Jeotermal Enerjinin Oluşumu

Yeryüzünde bütün volkanik bölgelerde ve hatta volkanik faaliyeti binlerce yıl önce sona ermiş bulunan yerlerde bile, sayısız sıcak su kaynaklarının bulunması, o yörede yüzeye yakın kayaçların altında ve daha derin yerlerde yüksek sıcaklığın varolduğunu gösteren delillerdir. Yerkabuğundaki ısı kaynağı mağmadır. Mağma içinde serbest kalan gazların basıncının zayıfladığı ve dolayısıyla volkanik faaliyet sona erdiği zaman, mağma yavaş yavaş soğumaya devam eder. Bu soğuma sırasında, büyük ölçüde su buharı olmak üzere, hidroklorik asit, CO2, hidrojen, amonyum klorür vb. gazlar ortaya çıkar. Bütün bu gazlar yer altı suyu zonu içindeki yarıklardan geçerek yeryüzüne ulaşır. İşte bu volkanik faaliyetler sırasında ortaya çıkan gazlar tarafından ısıtılan yer altı suyu ve diğer karışımlar, yeryüzüne sıcak kaynaklar olarak ulaşırlar. Yeryuvarlağının derinliklerindeki yüksek sıcaklık ile ilgili olan ve bu güçle ısınarak oluşan enerjiye jeotermal enerji adı verilmektedir.

JEOTERMAL ENERJİNİN KULLANIMI
Jeotermal enerjinin kullanılabilmesi bazı koşulların oluşmasına bağlıdır. Temel gereklilik enerjinin ulaşılabilir olmasıdır. ulaşılabilirlik, gözenekli veya çatlaklı yer içi oluşumlarında ısının taşınımı yada kayacın kendi ısı iletimi gibi doğal süreçlerle sağlanmaktadır. Yer içinde depolanmış ısının miktarı ve fiziksel büyüklüğü yeterliyse ve depo alanı yeryüzüne yakınsa, yüzeye bir ısı sistemi kurularak sıcak su ve buhardan enerji elde edilebilir.

Jeotermal enerjinin doğrudan olmayan kullanımı elektrik enerjisine çevrilmesiyle gerçekleştirilir. Jeotermal alana bir kuyu açılır ve kuyudan alınan buharın bir jeneratörü çalıştırması sağlanır. Hidroelektrik santrallerde yüksekten hızla düşen suyun enerjisinden yararlanıldığı gibi jeotermal tesislerde de buharın enerjisinden yararlanılır. Buhar bir türbine yollanır ve türbinin dönmesi sağlanır. Hareket eden türbin elektrik üreten bir jeneratörü çalıştırır. Bunun sonucunda da elektrik üretilir.

Jeotermal enerjinin doğrudan kullanımı ise konut ısıtması, seracılık ve endüstri için söz konusudur. Yüksek entolpili kaynaklar elektrik üretiminde kullanılmaya, düşük entolpili kaynaklar ise doğrudan kullanıma uygundur. Türkiye’deki jeotermal kaynakların önemli bir çoğunluğu düşük entolpili olduğu için doğrudan kullanıma daha çok öncelik verilmelidir. Doğrudan kullanımda verim daha yüksektir. Bu kullanım yollarından biri olan konut ısıtmacılığının tekniği ise; jeotermal suyun sıcaklığı ve bileşimi ile değişmektedir.

Örneğin 60-100 0C arasındaki bir jeotermal su ile ısıtma doğrudan yapılırken, suyun aşındırıcı (korrozif) maddeler içermesi ya da çökelme eğilimi taşıması durumunda ısı değiştirici gerekmektedir. Sıcak su ve buhar bu gibi amaçlarla kullanıldıktan sonra, atık suyun yok edilmesiyle süreç tamamlanır.

Dünyada mevcut jeotermal santraller 6.275 MW kurulu gücünde olup, bu santrallerden elektrik elde edilmesinde yararlanılmakta, ısıtma amaçlı kullanım ise 13.044 MW olmaktadır. Jeotermal enerjiden en fazla yararlanan ülkelerin başında İtalya, İzlanda, Yeni Zelanda ve A.B.D. gelmektedir. İzlanda da gereksinim duyulan enerjinin yaklaşık %20’si jeotermal enerjiden karşılanmakta ve ülke nüfusunun yaklaşık yarısı jeotermal enerji ile ısıtılan konutlarda oturmaktadır.

Ülkemizde 1200 sıcak su kaynağı mevcut olup, bunlardan 40 0C’nin üstünde jeotermal akışkan içeren, 140 jeotermal alan bulunmaktadır. Türkiye, jeotermal enerji potansiyeli yüksek olan ülkeler arasında 7. sırada yer almaktadır. Henüz bu potansiyelin %2,97’sinden yararlanılmaktadır. Özellikle Ege ve İç Anadolu bölgeleri jeotermal enerji yataklarının bulunabileceği alanların başında gelmektedir. Yapılan son araştırmalar Doğu Anadolu bölgesinin de jeotermal enerji yatakları bakımından oldukça zengin olduğunu ortaya koymuştur. Ancak bu potansiyelden henüz yeterince yararlanılamamaktadır.

Dünya standartlarına göre jeotermal kaynaklar; 150 0C’nin üstünde yüksek sıcaklık, 150-170 0C arasında orta sıcaklık ve 70 0C’nin altında düşük sıcaklık kaynakları olarak sınıflandırılmaktadır.

Türkiye’de elektrik enerjisi elde edilebilecek yüksek entolpili iki jeotermal saha Kızıldere ve Germencik’tir. Kızıldere – DENİZLİ jeotermal alanı 1968 yılında keşfedilmiştir. Türkiye’de ilk ticari jeotermal santral 1984 yılında burada kurulmuştur. İlk yıllarda bazı problemler doğurduysa da alınan tedbirlerle bu problemler aşılmıştır. Çanakkale – Tuzla sahasında 15 MW, Aydın – Germencik sahasında 100 MW gücünde jeotermal santraller kurulması için çalışmalar devam etmektedir. Geri kalan tüm jeotermal kaynaklar düşük entolpilidir, ama rezerv olarak oldukça büyüktür. Son yıllarda Simav, Kırşehir, Balçova ve Gönen gibi birçok yerleşim alanında merkezi sistemle ısıtma projelerinde jeotermal enerjiden yararlanılmaktadır.

Türkiye’deki jeotermal kaynakların büyük bir bölümü düşük entolpili olduğundan konut ısıtmacılığı açısından uygun kaynaklar olduğunu daha önce belirtmiştim. Fakat bu tip uygulamalar ülkemizde pek yaygın değildir.

Bu nedenle büyük önem taşıyan kentlerin ısıtılabileceği konusunda en kapsamlı uygulamalardan biri Ağrı’nın Diyadin ilçesinde gerçekleştirilmiştir. Diyadin jeotermal sahası 65 0C sıcaklıkta yüksek debide jeotermal akışkan üretimiyle Türkiye’nin ilk 15 sahası arasında yer almaktadır. Konutların ısıtılması çalışmalarına 1998 yılında başlanmış olup, sistemin büyük bir kısmı 1999 yılında tamamlanarak hizmete açılmıştır. Yöredeki sıcak su kaynaklarının genellikle fay hatlarının yakınlarında ya da fay hatları üzerinde yer aldıkları dikkati çekmektedir. Bu kaynakların çeşitli tarihlerde meydana gelen depremlerden değişik şekillerde etkilendikleri de dikkate alınırsa, sıcak su kaynaklarının çoğunlukla fay kaynağı olduğu söylenebilir.

1999 yılı Eylül ayı itibariyle şehirde, jeotermal enerjiden yararlanılarak ısıtılan konutların sayısı 1.000’i buluyordu. Birkaç yıl içerisinde ilçe merkezinde bulunan yaklaşık 3.000 konutun tamamının jeotermal enerji ile ısıtılması planlanmaktadır. Diyadin’de jeotermal kaynakların seracılığa uygulanabilirliği konusunda da çalışmalar başlatılmıştır. Bölgenin seracılık açısından uygun koşullara sahip olması ve mevcut seralarda oldukça verimli üretim olmasını sağlamıştır. Bu nedenlerle daha çok konut ve seranın ısıtılması için çalışmalar devam etmektedir.

Diyadin’de jeotermal enerjinin diğer bir uygulama alanını kurutma işleri oluşturur. Meyvelerin kurutulması ve konserve sterilizasyonu, deri kurutulması, mobilya ahşabı ve inşaat kerestelerinin kurutulması, selüloz ve kağıt endüstrisinde ağartma işlemi, şeker, ilaç, pastörize süt ve bira endüstrisi gibi birçok alanda uygulama imkanı vardır. Diyadin’de sıvılaştırılmış CO2 ve kuru buz üretim tesisi ile presipite kalsiyum karbonat üretim tesisi yapım çalışmalarına da başlanmıştır.

Diyadin ilçe merkezinde jeotermal enerjinin kullanılmasıyla ısınma giderleri büyük oranda azalmış (8 kat) ve sıcak su kullanımı içinde ek harcama yapmaya gerek kalmamıştır. Hava kirliliğinin büyük bir ölçüde azalması, toplum sağlığını da olumlu yönde etkilemiştir.

Son yıllarda kullanım alanları giderek çeşitlenen jeotermal enerjinin önemi daha da artmaktadır. Nitekim günümüzde seraların, konutların, havaalanı pistlerinin, yüzme havuzlarının ve hayvan çiftliklerinin ısıtılması, balık başta olmak üzere çeşitli yiyeceklerin kurutulması, deniz suyundan tuz elde edilmesi, sıvı CO2, kuru buz, sodyum klorür, presipite kalsiyum karbonat, çinko, bor gibi kimyasal maddelerin üretilmesi ve elektrik enerjisi üretilmesi gibi çeşitli faaliyet alanlarında yararlanılmaktadır.

Türkiye’de yaklaşık 5 milyon evin jeotermal enerji ile ısıtılabileceği ileri sürülmektedir. Bu tahmin gerçekleşirse başta İzmir, Bursa, Aydın, Erzurum, Sakar,a, Denizli ve Ağrı gibi kentlerinde yer aldığı 51 kent yerleşiminin ısıtılabilmesinde jeotermal enerji kullanılabilecektir.

Jeotermal Enerjinin Çevreye Etkisi
Jeotermal sistemlerde enerji elde edilirken önemli boyutlarda çevre kirlenmesi olabilir. Bu nedenle tesis kurulurken jeotermal kaynakların çevre üzerindeki etkileri dikkatle değerlendirilmelidir.

Jeotermal enerjiden elektrik elde edilen sistemlerin dönüşüm verimlilikleri düşük olduğu için, çevreye büyük miktarda ısı bırakılır. Atık ısı büyük bir alana yayılır ve yerel iklimde değişiklikler yapabilir. Ayrıca atıksıların borularla yakınlardaki akarsu ve göllere verilmesi de yerel ekolojiyi etkileyebilir. Isının bu şekilde çevreyi etkilemesi ve boşa harcanmasının önlenmesi, kaynağın kullanım çeşitliliğini arttırmakla olur. Çevreye verilerek harcanan ısı; konut ısıtması ya da proses ısısı olarak kullanmak amacıyla geri kazanılabilir.

Jeotermal kuyuların çevre üzerine diğer bir fiziksel etkisi de gürültüdür. Kuyularda çalışılırken gürültü 120 db.’i aşabilir. Bu gürültü, susturucu olarak adlandırılan atmosferik separatörlerle daha aza indirilebilir.

Jeotermal enerji santrallerinde gaz ve sıvıların bırakılması kimyasal kirlenmeye yol açar. Jeotermal enerji kullanılırken H2S ve CO2 açığa çıkar. H2S’ün kötü kokusu ve zehirleyici etkisi vardır.

A.B.D. ‘da H2S’ün jeotermal buhardan ayrılması zorunlu tutulmaktadır. CO2, jeotermal gazların en önemli bileşeni olup, toplam içinde %95 oranında bulunur. Atmosferde bu gazın artmasının en büyük nedeni fosil yakıtlardan enerji elde edilmesidir. Halbuki jeotermal enerji nedeniyle açığa çıkan CO2 miktarı oran olarak daha azdır. Türkiye’de jeotermal bir alan olan Kızıldere sahasında çıkan CO2’ın miktarı 750 g/kwh oranıyla oldukça yüksek olduğundan tamamı atmosfere verilmemekte ve önemli bir kısmından kuru buz elde edilmesinde yararlanılmaktadır.

Jeotermal atıksılarda bulunan kimyasalların etkisi daha da önemlidir. Toplam çözünmüş madde miktarı fazla olmasa da bor gibi bazı kimyasal maddeler bitkiler için tehlikeli olabilir. Son yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda jeotermal atıksılardan silika, lityum, borik asit ve arsenik gibi kimyasal maddelerin ayrılabildiği belirlenmiştir.

Gelişen teknolojiye ve duyulan ihtiyaca göre atık su içindeki bazı kimyasal maddeler üretilerek, akışkan bu yönden de zararsız hale getirilebilmektedir. Ayrıca, atık akışkan dinlendirme havuzlarında bekletilerek bazı bileşenler havuzlarda çöktürülmekte ve su arındırılmaktadır. Denize yakın bazı jeotermal alanlarda ise, akışkan kimyasal yönden deniz suyu karakterindedir. Bu nedenle bazı durumlarda atık suyun denize gönderilmesi bir sorun yaratmamaktadır. Atık suyun yeraltına tekrar basılması ise, hem kirliliği önlemek hem de jeotermal rezervuarın hidrolik olarak beslenmesi açısından önemlidir. Bu nedenle birçok jeotermal alanda da bu yöntem uygulanmaktadır.

Jeotermal kuyu platformları için 1.000 – 2.500 m2 alana ihtiyaç vardır. ayrıca kuyulardan santrale giden ve buhar taşıyan borular oldukça büyük bir alan kaplar. Bu yüzden jeotermal santraller, tüm tesisleriyle benzer kapasitedeki fosil yakıtlı santrallere göre daha fazla yer kaplar. Bu sorun birçok platform açmak yerine tek platformda birçok eğik kuyu yapılarak en alt düzeye indirilebilmektedir.

Soğutma suyu tüketiminin çevreye etkisi de jeotermal santraller için önemli bir konudur. Yer altı su akışı üzerindeki potansiyel etkinin yanında, büyük hacimlerdeki suyun buharlaşması yerel iklimi etkiler. Su durumunun kritik olduğu yerlerde sulu soğutma yerine kuru soğutma tercih edilmelidir.

Atık su bazı durumlarda yüksek oranda çözünmüş madde içerebilir. Bu çözünmüş maddeler, soğuma etkisiyle çökelirler. Bu maddeler ne kimyasal olarak reaksiyona girerler ne de zehirlidirler; bu sebeple gömüldüklerinde bu sorun kolayca ortadan kaldırılabilir.

Jeotermal enerji, fosil yakıtların tüketimi ve bunların kullanımından doğan sera etkisi ve asit yağmurları gibi çevre sorunlarının önlenmesi açısından da büyük önem taşımaktadır. Bu durum öncelikle, jeotermal enerjinin çevre yönünden diğer enerji türlerine kıyasla sahip olduğu doğal üstünlüklerden kaynaklanmaktadır. Öte yandan jeotermal enerjinin kullanımıyla ilgili olarak söz konusu edilen çevre sorunlarının çözümü konusunda da son zamanlarda önemli gelişmeler sağlanmıştır.

Jeotermal Enerjiye Ekonomik Bakış
Jeotermal enerji kaynaklarının kullanımı sermaye yoğunlukludur. Böyle olmasının nedeni de, santral veya ısıtma şebekesi kurulması ve gelir akışından çok önce kaynağın aranması ve geliştirilmesi, özellikle de sondaj için önemli harcama yapılması gereğidir.

Jeotermal kaynakların geliştirilmesi ve verimli olarak kullanılabilmesi için büyük bir idari yapılanma gerekmektedir.

Bir jeotermal kuyunun maliyeti, açıldığı sahada karşılaşılan güçlüklere bağlı olarak değişebilir ve aynı saha içinde kuyuların üretimleri de büyük ölçüde değişebilir.

Jeotermal sistemlerin işletme ve bakım maliyetleri genelde, toplam maliyetin küçük bir bölümünü oluşturur. Ancak jeotermal akışkanın klorürler gibi aşındırıcı veya silika, karbonatlar gibi çökelme eğilimi taşıyan bileşenler ya da CO2 ve H2O gibi çözünmeyen gazlar içermesi bu maliyetleri büyük ölçüde arttırmaktadır.

Jeotermal santrallerin termik santrallerden temel farkı kazan sisteminin olmamasıdır. Dolayısıyla bu tip santrallerde yakıt masrafı yoktur. Diğer taraftan delinen kuyu maliyetleri ile bunların bakım ve onarım masrafları da yaklaşık olarak yakıt masrafına eşdeğer sayılabilir.

Fosil ve nükleer yakıtlarla karşılaştırıldığında; jeotermal santrallerin ısıl verimliliği daha düşüktür. Enerji santraline akışkan taşınırken, dönüşüm verimliliğinin düşük olması nedeniyle çok büyük debilerde sıcak su veya buhar gerekmektedir. Bu da çok sayıda üretim kuyusu demektir. Akışkan taşıma maliyetleri ise, bu kuyuların aralıklarına, kuyu başına üretim debisine ve santralin toplam akışkan gereksinimini belirleyecek kapasitesine bağlıdır.

Enerji üretim ünitelerindeki dış maliyet, çevrenin etkilenme maliyeti olarak kabul edilmektedir. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi sırasında ortaya çıkan bu sosyal maliyet oldukça olumlu gözükmektedir. Fakat bu sosyal maliyet atıksıların nehirlere kullanılmayan CO2 ‘in havaya bırakılmasıyla çok artmaktadır.

Jeotermal enerjiyi güneş ve rüzgar gibi yeni enerji alternatiflerinden ayıran en büyük fark, elektrik ve ısı üretimi fiyatlarının ticari açıdan kabul edilebilir olmasıdır. Jeotermal enerjiyi konut ve proses ısı sistemlerinde kullanmak ise tüketici için yeniden yapılanma gerektirir.

KAPLICA TEDAVİSİNİN GENEL ETKİLERİ
Maden suyunun organizmanın iç düzen mekanizmasına normal işleyebileceği 37 0C –38 0C ‘deki banyo – içme – inkalasyon kürleri şeklinde seri uygulamalarıyla oluşan ekolojik etki kompleksine bağlı olarak ortaya çıkar.

Termal enerji unsurları belli süre ve şiddetle stessor olarak uygulandığında: Kişinin çevreye uyum kapasitesi artar, merkezi ve otonom sinir sistemi, hormon –enzim faaliyetleri uyarılır, vücut direnci metabolizma, organizma dengesi düzenlenir, kirlilik ve gürültüden arınmış kür merkezlerinde olumlu ruhsal değişimler görülür. İlaç, diyet, fizik tedavi rehabilitasyon, egzersiz, psikoterapi gibi tıbbi yöntemlerle birleştirildiğinde büyük önem taşır.

KAPLICA SULARININ İÇERİĞİNE GÖRE YARARLI OLDUĞU HASTALIKLAR VE SORUNLAR
Demirli Sular
a.Kanda mevcut demir oranını düzenleme ve zayıflığını giderme.
b.Romatizmal hastalıklar.

Arsenikli Sular
a.Bünyesel zayıflığı giderme.
b.Organizmayı güçlendirme.

İyotlu Sular
a.Solunum yolları rahatsızlıkları.
b.Kalp – dolaşım rahatsızlıkları.
c.Göz hastalıkları.

Kükürtlü Sular
a.Romatizmal hastalıklar.
b.Deri hastalıkları.
c.Kadın hastalıkları.
d.Göz hastalıkları.
e.Solunum yolu rahatsızlıkları.

Radyoaktif Sular (Radonlu Sular – Gençlik Suları)
a.Tüm organizmaların uyarılması, sinirsel ve bünyesel yorgunluk giderme.
b.Romatizmal hastalıklar.
c.Hormanal dengesizliklerin giderilmesi.
d.Kadın hastalıkları.
e.Kalp kan dolaşımı rahatsızlıkları.

Çamurlu Sular ve Çamurlar
a.Kadın hastalıkları.
b.Romatizmal hastalıklar.
c.Deri hastalıkları.
d.Sinir ve kas yorgunlukları.

Mineralize termal suların (Kaplıca Tedavi merkezlerinde) Kür Merkezlerinde kullanılarak yapılan uygulamalarda suların özelliklerine göre farklı etkinlikleri insan organizmaları üzerinde araştırılarak detaylı tespitler yapılmaktadır. Tıp biliminin gelişmesi ve balneotherapite uygulamalarında yetişen uzman hekim ve fizyoterapistlerin tedavi yöntemleri üzerinde araştırmaları devam etmektedir.

PAMUKKALE (HİERAPOLİS)
Dünyanın 7 harikasından biri olan, doğanın üstün güçleri tarafından yaratılan ve ülkemize hediye edilen, beyaz cennetimiz “PAMUKKALE” kaplıca tedavisinde en büyük potansiyele sahip bölgedir.

Bu bölge 1354 yılında meydana gelen şiddetli depremler yüzünden harap olmuş, bundan sonra insanların gezip gördüğü sularından şifa bulduğu arkeolojik ve doğal sit alanı şekline dönüşmüştür.

Suyun yüzeye çıktığı yerdeki sıcaklığı 35 derecedir. Bu su çeşitli radyoaktif maddelerin yanı sıra erimiş maddeler kalsiyum ve yüksek oranda karbondioksit içerir. Su belli süre aktığı yerde karbondioksit gazının uçması nedeniyle kireçli bir tortu bırakır. İşte bu tortular Pamukkale’nin ünlü travertenlerini oluşturur. Suyun deri, damar, göz hastalıkları ile kalp hastalıklarına iyi geldiği, insanı genç ve dinç tuttuğu bilinmektedir.

Suyun etkisinden faydalanabilmek için 1-2 hafta gibi bir süreyle vücudumuzu havuzlarda suyla temas ettirmek, bazen de gerektiğinde ağız yoluyla almak yeterlidir.

Pamukkale’nin suyundan insanların faydalanmasını gösteren fotoğraflar aşağıda sunulmuştur:

KARAHAYIT – KIRMIZI SU
Pamukkale’ye 5 km. uzaklıkta başka bir termal kaynaktır. Bu termal kaynak büyük oranda demir içerir. Suyun kırmızı renkli olması nedeniyle “KIRMIZI SU” adıyla da anılır.
Suyun kullanımıyla ilgili fotoğraflar aşağıda ve devam eden sayfada sunulmuştur.

Sonuç
Jeotermal sistemlerde entegrasyonun yani, jeotermal akışkanların çeşitli sıcaklık kademelerine göre farklı alanlarda değerlendirilmesi, jeotermal yatırımları daha ekonomik hale getirmektedir. Bunları en doğru şekilde kullanmak veya kullanılmasını teşvik etmek büyük ölçüde biz Çevre Mühendislerinin görevidir. Görevimizi yerine getirip gelecek nesillere daha güzel, daha iyi hayat standartlarına sahip bir çevre bırakmalıyız.