Yenilenebilir enerjiler orta ve uzun vadede şüphesiz gelecektir. Fosil yakıt rezervleri tükenmek üzere ve dünyanın alternatif ve sürdürülebilir enerji kaynaklarına yönelmesi gerekiyor. Daha temiz bir enerji modeline geçişte jeotermal enerji ilgi kazanıyor. Önemine ve potansiyeline rağmen birçok kişi çeşitli jeotermal enerjinin kullanım alanları ne de uygulanabilir bir seçenek olarak kapsamı.
Bu makalede jeotermal enerjinin temel kullanım alanlarının neler olduğunu, temel özelliklerini ve enerji dönüşümü bağlamındaki önemini derinlemesine analiz edeceğiz.
Özellikler ve operasyon
Jeotermal enerji, dünyanın iç ısısından yararlanan yenilenebilir bir kaynaktır. Bu ısı, esas olarak uranyum, toryum ve potasyum gibi radyoaktif elementlerin bozunması nedeniyle Dünya'nın çekirdeğinde üretilir. Bu elementler ayrıştıklarında en derin katmanlardan yer kabuğuna doğru yükselen ısı yayarlar.
Dünyanın iç kesimlerine inildikçe sıcaklık artar. Genel olarak, Her 2 metre derinlikte sıcaklık 4 ila 100 ºC arasında artıyorBu da daha derinlerde daha yoğun ısı kaynakları bulacağımız anlamına geliyor. Bu termal eğim, belirli bölgelerde yeraltı suyunun buhara dönüşene kadar ısınmasına, yüksek sıcaklıktaki akiferlerin oluşmasına veya gayzerler veya kaplıcalar oluşmasına olanak tanır.
Jeotermal enerji üretimi jeotermal kaynağın sıcaklığına bağlıdır. Yüksek sıcaklıktaki birikintilerde ısı 150 dereceyi aşabiliyor ve bu da türbinler aracılığıyla elektrik üretilmesine olanak sağlıyor. Diğer durumlarda, örneğin düşük entalpili jeotermalısı, aslında elektrik üretmeden, esas olarak ısıtma ve kullanım sıcak suyu için kullanılır.
Sıcaklığa göre jeotermal enerji çeşitleri
Kaynağın sıcaklığına bağlı olarak jeotermal enerjiyi, her biri farklı enerji ihtiyaçlarına uygun olan dört ana türe ayırabiliriz:
1. Çok düşük sıcaklık (30°C'den az)
Ağırlıklı olarak evlerde ve binalarda iklimlendirme ve sıcak su üretimi amacıyla kullanılan bu sıcaklık aralığında en çok kullanılan sistem, jeotermal ısı pompası. Bu sistem, kışın ısıtma, yazın ise soğutma sağlamak için toprakla ısı alışverişinde bulunur. Uzun kullanım ömrü ve az bakım gerektirmesiyle enerji açısından oldukça verimli bir seçenektir.
2. Düşük sıcaklık (30°C ila 100°C)
Bu tür kaynaklar kentsel ısıtma ağlarında, kaplıcalarda, tarım ürünlerinin kurutulmasında, balık çiftliklerinde ve diğer orta ölçekli endüstriyel uygulamalarda kullanılmaktadır.
3. Ortam sıcaklığı (100°C ila 150°C)
Kaynama noktası sudan daha düşük olan bir sıvının buharlaştırıldığı, türbinlerin döndürülerek elektrik üretildiği ikili çevrim teknolojilerini kullanarak elektrik üretmeye uygundur. Ayrıca sürekli termal enerji tedariki gerektiren endüstriyel işlemlerde de kullanılır.
4. Yüksek sıcaklık (150°C'den fazla)
Bu sistemlerde yer altı akiferlerinde üretilen buhar, doğrudan elektrik üreten buhar türbinlerini çalıştırmak için kullanılır. Ticari elektrik üretimi söz konusu olduğunda en yaygın jeotermal türüdür. Tektonik plakalara ve volkanik alanlara yakın olanlar gibi jeotermal olarak aktif alanlarda bulunur.
Jeotermal enerjinin kullanımı
Jeotermal enerjinin en önemli avantajlarından biri çok yönlülüğüdür. Çeşitli sektörlerde hem elektrik üretmek hem de ısı sağlamak amacıyla kullanılabilir:
- Elektrik üretimi: Volkanların veya jeolojik fayların yakınındaki alanlar gibi yüksek sıcaklık rezervuarlarının bulunduğu bölgelerde, türbinleri çalıştırmak ve elektrik üretmek için doğal buhar kullanılır. İkili çevrim veya kuru buhar santralleri gibi tesisler bu kaynaktan yararlanan yüksek verimli tesislere örnektir.
- Isıtma ve iklimlendirme: Evlerde ve binalarda ısı pompaları kullanılarak ısıtma sağlamak için jeotermal enerji kullanılmaktadır. Yeraltı ısısı gömülü borular aracılığıyla çekilerek binaların içine aktarılır. Bu sistem özellikle alt zemin sıcaklığının sabit tutulmasının önemli olduğu soğuk iklimlerde etkilidir.
- Endüstriyel ve tarımsal uygulamalar: Tarım sektöründe ürünlerin kurutulması, seraların ve balık çiftliklerinin ısıtılması ve tuz çıkarma veya ekipman sterilizasyonu gibi diğer endüstriyel işlemlerde kullanılır. Kullanımı, daha az çevresel etkiyle daha sürdürülebilir bir üretim sürecini garanti eder.
Jeotermal enerjinin avantajları ve dezavantajları
Jeotermal enerji, onu en umut verici yenilenebilir enerjilerden biri yapan birçok avantaja sahiptir, ancak aynı zamanda dikkate alınması gereken bazı zorlukları da beraberinde getirir:
Avantaj
- Yenilenebilir ve neredeyse tükenmez: Dünyanın iç ısısı sürekli olarak mevcuttur ve diğer yenilenebilir kaynaklardan farklı olarak meteorolojik faktörlere bağlı değildir.
- Düşük çevresel etki: Jeotermal santraller, geleneksel enerji santrallerine göre önemli ölçüde daha düşük düzeyde CO2 yayar ve fosil yakıtlardan bağımsız olarak çalışabilir.
- Uzun vadeli ekonomik tasarruflar: İlk kurulum maliyeti yüksek olmasına rağmen, kurulduktan sonra jeotermalin işletilmesi diğer enerji türlerine göre çok daha ucuzdur.
- Uzun ömür: Jeotermal tesislerin kullanım ömrü genellikle 50 yıldan fazladır ve bu da ilk yatırımı haklı çıkarır.
sakıncaları
- Yüksek başlangıç yatırımı: Özellikle yer altı ısısının çok derinlerde olduğu bölgelerde sondaj ve jeotermal altyapı geliştirme maliyetleri yüksektir.
- Yerel çevresel etkiler: Isı ekstraksiyonu, hidrojen sülfür gibi küçük gaz emisyonlarına neden olabilir ve bazı durumlarda sondaj çalışmaları küçük yerel depremlere neden olabilir.
- Coğrafi özgüllük: Dünyanın her bölgesi jeotermal santrallerin kurulumuna uygun olmadığından genişlemeleri sınırlıdır.
Yerli jeotermal enerji uygulamaları
Evde, jeotermal enerji esas olarak aşağıdakiler kullanılarak kullanılmaktadır: jeotermal ısı pompalarıBu da mekanların iklimlendirilmesine ve çok verimli bir şekilde sıcak su üretilmesine olanak sağlar. Yeraltı ısısını toplamak için üç tip kurulum vardır:
- Dikey jeotermal sistem: Probların dikey olarak zemine batırılarak 150 metreye kadar derinliğe ulaştığı sistemdir. Daha büyük bir yatırım gerektirse de enerji kullanımı açısından en verimli olanıdır.
- Yatay jeotermal sistem: Borular 1 ila 2 metre derinliğe yatay olarak yerleştirilir. Maliyeti dikey sisteme göre daha düşüktür ancak daha fazla yüzey alanı gerektirir.
- Yeraltı suyu toplama sistemi: Bu durumda, ısısını kullanmak için suyun çekilip daha sonra geri döndürüldüğü yer altı akiferleri kullanılır. Bu sistem çok verimlidir ancak sürdürülebilirliği yeterli su kaynaklarının varlığına bağlıdır.
Bu sistemlerin kullanımı yalnızca kullanıcıların elektrik faturalarını azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda karbon ayak izinin azaltılmasına ve daha sürdürülebilir bir evin korunmasına da katkıda bulunuyor. Jeotermal enerji, güneş enerjisi gibi diğer yenilenebilir kaynaklarla uyumlu olma avantajının yanı sıra, evsel ısıtma ve soğutma ihtiyaçları için hiç şüphesiz uzun ömürlü ve çevre dostu bir çözümdür.
Jeotermal enerji, enerji değişiminin öncülerinden biri olmaya hazır. İlk kurulum maliyeti yüksek olsa da işletme maliyetinin düşük olması ve yeraltı ısısının sürekli dağılması nedeniyle yatırımın karşılığını yıllar geçtikçe alıyorsunuz.
Doğru planlama ve doğru sistem seçimi ile hem sanayiciler hem de evsel kullanıcılar çevreye saygılı, tükenmez bir enerji kaynağından faydalanabilirler.