Jeotermal enerji nedir?
Bu temiz, yenilenebilir enerji kaynağının dünyanın fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltmaya nasıl yardımcı olabileceğini keşfedin.
Jeotermal enerji nedir?
İnsanlar, kuruluşlar ve uluslar karbon emisyonlarını azaltmanın yollarını ararken, hükümetler ve şirketler önemli karbon azaltma vaatleriyle öne çıktı. Kömür, doğal gaz ve petrol gibi fosil yakıtlara alternatifler bulmak bu hedeflere ulaşmada kritik öneme sahiptir. Bu nedenle güneş, hidro, rüzgar ve jeotermal gibi yenilenebilir temiz enerji kaynaklarının önemi artıyor.
Günümüzde jeotermal enerji, temiz, güvenilir ve yenilenebilir bir kaynak olması nedeniyle en verimli ve sürdürülebilir enerji türlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Jeotermal enerji, elektrik üretmek ve ev ve işyerlerine jeotermal ısıtma ve soğutma sağlamak için yer yüzünde depolanan ısıyı kullanır. Jeotermal kaynaklar Kuzey Amerika'da 10.000 yıldan fazla bir süredir kullanılıyor; Amerikalı Paleo-Kızılderililer jeotermal kaplıcaları ısınmak, yemek pişirmek ve banyo yapmak için kullanıyor.
Coğrafya, bir bölgenin jeotermal enerjiden yararlanabilmesinde kritik bir rol oynar. En iyi jeotermal kaynaklar genellikle tektonik plakaların sınırlarına yakın yerlerde bulunur. Yer kabuğundaki hareket nedeniyle volkanik aktivite ve depremler bu sınırların yakınında yoğunlaşır. Örneğin, Pasifik Okyanusu'nun kenarlarındaki Ateş Çemberi, öncelikle levha tektoniğinin neden olduğu bir dizi volkan ve sismik aktiviteden oluşur. Sonuç olarak bu bölge dünyanın en aktif jeotermal alanlarına sahip.
Şu anda, jeotermal enerji ABD enerji tüketiminin sadece küçük bir yüzdesini oluştursa da, ABD jeotermal enerji üretiminde dünya lideridir. Jeotermal enerji tektonik plakaların sınırlarına yakın yerlerde yaygın olduğundan, ABD’de jeotermal enerji santrallerinin çoğu batı eyaletlerindedir. California, faaliyette olan 40 jeotermal santral ile en büyük jeotermal elektrik üretim kapasitesine sahiptir.
İzlanda, Filipinler ve El Salvador da jeotermalde dünya liderleridir; jeotermal enerji her ülkenin toplam enerji kullanımının yüzde 25'inden fazlasını oluşturur.
Jeotermal enerjiyi keşfetmek, artılarını ve eksilerini değerlendirmek ve jeotermal enerji örneklerini keşfetmek için bu makaleyi okuyun. Ayrıca jeotermal enerjinin geleceği ve teknolojinin jeotermal enerji alanındaki yenilikleri hızlandırmaya nasıl yardımcı olabileceğini de öğreneceksiniz.
Jeotermal enerji türleri
Jeotermal enerji yer altında üretilen ısıdan elde edilir. “Jeotermal” terimi, Yunanca yer anlamına gelen “geo” ve sıcak anlamına gelen “thermos” sözcüklerinden gelmektedir. Kayalardan ve sudan oluşan yer kabuğunun altında magma adı verilen sıcak, erimiş kaya tabakası bulunur. Magma 1.300°F ile 2.400°F arasındaki sıcaklıklara ulaşır ve lav olarak yer yüzüne kabarcıklar halinde çıkabilir. Magma ayrıca gayzerler, kaplıcalar ve buhar deliklerinden salınabilen kayaları ve yer altı su katmanlarını da ısıtır; bunların hepsi jeotermal enerji örnekleridir.
Bununla birlikte, yeryüzünün jeotermal enerjisinin çoğu buhar ve sıcak su çukurları olarak yeraltında kalır ve çeşitli yöntemler kullanılarak toplanır:
Düşük sıcaklıkta jeotermal enerji
- Yer yüzeyine yakın jeotermal akışkandan elde edilen ısı kendiliğinden yükselir veya bir kuyu kullanılarak elde edilir.
- Dünyanın hemen her yerinden erişilebilir.
- Evlerin, seraların, balık yataklarının ve bazı endüstriyel süreçlerin ısıtılması gibi doğrudan kullanımlı jeotermal uygulamalar.
Ortak üretilen jeotermal enerji
- Petrol ve gaz kuyularından yan ürün olarak ısıtılan suyu kullanır.
- Santral tarafından kullanılan veya şebekeye satılan elektriği üretir.
Jeotermal ısıtma ve soğutma
- Jeotermal ısı pompaları yeryüzünün 10-300 ft altına yerleştirilir.
- Evleri ve binaları kışın ısıtır, yazın ise serinletir.
Jeotermal enerji santrali
- Yer yüzünün iki mil derinliğindeki jeotermal rezervuarlardan faydalanır.
- Elektrik üretir.
Jeotermal enerjinin artıları ve eksileri
Jeotermal enerji yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağı olmasına rağmen yüksek ön maliyetler, depremlere ve çökmelere neden olma potansiyeli, bir arazi alanının kademeli olarak batması gibi dezavantajları vardır.
Jeotermal enerjinin artıları:
- Çevre dostu: Jeotermal enerji santralleri minimum karbon ayak izine sahiptir ve bunlarla ilişkili kirlilik çok düşüktür. Jeotermal ısıtma ve soğutma, sera gazı emisyonlarını azaltır.
- Yenilenebilir: Fosil yakıtlardan farklı olarak, yeryüzündeki jeotermal enerjinin yenilenebilir rezervuarları doğal olarak yenilenir ve milyarlarca yıl dayanır.
- Güvenilir ve istikrarlı: Rüzgar ve güneş enerjisinden farklı olarak jeotermal enerji her zaman kullanılabilir ve değişiklik göstermez. Yönetim, jeotermal enerji santrallerinin güç çıkışını doğru bir şekilde tahmin edebilir, bu da onları temel yük enerji taleplerini karşılamak için ideal kılar.
Jeotermal enerjinin eksileri:
- Çevresel yan etkiler: Jeotermal enerji, yer yüzünün altındaki bazı sera gazlarının atmosfere kaçmasına neden olur. Jeotermal enerji santralleri arazinin stabilitesini etkileyebilir, depremleri tetikleyebilir ve çökmelere neden olabilir.
- Yönetilmesi gerekir: Jeotermal rezervuarların, bir jeotermal enerji santrali tarafından kullanılmaya başlandıktan sonra tükenmemesi için uygun şekilde yönetilmesi gerekir.
- Santraller belirli konumlarla sınırlıdır: Jeotermal santraller yalnızca jeotermal rezervuarların mevcut olduğu tektonik plaka sınırlarına yakın alanlarda inşa edilebilir.
Jeotermal enerji santralleri
Jeotermal enerji santralleri, kuru buhar veya sıcak su kuyularından gelen yüksek sıcaklıktaki jeotermal kaynakları kullanır. Petrol sondajına benzer şekilde, jeotermal enerji santralleri de yer kabuğunun derinliklerine yerleştirilir. Buhar veya sıcak su, elektrik üreten türbinleri döndürmek için kullanıldığı yüzeye pompalanır.
Üç tür jeotermal enerji santrali vardır:
Kuru buharlı enerji santralleri
Doğal yer altı buhar kaynaklarını kullanır. Buhar, üretim kuyusunda yer yüzüne çıkar, enerjisini türbine aktarır, yoğunlaşır ve tekrar yeryüzüne pompalanır veya atmosfere verilir. Kuru buharlı enerji santralleri, jeotermal santrallerin en eski türüdür ve en basit ve en etkili olduğu kabul edilir.
En eski kuru buharlı enerji santrali İtalya'nın Laredo şehrinde bulunmaktadır. 1911 yılında inşa edilen bu tesis, bir milyondan fazla sakine elektrik sağlamaya devam ediyor. Bir diğer önemli kuru buhar enerji santrali ise San Francisco'nun kuzeyindeki Gayzer Jeotermal Kaynak Alanıdır. 1960'lardan beri elektrik üretiyor ve California'nın yenilenebilir enerjisinin yaklaşık beşte birini sağlıyor.
Flaş buharlı enerji santralleri
Yeraltının derinliklerinden 360°F'den daha sıcak olan yüksek basınçlı suyu buhara dönüştürür. Sıcak su yüzeye ulaştığında çok daha düşük basınçta tutulan bir “flaş tankına” gönderilir. Azalan basınç, bir miktar suyun "flaşlanmasına" neden olur, bu da türbinleri çalıştırmak için hızla buhara dönüştüğü anlamına gelir. Daha fazla enerji elde etmek için kalan sıvı ikinci bir flaş tankında tekrar flaşlanabilir.
Flaş buhar santralleri günümüzde kullanılan en yaygın jeotermal santral türüdür. Volkanik bir ada olan İzlanda, ülkenin ihtiyaç duyduğu elektriğin neredeyse tamamını sağlamak için flaş buharlı jeotermal enerji santrallerini kullanıyor. Ateş Çemberi boyunca yer alan Filipinler, dünyanın en büyük flaş buharlı enerji santraline sahiptir.
İkili çevrim enerji santralleri
Isı üretimine farklı bir yaklaşım getirin. 225°F ile 330°F arasındaki daha düşük sıcaklıklarda yüksek basınçlı suyla çalışır. Bu yöntem, ısıyı sıcak sudan türbinlere güç sağlayan ikincil bir akışkana aktarmak için bir ısı eşanjörü kullanır.
Orta sıcaklıktaki su daha yaygın olarak bulunduğundan, ikili çevrim enerji santrallerinin gelecekte en yaygın jeotermal enerji santrali türü olması bekleniyor.
Jeotermal enerji nasıl kullanılır?
Jeotermal enerjinin en yaygın üç kullanımı doğrudan kullanım, enerji üretimi ve yer altı kaynaklı ısıtma ve soğutmadır.
Jeotermal doğrudan kullanım sistemleri
Yer kabuğunun birkaç fit ila bir milden daha az altında bulunan doğal olarak ısınmış yer altı sularına erişilir. 200°F veya daha sıcak olabilen yer altı suyunu çıkarmak için kuyular açılır. Bazı durumlarda sıcak su veya buhar, etkin pompalamaya gerek kalmadan kendi kendine yüzeye çıkıp doğrudan kullanılabilir veya bir ısı değiştirici aracılığıyla kullanıma sokulabilir.
Doğrudan kullanımlı jeotermal su, balık çiftliklerinin ısıtılması, kaldırım ve yollardaki buz ve karların eritilmesi, büyük havuzların ısıtılması, binaların ısıtılması ve sıcak su sağlanması gibi birçok uygulamayı destekler. Doğrudan kullanımlı jeotermal sistemler, daha derin jeotermal sistemlere göre daha düşük sermaye maliyetlerine sahip olsa da bu teknolojinin kullanımı, volkanik veya tektonik etkinliği olan bölgeler gibi, yer kabuğunun yakınında veya yüzeyde doğal sıcak yer altı suyu kaynaklarının bulunduğu alanlarla sınırlıdır.
Enerji üretimi
Yukarıda açıklanan üç tip jeotermal enerji santrali, elektrik üretmek için toprağın derinliklerindeki jeotermal kaynaklardan yararlanır. Çoğunda, kullanımdan sonra çıkarılan suyun doğrudan jeotermal rezervuara geri pompalandığı kapalı devre su sistemleri bulunmaktadır. Suların büyük bir miktarı buharlaştığından, tesislerin rezervuarda sabit bir su hacmini korumak için önemli miktarda su eklemesi gerekir. Jeotermal enerji bugün yaklaşık 20 ülkede kullanılan yenilenebilir bir kaynak olmasına rağmen, jeotermal kuyuların çoğu, özellikle ısının suyun yenilenmesinden daha hızlı çıkarıldığı durumlarda zamanla soğuyacaktır.
Jeotermal ısıtma ve soğutma
Yer altı kaynaklı ısıtma ve soğutma olarak da bilinen bu yöntem, günümüzde jeotermal enerjinin en yaygın kullanıldığı yöntemdir. "Jeotermal ısıtma nedir" sorusunu yanıtlamak için jeotermal ısı pompasının (ayrıca yer altı kaynaklı ısı pompası olarak da bilinir) nasıl çalıştığını anlamak önemlidir. Pompa, ısı üretmek yerine ısı kaynağı olarak toprağı kullanır ve ısıyı toprak ile ev veya bina arasında hareket ettirir.
Pompa, toprağın 10 ila 300 fit altına kadar delinir ve sıvıyı yeraltında ve binanın her yerinde dolaşan uzun boru döngülerine bağlanır. Kış mevsiminde, sıvı toprağın ısısını alır ve jeotermal ısının bir kanal sisteminden dışarı verildiği binaya taşır. Yaz aylarında sıvı binadaki ısıyı emer ve soğutmak için toprağa taşır.
Jeotermal enerjinin daha fazla kullanım yolu
- Tarım, toprağa buhar uygulayarak bitkileri kışın sıcak tutmak için jeotermal enerjiyi kullanır.
- Bazı sağlık spa'ları jakuzilerini ve banyolarını ısıtmak için jeotermal havalandırma deliklerini kullanır.
- Kaplıcalar, insan sağlığını iyileştirmeye yönelik tedavi edici özellikleriyle bilinir.
- Doğal gayzerler hayranlık uyandıran turistik mekanlar olabilir. Yellowstone Milli Parkı'ndaki “Old Faithful”, her 60 ila 90 dakikada bir patlayan ve her yıl yaklaşık 4 milyon kişi tarafından ziyaret edilen bir jeotermal harikasıdır.
Jeotermal enerjinin geleceği
Jeotermal enerji için hidrolik kırılma
Petrol ve gaz sektöründe hidrolik kırılma, üretimi artırmanın yaygın bir yoludur. Kırılma, kaya oluşumlarına yüksek basınçlı sıvı enjekte ederek onları kırar ve geçirgen hale getirir. Jeotermal enerji için hidrolik kırılma da benzer bir yaklaşımı benimser ve aynı zamanda “geliştirilmiş jeotermal sistemler” (ESG) olarak da bilinir. Her ne kadar doğal gaz sektörünün kullandığı hidrolik kırma yöntemine benzer bir süreç olsa da bazı önemli farkları var. Jeotermal kırılma daha küçük, daha kontrollü çatlaklar yaratır ve çok daha az kirliliğe neden olan sıvıyı kullanır.
ESG, kendi başına buhar üretemeyecek kadar sıcak ancak çok kuru olan kayalardan enerji çıkararak buhar üretir. Geliştiriciler, sıcak kuru kaya rezervuarlarına ulaşmak için dikey olarak yeryüzünde yaklaşık 0,6 ila 2,8 mil derinliğe kadar "enjeksiyon kuyuları" açarlar. Ardından kayaları kırmak ve jeotermal sıvı rezervuarını oluşturmak için yüksek basınçlı su veya patlayıcılar kullanırlar. Bir üretim kuyusu, sıcak suyu tekrar yer yüzüne pompalar; bu, ikili çevrim enerji santrallerine benzer şekilde, buhara dönüşen ikincil bir sıvıyı ısıtır. Jeotermal enerji santrali, elektrik üretmek amacıyla türbinleri çalıştırmak için buhar kullanır.
Jeotermal enerjinin gelişmesinin önündeki engeller
- Doğal jeotermal kaynakların eksikliği. Bu makalenin başında tartışıldığı gibi, jeotermal kaynaklar yalnızca tektonik plaka sınırlarına yakın konumlarda bulunur. Jeotermal enerjiye erişimi olan çoğu ülke halihazırda bu kaynaktan bir dereceye kadar yararlanıyor.
- Jeotermal enerji santrali arama maliyetleri ve riskleri. Üç ila beş jeotermal kuyunun ilk araştırma ve sondaj programını yürütmek 20 ila 30 milyon USD arasında bir maliyete sahiptir. Bu durum başarısız keşif riskiyle birleştiğinde, küresel olarak jeotermal enerji kullanımının ölçeklendirilmesini engeller.
- Gelişmiş jeotermal sistemi santrallerinin maliyeti ve riski. ESG, jeotermal kaynak kullanılabilirliğini genişletme potansiyeline sahip olmasına rağmen, jeotermal kuyu sondajı, petrol veya gaz sondajına kıyasla çok maliyetlidir. Diğer bir engel ise geleneksel “kırılma” yöntemleri gibi ESG kuyularının da depremlere neden olmasıdır. Özellikle, hidrolik kırılma önceden var olan bir fayın yakınında gerçekleşirse, yakındaki binalara zarar verebilecek kadar güçlü olabilecek daha büyük deprem riski vardır.
- Jeotermal ısıtma ve soğutma sistemlerinin yüksek başlangıç maliyeti. Jeotermal ısı pompalarının maliyeti temel ünite için 3.500 USD ile 7.500 USD arasındadır ve sıcak su ısıtma gibi seçeneklere sahip daha pahalı modellerin maliyeti daha da fazladır. Ayrıca kazı ve kurulum maliyetleri, fiyatı 12.000 USD’den 15.000 USD’ye kadar çıkarabilir. Ancak bazı ülkeler bu maliyetlerin bir kısmını dengelemek için indirimler veya vergi indirimleri sunabilir. Bu sistemler enerji açısından oldukça verimli oldukları için sonuçta yatırım getirisi sağlarlar. Jeotermal ısıtma ve soğutma sistemlerine yatırım yapan kişiler, yıllık enerji faturalarının yüzde 30 ila 70'i arasında tasarruf etmeyi bekleyebilirler.
Jeotermal enerji çevreyi nasıl etkiler?
Temiz ve yenilenebilir bir kaynak olarak jeotermal enerji giderek fosil yakıtlara alternatif olarak görülüyor. Ancak jeotermal enerji çevreyi birkaç farklı şekilde etkilemektedir. Genel olarak, jeotermal enerjinin olumlu etkileri olumsuz etkilerine ağır basmaktadır.
Olumsuz etkiler
Su tüketimi
Hava emisyonları
Çökme
ESG kırılması
ESG kırılması, depremlere neden olabilir; bu da kentsel alanların, iş yerlerinin ve evlerin yakınında bulunan santrallerin benimsenmesinin önünde bir engel oluşturur. Buna ek olarak birçok kişi, ESG kırılması işleminin gaz kırılması işlemine benzer şekilde sızıntı, dökülme, toprak ve yer altı suyu kirliliği gibi olumsuz etkiler yaratma potansiyeline sahip olduğuna inanıyor.
Olumlu etkiler
Düşük karbon emisyonları
Alternatif enerjilere bağımlılığı azaltır
Karbon ayak izini azaltır
Teknolojiler enerji dönüşümünü desteklemeye yardımcı olur
Dünya, net sıfır karbon ekonomisi oluşturarak iklimimizi istikrara kavuşturma konusunda olağanüstü bir zorlukla karşı karşıya. Bu yenilikçi teknolojiler, küresel çapta daha temiz enerjiye geçişi desteklemeye yardımcı olur:
Microsoft Cloud for Sustainability
Kuruluşlara çevre üzerindeki etkilerini kaydetmek, rapor etmek ve azaltmak için ihtiyaç duydukları içgörüleri sağlamak üzere tasarlanmıştır.
IoT Enerji Yönetimi
İşletmeler, IoT enerji yönetimi aracılığıyla enerji verimliliğini ve tedarik ile talebin dengesini geliştirerek sürdürülebilirlik taahhütlerini desteklemek için enerji dağıtım sistemi üzerindeki baskıyı hafifletebilir.
Azure IoT
ENGIE gibi enerji sağlayıcıları, maliyetleri azaltırken enerji üretimi verimliliğini artırmak için yapay zeka ve bulutu kullanıyor.
Kuantum Bilişim
Kuantum bilişim güneş, su, rüzgar ve jeotermal gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişle ilgili sorunların çözümünü hızlandırmaya hazır.
Sürdürülebilirlik yolculuğunuzu hızlandırın
Net sıfıra giden yolda nerede olursanız olun, Microsoft Cloud for Sustainability, ilerlemenizi güçlendirmenize ve işinizi çevresel, sosyal ve yönetişim (ESG) özellikleriyle dönüştürmenize olanak tanır.
Sık sorulan sorular
-
En sürdürülebilir ve verimli enerji türlerinden biri olarak kabul edilen jeotermal enerji, temiz, güvenilir ve yenilenebilir bir kaynaktır. Elektrik üretmek ve ev ve işyerlerine jeotermal ısıtma ve soğutma sağlamak için yer yüzünde depolanan ısıyı kullanır.
-
Jeotermal enerji üç temel avantaj sunar:
- Çevre dostudur.
- Yenilenebilir.
- Güvenilir ve istikrarlıdır.
Bu temiz ve yenilenebilir enerji kaynağı, dünyanın fosil yakıtlara olan bağımlılığını azaltmaya yardımcı olabilir.
-
Diğer enerji kaynaklarıyla karşılaştırıldığında jeotermal enerjinin üç dezavantajı vardır:
- Yer yüzünün altındaki sera gazlarının atmosfere kaçmasına neden olur ve toprağın istikrarını etkileyebilir.
- Jeotermal rezervuarların tükenmemesini sağlayacak şekilde yönetilmesi gerekir.
- Jeotermal santraller yalnızca jeotermal rezervuarların mevcut olduğu tektonik plaka sınırlarına yakın alanlarda inşa edilebilir.
-
Jeotermal enerji evleri ısıtmak ve soğutmak, seraları ısıtmak, endüstriyel süreçleri desteklemek ve elektrik üretmek için kullanılır.
-
Jeotermal enerjinin dört türü:
- Düşük sıcaklıklı jeotermal enerji.
- Ortak üretilen jeotermal enerji.
- Jeotermal ısıtma ve soğutma.
- Jeotermal enerji santrali.
Microsoft’u takip edin