JEOTERMAL ENERJİ

OZET
Fosil yakıtlarının neden olduğu, giderek artan kirlilik sorunları ve kaynakların tukenecek olması yeni enerji kaynakları arayışının başlamasına yol acmıştır. Bu enerji kaynaklarından birisi de jeotermal enerjidir. Calışmamızda; jeotermal enerjinin oluşumu, kullanım şekilleri, dunyadaki ve ulkemizdeki durumu, cevreye etkisi, insan sağlığına faydaları ve doğanın ulkemize bir armağanı olan pamukkale’den bahsedeceğiz.

Anahtar Kelimeler : Jeotermal Enerji, Termal Enerji Santralleri, Cevre, Ekonomi ve Kaplıcalar.

GİRİŞ
Dunya ulkelerinin ekonomik acıdan giderek gelişmeleri, enerji gereksinimlerini hızla arttırmaktadır. Dolayısıyla ulkeler bir yandan alışılmış enerji kaynaklarından daha ekonomik yararlanma yollarını ararken, ote yandan yenilenebilir enerji kaynaklarından cok kapsamlı bir bicimde faydalanma yollarını araştırmaktadırlar. Tukenmez ya da yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi de jeotermal enerjidir. Jeotermal enerji tek başına ulkelerin enerji sorununu cozebilecek bir kaynak olmasa da, cevreye daha az zarar veren, yerel olarak ekonomik ve tamamlayıcı cozumler sağlayan alternatif bir kaynaktır. Tarih boyunca, sağlık amaclı olarak kaplıca ve ılıcalarda yararlanılmış olan jeotermal enerjiden, 20. yuzyıl icinde elektrik elde etme ve ısıtma gibi ceşitli amaclarla yararlanılmaktadır.


JEOTERMAL ENERJİNİN OLUŞUMU

Yeryuzunde butun volkanik bolgelerde ve hatta volkanik faaliyeti binlerce yıl once sona ermiş bulunan yerlerde bile, sayısız sıcak su kaynaklarının bulunması, o yorede yuzeye yakın kayacların altında ve daha derin yerlerde yuksek sıcaklığın varolduğunu gosteren delillerdir. Yerkabuğundaki ısı kaynağı mağmadır. Mağma icinde serbest kalan gazların basıncının zayıfladığı ve dolayısıyla volkanik faaliyet sona erdiği zaman, mağma yavaş yavaş soğumaya devam eder. Bu soğuma sırasında, buyuk olcude su buharı olmak uzere, hidroklorik asit, CO2, hidrojen, amonyum klorur vb. gazlar ortaya cıkar. Butun bu gazlar yer altı suyu zonu icindeki yarıklardan gecerek yeryuzune ulaşır. İşte bu volkanik faaliyetler sırasında ortaya cıkan gazlar tarafından ısıtılan yer altı suyu ve diğer karışımlar, yeryuzune sıcak kaynaklar olarak ulaşırlar. Yeryuvarlağının derinliklerindeki yuksek sıcaklık ile ilgili olan ve bu gucle ısınarak oluşan enerjiye jeotermal enerji adı verilmektedir.

JEOTERMAL ENERJİNİN KULLANIMI
Jeotermal enerjinin kullanılabilmesi bazı koşulların oluşmasına bağlıdır. Temel gereklilik enerjinin ulaşılabilir olmasıdır. ulaşılabilirlik, gozenekli veya catlaklı yer ici oluşumlarında ısının taşınımı yada kayacın kendi ısı iletimi gibi doğal sureclerle sağlanmaktadır. Yer icinde depolanmış ısının miktarı ve fiziksel buyukluğu yeterliyse ve depo alanı yeryuzune yakınsa, yuzeye bir ısı sistemi kurularak sıcak su ve buhardan enerji elde edilebilir.
Jeotermal enerjinin doğrudan olmayan kullanımı elektrik enerjisine cevrilmesiyle gercekleştirilir. Jeotermal alana bir kuyu acılır ve kuyudan alınan buharın bir jeneratoru calıştırması sağlanır. Hidroelektrik santrallerde yuksekten hızla duşen suyun enerjisinden yararlanıldığı gibi jeotermal tesislerde de buharın enerjisinden yararlanılır. Buhar bir turbine yollanır ve turbinin donmesi sağlanır. Hareket eden turbin elektrik ureten bir jeneratoru calıştırır. Bunun sonucunda da elektrik uretilir.
Jeotermal enerjinin doğrudan kullanımı ise konut ısıtması, seracılık ve endustri icin soz konusudur. Yuksek entolpili kaynaklar elektrik uretiminde kullanılmaya, duşuk entolpili kaynaklar ise doğrudan kullanıma uygundur. Turkiye’deki jeotermal kaynakların onemli bir coğunluğu duşuk entolpili olduğu icin doğrudan kullanıma daha cok oncelik verilmelidir. Doğrudan kullanımda verim daha yuksektir. Bu kullanım yollarından biri olan konut ısıtmacılığının tekniği ise; jeotermal suyun sıcaklığı ve bileşimi ile değişmektedir.
Orneğin 60-100 0C arasındaki bir jeotermal su ile ısıtma doğrudan yapılırken, suyun aşındırıcı (korrozif) maddeler icermesi ya da cokelme eğilimi taşıması durumunda ısı değiştirici gerekmektedir. Sıcak su ve buhar bu gibi amaclarla kullanıldıktan sonra, atık suyun yok edilmesiyle surec tamamlanır.
Dunyada mevcut jeotermal santraller 6.275 MW kurulu gucunde olup, bu santrallerden elektrik elde edilmesinde yararlanılmakta, ısıtma amaclı kullanım ise 13.044 MW olmaktadır. Jeotermal enerjiden en fazla yararlanan ulkelerin başında İtalya, İzlanda, Yeni Zelanda ve A.B.D. gelmektedir. İzlanda da gereksinim duyulan enerjinin yaklaşık %20’si jeotermal enerjiden karşılanmakta ve ulke nufusunun yaklaşık yarısı jeotermal enerji ile ısıtılan konutlarda oturmaktadır.
Ulkemizde 1200 sıcak su kaynağı mevcut olup, bunlardan 40 0C’nin ustunde jeotermal akışkan iceren, 140 jeotermal alan bulunmaktadır. Turkiye, jeotermal enerji potansiyeli yuksek olan ulkeler arasında 7. sırada yer almaktadır. Henuz bu potansiyelin %2,97’sinden yararlanılmaktadır. Ozellikle Ege ve İc Anadolu bolgeleri jeotermal enerji yataklarının bulunabileceği alanların başında gelmektedir. Yapılan son araştırmalar Doğu Anadolu bolgesinin de jeotermal enerji yatakları bakımından oldukca zengin olduğunu ortaya koymuştur. Ancak bu potansiyelden henuz yeterince yararlanılamamaktadır.
Dunya standartlarına gore jeotermal kaynaklar; 150 0C’nin ustunde yuksek sıcaklık, 150-170 0C arasında orta sıcaklık ve 70 0C’nin altında duşuk sıcaklık kaynakları olarak sınıflandırılmaktadır.
Turkiye’de elektrik enerjisi elde edilebilecek yuksek entolpili iki jeotermal saha Kızıldere ve Germencik’tir. Kızıldere – DENİZLİ jeotermal alanı 1968 yılında keşfedilmiştir. Turkiye’de ilk ticari jeotermal santral 1984 yılında burada kurulmuştur. İlk yıllarda bazı problemler doğurduysa da alınan tedbirlerle bu problemler aşılmıştır. Canakkale – Tuzla sahasında 15 MW, Aydın – Germencik sahasında 100 MW gucunde jeotermal santraller kurulması icin calışmalar devam etmektedir. Geri kalan tum jeotermal kaynaklar duşuk entolpilidir, ama rezerv olarak oldukca buyuktur. Son yıllarda Simav, Kırşehir, Balcova ve Gonen gibi bircok yerleşim alanında merkezi sistemle ısıtma projelerinde jeotermal enerjiden yararlanılmaktadır.
Turkiye’deki jeotermal kaynakların buyuk bir bolumu duşuk entolpili olduğundan konut ısıtmacılığı acısından uygun kaynaklar olduğunu daha once belirtmiştim. Fakat bu tip uygulamalar ulkemizde pek yaygın değildir.
Bu nedenle buyuk onem taşıyan kentlerin ısıtılabileceği konusunda en kapsamlı uygulamalardan biri Ağrı’nın Diyadin ilcesinde gercekleştirilmiştir. Diyadin jeotermal sahası 65 0C sıcaklıkta yuksek debide jeotermal akışkan uretimiyle Turkiye’nin ilk 15 sahası arasında yer almaktadır. Konutların ısıtılması calışmalarına 1998 yılında başlanmış olup, sistemin buyuk bir kısmı 1999 yılında tamamlanarak hizmete acılmıştır. Yoredeki sıcak su kaynaklarının genellikle fay hatlarının yakınlarında ya da fay hatları uzerinde yer aldıkları dikkati cekmektedir. Bu kaynakların ceşitli tarihlerde meydana gelen depremlerden değişik şekillerde etkilendikleri de dikkate alınırsa, sıcak su kaynaklarının coğunlukla fay kaynağı olduğu soylenebilir.
1999 yılı Eylul ayı itibariyle şehirde, jeotermal enerjiden yararlanılarak ısıtılan konutların sayısı 1.000’i buluyordu. Birkac yıl icerisinde ilce merkezinde bulunan yaklaşık 3.000 konutun tamamının jeotermal enerji ile ısıtılması planlanmaktadır. Diyadin’de jeotermal kaynakların seracılığa uygulanabilirliği konusunda da calışmalar başlatılmıştır. Bolgenin seracılık acısından uygun koşullara sahip olması ve mevcut seralarda oldukca verimli uretim olmasını sağlamıştır. Bu nedenlerle daha cok konut ve seranın ısıtılması icin calışmalar 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, seluloz ve kağıt endustrisinde ağartma işlemi, şeker, ilac, pastorize sut ve bira endustrisi gibi bircok alanda uygulama imkanı vardır. Diyadin’de sıvılaştırılmış CO2 ve kuru buz uretim tesisi ile presipite kalsiyum karbonat uretim tesisi yapım calışmalarına da başlanmıştır.
Diyadin ilce merkezinde jeotermal enerjinin kullanılmasıyla ısınma giderleri buyuk oranda azalmış (8 kat) ve sıcak su kullanımı icinde ek harcama yapmaya gerek kalmamıştır. Hava kirliliğinin buyuk bir olcude azalması, toplum sağlığını da olumlu yonde etkilemiştir.
Son yıllarda kullanım alanları giderek ceşitlenen jeotermal enerjinin onemi daha da artmaktadır. Nitekim gunumuzde seraların, konutların, havaalanı pistlerinin, yuzme havuzlarının ve hayvan ciftliklerinin ısıtılması, balık başta olmak uzere ceşitli yiyeceklerin kurutulması, deniz suyundan tuz elde edilmesi, sıvı CO2, kuru buz, sodyum klorur, presipite kalsiyum karbonat, cinko, bor gibi kimyasal maddelerin uretilmesi ve elektrik enerjisi uretilmesi gibi ceşitli faaliyet alanlarında yararlanılmaktadır.
Turkiye’de yaklaşık 5 milyon evin jeotermal enerji ile ısıtılabileceği ileri surulmektedir. Bu tahmin gercekleşirse başta İzmir, Bursa, Aydın, Erzurum, Sakar,a, Denizli ve Ağrı gibi kentlerinde yer aldığı 51 kent yerleşiminin ısıtılabilmesinde jeotermal enerji kullanılabilecektir.
Jeotermal Enerjinin Cevreye Etkisi
Jeotermal sistemlerde enerji elde edilirken onemli boyutlarda cevre kirlenmesi olabilir. Bu nedenle tesis kurulurken jeotermal kaynakların cevre uzerindeki etkileri dikkatle değerlendirilmelidir.
Jeotermal enerjiden elektrik elde edilen sistemlerin donuşum verimlilikleri duşuk olduğu icin, cevreye buyuk miktarda ısı bırakılır. Atık ısı buyuk bir alana yayılır ve yerel iklimde değişiklikler yapabilir. Ayrıca atıksıların borularla yakınlardaki akarsu ve gollere verilmesi de yerel ekolojiyi etkileyebilir. Isının bu şekilde cevreyi etkilemesi ve boşa harcanmasının onlenmesi, kaynağın kullanım ceşitliliğini arttırmakla olur. Cevreye verilerek harcanan ısı; konut ısıtması ya da proses ısısı olarak kullanmak amacıyla geri kazanılabilir.
Jeotermal kuyuların cevre uzerine diğer bir fiziksel etkisi de gurultudur. Kuyularda calışılırken gurultu 120 db.’i aşabilir. Bu gurultu, susturucu olarak adlandırılan atmosferik separatorlerle daha aza indirilebilir.
Jeotermal enerji santrallerinde gaz ve sıvıların bırakılması kimyasal kirlenmeye yol acar. Jeotermal enerji kullanılırken H2S ve CO2 acığa cıkar. H2S’un kotu kokusu ve zehirleyici etkisi vardır.
A.B.D. ‘da H2S’un jeotermal buhardan ayrılması zorunlu tutulmaktadır. CO2, jeotermal gazların en onemli bileşeni olup, toplam icinde %95 oranında bulunur. Atmosferde bu gazın artmasının en buyuk nedeni fosil yakıtlardan enerji elde edilmesidir. Halbuki jeotermal enerji nedeniyle acığa cıkan CO2 miktarı oran olarak daha azdır. Turkiye’de jeotermal bir alan olan Kızıldere sahasında cıkan CO2’ın miktarı 750 g/kwh oranıyla oldukca yuksek olduğundan tamamı atmosfere verilmemekte ve onemli bir kısmından kuru buz elde edilmesinde yararlanılmaktadır.
Jeotermal atıksılarda bulunan kimyasalların etkisi daha da onemlidir. Toplam cozunmuş madde miktarı fazla olmasa da bor gibi bazı kimyasal maddeler bitkiler icin tehlikeli olabilir. Son yıllarda yapılan calışmalar sonucunda jeotermal atıksılardan silika, lityum, borik asit ve arsenik gibi kimyasal maddelerin ayrılabildiği belirlenmiştir.
Gelişen teknolojiye ve duyulan ihtiyaca gore atık su icindeki bazı kimyasal maddeler uretilerek, akışkan bu yonden de zararsız hale getirilebilmektedir. Ayrıca, atık akışkan dinlendirme havuzlarında bekletilerek bazı bileşenler havuzlarda cokturulmekte ve su arındırılmaktadır. Denize yakın bazı jeotermal alanlarda ise, akışkan kimyasal yonden deniz suyu karakterindedir. Bu nedenle bazı durumlarda atık suyun denize gonderilmesi bir sorun yaratmamaktadır. Atık suyun yeraltına tekrar basılması ise, hem kirliliği onlemek hem de jeotermal rezervuarın hidrolik olarak beslenmesi acısından onemlidir. Bu nedenle bircok jeotermal alanda da bu yontem uygulanmaktadır.
Jeotermal kuyu platformları icin 1.000 – 2.500 m2 alana ihtiyac vardır. ayrıca kuyulardan santrale giden ve buhar taşıyan borular oldukca buyuk bir alan kaplar. Bu yuzden jeotermal santraller, tum tesisleriyle benzer kapasitedeki fosil yakıtlı santrallere gore daha fazla yer kaplar. Bu sorun bircok platform acmak yerine tek platformda bircok eğik kuyu yapılarak en alt duzeye indirilebilmektedir.
Soğutma suyu tuketiminin cevreye etkisi de jeotermal santraller icin onemli bir konudur. Yer altı su akışı uzerindeki potansiyel etkinin yanında, buyuk hacimlerdeki suyun buharlaşması yerel iklimi etkiler. Su durumunun kritik olduğu yerlerde sulu soğutma yerine kuru soğutma tercih edilmelidir.
Atık su bazı durumlarda yuksek oranda cozunmuş madde icerebilir. Bu cozunmuş maddeler, soğuma etkisiyle cokelirler. Bu maddeler ne kimyasal olarak reaksiyona girerler ne de zehirlidirler; bu sebeple gomulduklerinde bu sorun kolayca ortadan kaldırılabilir.
Jeotermal enerji, fosil yakıtların tuketimi ve bunların kullanımından doğan sera etkisi ve asit yağmurları gibi cevre sorunlarının onlenmesi acısından da buyuk onem taşımaktadır. Bu durum oncelikle, jeotermal enerjinin cevre yonunden diğer enerji turlerine kıyasla sahip olduğu doğal ustunluklerden kaynaklanmaktadır. Ote yandan jeotermal enerjinin kullanımıyla ilgili olarak soz konusu edilen cevre sorunlarının cozumu konusunda da son zamanlarda onemli gelişmeler sağlanmıştır.
Jeotermal Enerjiye Ekonomik Bakış
Jeotermal enerji kaynaklarının kullanımı sermaye yoğunlukludur. Boyle olmasının nedeni de, santral veya ısıtma şebekesi kurulması ve gelir akışından cok once kaynağın aranması ve geliştirilmesi, ozellikle de sondaj icin onemli harcama yapılması gereğidir.
Jeotermal kaynakların geliştirilmesi ve verimli olarak kullanılabilmesi icin buyuk bir idari yapılanma gerekmektedir.
Bir jeotermal kuyunun maliyeti, acıldığı sahada karşılaşılan gucluklere bağlı olarak değişebilir ve aynı saha icinde kuyuların uretimleri de buyuk olcude değişebilir.
Jeotermal sistemlerin işletme ve bakım maliyetleri genelde, toplam maliyetin kucuk bir bolumunu oluşturur. Ancak jeotermal akışkanın klorurler gibi aşındırıcı veya silika, karbonatlar gibi cokelme eğilimi taşıyan bileşenler ya da CO2 ve H2O gibi cozunmeyen gazlar icermesi bu maliyetleri buyuk olcude 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 nukleer yakıtlarla karşılaştırıldığında; jeotermal santrallerin ısıl verimliliği daha duşuktur. Enerji santraline akışkan taşınırken, donuşum verimliliğinin duşuk olması nedeniyle cok buyuk debilerde sıcak su veya buhar gerekmektedir. Bu da cok sayıda uretim kuyusu demektir. Akışkan taşıma maliyetleri ise, bu kuyuların aralıklarına, kuyu başına uretim debisine ve santralin toplam akışkan gereksinimini belirleyecek kapasitesine bağlıdır.
Enerji uretim unitelerindeki dış maliyet, cevrenin etkilenme maliyeti olarak kabul edilmektedir. Jeotermal enerjiden elektrik uretimi sırasında ortaya cıkan bu sosyal maliyet oldukca olumlu gozukmektedir. Fakat bu sosyal maliyet atıksıların nehirlere kullanılmayan CO2 ‘in havaya bırakılmasıyla cok artmaktadır.
Jeotermal enerjiyi guneş ve ruzgar gibi yeni enerji alternatiflerinden ayıran en buyuk fark, elektrik ve ısı uretimi fiyatlarının ticari acıdan kabul edilebilir olmasıdır. Jeotermal enerjiyi konut ve proses ısı sistemlerinde kullanmak ise tuketici icin yeniden yapılanma gerektirir.
KAPLICA TEDAVİSİNİN GENEL ETKİLERİ
Maden suyunun organizmanın ic duzen mekanizmasına normal işleyebileceği 37 0C –38 0C ‘deki banyo – icme – inkalasyon kurleri şeklinde seri uygulamalarıyla oluşan ekolojik etki kompleksine bağlı olarak ortaya cıkar.
Termal enerji unsurları belli sure ve şiddetle stessor olarak uygulandığında: Kişinin cevreye uyum kapasitesi artar, merkezi ve otonom sinir sistemi, hormon –enzim faaliyetleri uyarılır, vucut direnci metabolizma, organizma dengesi duzenlenir, kirlilik ve gurultuden arınmış kur merkezlerinde olumlu ruhsal değişimler gorulur. İlac, diyet, fizik tedavi rehabilitasyon, egzersiz, psikoterapi gibi tıbbi yontemlerle birleştirildiğinde buyuk onem taşır.
KAPLICA SULARININ İCERİĞİNE GORE YARARLI OLDUĞU HASTALIKLAR VE SORUNLAR
Demirli Sular
a. Kanda mevcut demir oranını duzenleme ve zayıflığını giderme.
b. Romatizmal hastalıklar.
Arsenikli Sular
a. Bunyesel zayıflığı giderme.
b. Organizmayı guclendirme.
İyotlu Sular
a. Solunum yolları rahatsızlıkları.
b. Kalp – dolaşım rahatsızlıkları.
c. Goz hastalıkları.
Kukurtlu Sular
a. Romatizmal hastalıklar.
b. Deri hastalıkları.
c. Kadın hastalıkları.
d. Goz hastalıkları.
e. Solunum yolu rahatsızlıkları.
Radyoaktif Sular (Radonlu Sular – Genclik Suları)
a. Tum organizmaların uyarılması, sinirsel ve bunyesel yorgunluk giderme.
b. Romatizmal hastalıklar.
c. Hormanal dengesizliklerin giderilmesi.
d. Kadın hastalıkları.
e. Kalp kan dolaşımı rahatsızlıkları.
Camurlu Sular ve Camurlar
a. Kadın hastalıkları.
b. Romatizmal hastalıklar.
c. Deri hastalıkları.
d. Sinir ve kas yorgunlukları.
Mineralize termal suların (Kaplıca Tedavi merkezlerinde) Kur Merkezlerinde kullanılarak yapılan uygulamalarda suların ozelliklerine gore farklı etkinlikleri insan organizmaları uzerinde araştırılarak detaylı tespitler yapılmaktadır. Tıp biliminin gelişmesi ve balneotherapite uygulamalarında yetişen uzman hekim ve fizyoterapistlerin tedavi yontemleri uzerinde araştırmaları devam etmektedir.
PAMUKKALE (HİERAPOLİS)
Dunyanın 7 harikasından biri olan, doğanın ustun gucleri tarafından yaratılan ve ulkemize hediye edilen, beyaz cennetimiz “PAMUKKALE” kaplıca tedavisinde en buyuk potansiyele sahip bolgedir.
Bu bolge 1354 yılında meydana gelen şiddetli depremler yuzunden harap olmuş, bundan sonra insanların gezip gorduğu sularından şifa bulduğu arkeolojik ve doğal sit alanı şekline donuşmuştur.
Suyun yuzeye cıktığı yerdeki sıcaklığı 35 derecedir. Bu su ceşitli radyoaktif maddelerin yanı sıra erimiş maddeler kalsiyum ve yuksek oranda karbondioksit icerir. Su belli sure aktığı yerde karbondioksit gazının ucması nedeniyle kirecli bir tortu bırakır. İşte bu tortular Pamukkale’nin unlu travertenlerini oluşturur. Suyun deri, damar, goz hastalıkları ile kalp hastalıklarına iyi geldiği, insanı genc ve dinc tuttuğu bilinmektedir.
Suyun etkisinden faydalanabilmek icin 1-2 hafta gibi bir sureyle vucudumuzu havuzlarda suyla temas ettirmek, bazen de gerektiğinde ağız yoluyla almak yeterlidir.
Pamukkale’nin suyundan insanların faydalanmasını gosteren fotoğraflar aşağıda sunulmuştur:

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

S O N U C
Jeotermal sistemlerde entegrasyonun yani, jeotermal akışkanların ceşitli sıcaklık kademelerine gore farklı alanlarda değerlendirilmesi, jeotermal yatırımları daha ekonomik hale getirmektedir. Bunları en doğru şekilde kullanmak veya kullanılmasını teşvik etmek buyuk olcude biz Cevre Muhendislerinin gorevidir. Gorevimizi yerine getirip gelecek nesillere daha guzel, daha iyi hayat standartlarına sahip bir cevre bırakmalıyız.
__________________