Jeotermal Elektrik Santrallerine genel bir bakış.

Bu yazımızda jeotermal elektrik santrallerinin çalışma sistemlerinden kabaca bahsederek bilgilendirme yapmaya çalışacağız. Sonrasında teknik detaylara indiğimiz yazılarımızı da paylaşacağız.

Jeotermal nedir ?

Jeotermal kısaca yer ısısı olarak tanımlanabilir. Isı da bir enerji olduğu için farklı enerji formlarına dönüştütürülerek kullanılabilir. Yer kabuğunun ısı enerjisini mekanik enerjije ve mekanik enerjiyi de elektrik enerjisine dönüştürmek mümkündür. Dünya'nın ilk Jeotermal elektrik santrali İtalya'da Larderello'da kurulmuştur.

Jeotermal enerjiden ısıtma, soğutma; kuru buz ve hidrojen eldesi gibi farklı şekillerde faydalanılmaktadır, fakat biz şimdilik sadece elektrik üretimi üzerine yoğunlaşacağız.

Jeotermal enerjiden elektrik üretimi farklı şekillerde yapılabilmektedir, fakat genel olarak yer altındaki jeotermal akışkanın kuyular açılarak yeryüzüne çıkarılması ve bu sıcak suyun buharıyla türbinlerin döndürülerek elektrik üretilmesi prensibine dayanmaktadır.

Kuyular ve Seperatörler

Jeotermal enerjiyi kullanabilmek için öncelikle onu yeraltından çıkarmak gerekmektedir. Bu sebeple jeotermal araştırmalar yapılır ve uygun yerlerde kuyular açılır. Sondajlar jeotermal sahanın durumuna göre 100 metre derinlikte kesilebildiği gibi 1000lerce metre derinliğe inilerek de yapılabilmektedir. Kimi yeraltı su kaynaklarına sahip bölgelerde bahçe sulama ve içme suyu olarak kullanma amaçlı yapılan sondajlardan farklı olarak jeotermal sondaj çok daha teknolojik aletlerle ve masraflı olarak yapılır. Sondaj sırasında yerkabuğunun sert kısımlarına gelindiğinde kullanılan sert kaya parçalayıcılar oldukça pahalıdır.

Açılan kuyular vasıtasıyla yer yüzüne çıkarılan jeotermal akışkan kullaılmadan önce bir dizi işleme tabi tutulmalıdır. Su ve buhar karışımı olarak yer yüzüne çıkan jeotermal akışkan öncelikle kuyu başlarındaki seperatörlerle su ve buhar olarak iki faza ayrıştırılır. Ayrılan buhar borular vasıtasıyla türbine taşınır ve türbin döndürülerek elektrik üretilir. Ayrıştırılmış olan sıcak su ise jeotermal santralin türüne göre ya yer altına geri pompalanır ya da  kullanılmak binary çevrim ünitesine aktarılır.

Bİnary Çevrim

Seperatörlerde buharından belli ölçüde ayrılmış olan sıcak su yüksek ısıdadır. Bu suyun enerjisi daha düşük sıcaklıklarda buharlaşabilen bir akışkana aktarılır ve türbin ikinci akışkanın buharı vasıtasıyla döndürülerek elektrik üretilir. Binary çevrimde kullanılan ikinci akışkan genellikle %70 amonyak %30 su karşımıdır. Bu karışım 80 0C gibi daha düşük sıcaklıklarda buharlaşabilediği için sıcak suyun enerjisiyle basınçlı buhar elde etmek mümkün olmaktadır.

Yoğuşturucular

Türbine giren alçak basınçlı buhar kullanıldıktan sonra yoğuşturucuya girer. Burada buhar fazından sıvı faza geçirilen akışkan tekrar yer altına gönderilmek üzere reenjeksiyon hattına geçer. Buhar fazından sıvı faza geçerken jeotermal akışkanın içinde bulunan ve yoğuşturulamayan gazlar olarak adlandırılan bir takım gaz faktörü ortaya çıkar. Çoğu karbondioksit olan ve hidrojen sülfür içeren bu gazlar önemsenmeyecek kadar düşük oranlarda olsalar da santallerde bu gazların da salınımını azaltmak için bir takım önlemler alınmaktadır.

Soğutma Kuleleri

Türbinde iş gördükten sonra atık buharı yoğuşturmak için soğutma suyu gerekmektedir. Soğutma suyu atık buharın sıcaklığını alacağı ve ısınacağı için soğutma suyunu soğutmada soğutma kuleleri kullanılır. Santralin büyüklüğüne göre soğutma kulelerinin de büyüklüğü değişmektedir. Kulelerin tepesinde yukarı doğru vakup yapan pervaneler bulunur. Pervaneler yukarı doğru hava akımı sağlarken soğutma suyu da soğutma kulesinde ince borularla tepeden ızgaralar üzerine dökülür. Ters yönde hava akımıyla karşılaşan sıcak su soğur ve tekrar çevrime girer.

Reenjeksiyon Sistemi

Kuyularla yeraltından sıcak suyun çıkarılması yerkabuğunun fazla enerjisinin alınmasını deprem riskini ve küresel ısınmayı azaltmakta faydalı olsa da çıkarılan jotermal akışkanın yeri doldurulmadığı takdirde yer altında boşluk olacağı için uzun vadede daha büyük deprem riski oluşturabilir. Dahası reenjeksiyon yapılmadığı takdirdejeotermal akışkanın debisinde azalma olur ve üretimin durmasına bile neden olabilir. Bu sebeple çıkarılan akışkanın yerinin doldurulması gerekmektedir. Yoğuşturucularda sıvılaştırılmış ve binary çevrimde kullanılmış olan atık su borular ile reenjeksiyon kuyusuna taşınır ve pompalar ile yer altına gönderilir. İlk santrallerde ekstra maliyet anlamına gelen reenjeksiyon sistemleri kurulmamış olmasına rağmen şimdilerde hem yeni santrallerde hem de eski santrallerde kurulumu kanunen zorunlu tutulmaktadır.

Şimdilik bu kadar. Artırılmış ve detaylanmış yazılarda görüşmek üzre...

Saygılarımla...

Şerif Ali Onar