değerlendirme

Jeotermal rezervuar yönetimi

Jeotermal rezervuar modellemesi (istatistiksel, lumped, dağıtılmış ve çok fazlı)

Jeotermal rezervuar gözlemi

Yüzey ve yeraltı suyu modelleri

Çevresel modelleme

Yeraltı ısı depolama araştırmaları

Jeolojik haritalama, yapısal ve stratigrafik çalışmalar, termal belirteçler, Jeoloji çalışmaları

jeotermal alanın uygun ölçekte detaylı jeolojisi çıkartılır,

Litolojik olarak alanda yüzeylenen birimler haritalanır,

alanın yapısal jeoloji özellikleri incelenmesi

Hidrojeoloji çalışmaları;

birimlerin hidrojeolojik özellikleri,

jeotermal sistemi oluşturan rezeruar kayaç (akifer)

örtü kayaçlar belirlenir,

alanda suyun akım yönü ve seviyesinin belirlenir

hidrojeokimyasal çalışmalar

Jeotermal suyun geçirdiği hidrojeokimyasal süreçler ortaya konur

alandaki soğuk sular ile ilişkisi araştırılır,

Termal suyun kabuklaşma ve korozyon özelliklerinin ortaya konulur,

Rezervuarda kirliliğe neden olabilecek parametreler izlenir,

Beslenme alanı, suyun yaşı, kökeni ve

dolaşım sistemi hakkında bilgi edinilir

Jeotermal aramalarda kullanılan başlıca jeofizik ölçümler;

Gravite Yer altı yapılarının yer çekimi özelliğini inceler.

Manyetik Yer altı yapılarının manyetik özelliklerini inceler.

Sismoloji Depremlerin özelliklerini ve yerin derinliklerini inceler.

Sismik Yer altı yapılarının sismik hız değişimlerini inceler.

Elektrik Yer altı yapılarının elektrik iletkenlik özelliklerini inceler.

Elektromanyetik Yer altı yapılarının elektrik iletkenlik ve elektromanyetik özelliklerini inceler.

Radyometrik ve Jeotermik Yer altının radyoaktif ve sıcaklık özelliklerini inceler

Kuyu Logları Sondaj kuyularında yapılan yer çekimi, manyetik, radyometri, elektrik vb. jeofizik yöntemlerdir.

Elektrik yöntemleri

Jeotermal araştırmalarda çok sayıda elektrik yöntemleri kullanılmaktadır.

Temel ilke sıcaklığın kayacın elektriksel özelliklerini etkilemesidir.

Kayaçların iletkenliği sıcaklığın yanı sıra su içeriğinin veya çözülmüş katı madde miktarının artmasıyla da artar.

Her iki fenomen de bazen jeotermal aktivite ile ilgilidir. Bu nedenle normal sıcaklıktaki bir rezervuarı sıcak su içerdiğinde daha iletken olarak görürüz.

Jeokimyasal çalışmalar ve analizler, jeotermometre ve kabuklaşma-korozyon ayrımı

Yüzey belirteçlerinden termal suların jeokimyasal analizleri jeotermal sistemin doğası hakkında önemli bilgiler sağlar

Coğrafi Bilgi Sistemleri

Jeotermal saha geliştirme ve rezervuar yönetimlerinde verilerin yönetimi, manüpülasyonu ve değerlendirmeleri için CBS önemli bir araçtır.

Kavramsal modelleme

Genel jeoloji, yapısal jeoloji, sıcaklık,

alterasyon, jeokimya, rezistivite ve yüzey

aktiviteleri gibi bilgilerin sentezi ile şematik olarak jeotermal sistem ortaya konulur.

Örtü Kayaç

Gnays; gözlü gnays, migmatititik gnays Örtü Şistleri: Şist-mermer; granatlışist, kuvarsşist, mikaşist, kalkşist, mermer Mermer, beyaz, gri-beyaz-siyah bantlı Budağan Kireçtaşı: Kristalilize kireçtaşı,

gri-beyaz-siyah bantlı

Ofiyolitik melanj; Serpantinit; kristalize kireçtaşı-mermer blokları içerir Listfenitleşmiş, kireçtaşı,mafik- ultramafik kayaçlar Hisarcık Fm: İri blok, çakıl; zayıf tutturulmuş,

tabakasız; bloklar çoğunlukla metamorfik kökenli

Yeniköy Fm: Kumtaşı, silttaşı, tüfit,kiltaşı, marn, killi kiraçtaşı, silis yumrulu kiraçtaşı Karacahisar Volkanitleri; Tüf: Beyaz renkli, kristal tüf, litik tüf, kızıl renkli aglomera Karacahisar Volkanitleri; Bazalt: siyah renkli, olivin bazalt, gaz boşluklu

Pzg Pzş

Pzmr JKb

Kdm-L

Tmy Tmkt Tmkb

Miyosen Üst Kretase

Üst Triyas- Meastrihtiyen Üst Paleozoyik- Orta Triyas Paleozoyik Prekambriyen

Kdm Tpk

Pliyosen Menderes Masifi

Yükseklik (m)

C C"

KŞÜ-3 Şaphane sahası

0 1000 2000 3000 4000

Ölçek (m) Soğuk su dolaşımı Düşük sıcaklıklı Sıcak su dolaşımı

sular

-3000 -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500

Jeotermal sondaj

Magma

Yağış suları (Beslenme) Yağış suları

(Beslenme)

Jeotermal aramalarda sondaj

Gradyan

Arama (/üretim)

Üretim

Saha geliştirme

Re-enjeksiyon

Gözlem kuyuları

En uygun lokasyonun  disiplinlerarası bir grup tarafından tüm jeoloji, yapısal jeoloji, jeofizik, akım yolları, sıcaklık gibi çalışmalar değerlendirilerek seçilir.

Her kuyu için çap, techiz durumu ve derinlikler gibi özellikler tasarlanır, muhtemel kuyu logları hazırlanır. Kuyu çapı pompa çapları ile uyumlu olmalıdır.

A B WH

HX IP

WH A

PP C

PW IW

ÜST KRET.

ALT KRETASE

ÜST JURA ORTA JURA DOGGER JEOTERMAL

REZERVUAR

TRİYAS 2000 m.

A- İki düşey kuyu B- 1 düşey, 1 yönlü C- 2 yönlü kuyu

PP Üretim pompası IP Enjeksiyon pompası HX Sıcaklık değiştirici

PW Üretim kuyusu IW Enjeksiyon kuyusu WH Kuyu başı

1400-1700 m.

55

30 30

İkili (doublet) jeotermal kuyu sistemi.

Tipik Paris havzası Dağılımı (G.P.C.1996)

SONDAJA BAŞLAMADAN ÖNCE

Boru (Casing) Programı seçimi Ekipman ve aletlerin seçimi Sondaj yeri hazırlanması

SONDAJ SIRASINDA

Sondaj jeologluğu

Malzeme ve hizmet desteği Sondaj veri kaydı

Ekonomik hesaplar

SONDAJ SONRASI

Sondaj verilerinin analizi Sondaj raporu hazırlanması Sondaj programı geliştirme

Dr. Berrin AKAN

Kuyu testleri ve kuyu tahriki

Proje modelinin sürdürülebilirliği için jeotermal kuyuların testleri çok önemlidir.

Testlerden bazıları enjektibilite, komprosör ve pompaj testleridir.

SICAKLIK LOGU

Statik Sıcaklık Logu Dinamik Sıcaklık Logu Su kaybı

BASINÇ TESTİ Statik basınç Dinamik basınç

Basınç yükselim testi

Basınç azalma (düşüm) testi Enjeksiyon testi

http://www.geothermex.com/es_resen.html

Geothermal well testing, Zunil, Guatemala

Enjeksiyon testi

Tek debili enjeksiyon

Çok debili enjeksiyon

Basınç düşüm testi (Pressure Fall-off )

 ÜRETİM TESTLERİ  GAZ ÖLÇÜMLERİ

 GİRİŞİM (INTERFERENCE) TESTİ

 RE-ENJEKSİYON TESTİ

Enjektivite testi (Injectivity tests) Su kaybı (Water loss )

 İZLEYİCİ (TRACER) TESTİ

Bir jeotermal sahadan elde edilebilecek toplam ısı veya akışkan miktarını tahmin etmek

Depolanmış ısı

 Toplam Kuyu Üretimi  Alansal Tahminler  Düşüm Analizleri

 Madde –Denge Modelleri  Rezervuar Simülasyonları

Jeotermal rezervuar modellemesi (istatistiksel, lumped, distributed ve çok fazlı)

Monte Carlo istatistiksel simulasyon rezervuarın volumetrik tahmini

 lumped

Distributed

AQUA3D ,

TOUGH2/iTOUGH2 modelleri

Jeotermal rezervuarların gözlemleri (monitoring)

Sıcaklık

Basınç

Üretim

Kimya

Minerallerin çözülmesi ve

çökelmesi

Jeotermal sondajlar

Lokasyon ve platform hazırlama

Kuyu tasarımı

Danışmanlık

Kuyu logu alımı

Sondaj Mühendisliği

Çamur logu- Kuyu jeolojisi

Çevre raporları

Temperature distribution at 5000 m depth (source SHELL)

31500 MWt

= 5 Milyon konut ısıtma eşdeğeri veya 150 Bin dönüm sera ısıtması

= 1 Milyonun üzerinde kaplıca yatak kapasitesi

= 9,3 Milyar USD/yıl Fuel-Oil eşdeğeri (30 Milyon ton/yıl)

= 30 Milyar m3/yıl doğalgaz eşdeğeri

TÜRKİYE’NİN TOPLAM JEOTERMAL ISI POTANSİYELİ

Tablo 1a:Elektrik üretimine uygun alanlar

Saha Adı Sıcaklığı (°

C) Saha Adı Sıcaklığı (°

C)

1 Denizli-Kızıldere 242 11 Aydın-Umurlu 155

2 Aydın-Germencik-Ömerbeyli 232 12 İzmir-Seferihisar 153

3 Manisa-Alaşehir-Kurudere 214-250 13 Manisa-Salihli 150-250

4 Aydın-Yılmazköy 192 14 Aydın-Hıdırbeyli 146

5 Aydın-Pamukören 188 15 Aydın-Sultanhisar 145

6 Manisa-Salihli-Göbekli 182 16 Denizli-Karataş 137

7 Çanakkale-Tuzla 174 17 İzmir-Balçova 136

8 Aydın-Salavatlı 171 18 İzmir-Dikili 130

9 Denizli-Tekkehamam 168 19 Aydın-Nazilli-Bozyurt 120-127

10 Kütahya-Simav 162 20 Aydın-Atça 124

Tablo2: Jeotermal alanlardaki elektrik üretimi

Alan Adı Üretim

(Mwe) Açıklama

Denizli-

Kızıldere 15 Üretimde

Aydın-Salavatlı 7,95 Üretimde

Aydın-Germencik 47,4 Üretimde

Aydın-Sultanhisar-Köşk 9,5 Üretimde

Çanakkale-Tuzla 7,5 Üretimde

Denizli-Sarayköy 6,85 Üretimde

Aydın-Germencik-Hıdırbeyli 17,5 Üretim lisansı var.

Toplam Üretim 94,2

215 KAPLICA 402 MWt / Yılda 10 Milyon Kişi

KAPLICA KULLANIMI

JEOTERMAL ENERJİ ÇEVRE DOSTUDUR

Jeotermal enerji ile yapılan ısıtma, elektrik üretimi vb gibi uygulamalarda, hiçbir atık çevreye ve

atmosfere atılmamaktadır.

Jeotermal merkezi ısıtma sistemleri ve jeotermal elektrik üretim santrallerinde yakıt yakılmadığından, azot emisyonu ve sülfürdioksit emisyonu sıfırdır.

Çevresel Etkiler

• Arazi

– Bitki örtüsünde kayıp – Toprak erozyonu

– Heyelanlar

• Hava

– Hava sıcaklığında az artış

– Yerel duman-sis

• Zemin

– Rezervuar soğuması – Sismisite (sarsıntı)

• Su

– Su toplama

havzasında etkiler – Baraj akımı

– Hidrotermal erüpsiyon – Su tablasında düşüş – Çökme

• Gürültü

http://www.worldbank.org/html/fpd/energy/geothermal/assessment.htm

Advantages of Geothermal

http://www.earthsci.org/mineral/energy/geother/geother.htm

Kömür 900-1300g/kWh Doğalgaz 500-1250g/kWh Güneş Enerjisi 20-250g/kWh Rüzgar Enerjisi 20-50g/kWh Jeotermal Enerji 20-35g/kWh

A.B.D. Enerji Bakanlığı’nın verilerine (1998, Jeotermal Enerji Stratejileri ve Hedefleri yayını) göre sera etkisi yaratan

Karbondioksit emisyonu

Üretilen kWh Başına Düşen Sera Gazı Emisyonları (Kaynak: U.S. Department of Energy, Office of Geothermal Technologies, Strategic Plan for the Geothermal

Energy Program, DOE/GO-10098-572)

Fosil yakıtların yakılması SO₂, NO_x ve CO₂ gazı emisyonlarının Atmosfere salınımını meydana getirir.

SO₂ --- asit yağmurlarına yol açar

NO_x --- yeryüzeyine yakın seviyelerde ozon tabakası oluşturur CO₂ --- global ısınmaya yol açar

Emisyon Miktarı

(kg/MWh) Jeotermal Kömür Petrol Metan

SO₂ 0,03 9,23 1,92 0

NO_x 0 3,66 1,75 1,93

CO₂ 0,48 990 839 540

Kaynak: Reed and Renner, 1995

KARBONDİOKSİT- CO₂- EMİSYONU AZALIMI

Jeotermal Merkezi Isıtma

CO2 Emisyonu Azalımı

Ocak Ayı Motorlu Taşıt Eksoz Gazı

Eşdeğeri Mevcut

103 Bin Konut Eşdeğeri 998 Bin ton/yıl 596 Bin adet Motorlu Taşıt

Bugünkü Şartlarda Uygulanabilir

1 Milyon Konut Eşdeğeri

8 Milyon ton/yıl 5 Milyon adet Motorlu Taşıt Toplam Isı Potansiyeli

5 Milyon Konut Eşdeğeri 48 Milyon ton/yıl 30 Milyon adet Motorlu Taşıt

Jeotermal elektrik santralleri, teknolojisine bağlı olarak kömür ve nükleer santrallerin kurulduğu alanlardan daha küçük bir alanda kurulmaktadır.

Kömür santrali 75600 m²

Nükleer 20000 m²

Jeotermal

7200 – 32000 m²

Jeotermal Binary Sistem Elektrik Santrali- Fang, Tayland