Ülkemizde Jeotermal Enerjinin Akılcı Değerlendirilmesinde Termodinamik Yasalar
Prof. Dr. Birol Kılkış
AB ETIP 100% Renewable Cities
DRAGLOW Strategic Advisory Board
Günümüzde jeotermal enerji kaynaklarımızdan elektrik gücü üretimine öncelik verilmektedir. Ancak, jeotermal elektrik üretiminden artan ısının da değerlendirmesi yönünde aynı duyarlılık sektörde ve karar vericiler tarafından gösterilmemekte, artık ısı atık ısıya dönüşmek üzere çoğu kez tamamen ihmal edilmekte ve genellikle elektrik fanları ile çalıştırılan soğutma kulelerinden havaya atılmaktadır. Ayrıca atmosfere su buharı de salınmaktadır. Su buharı diğer gazların sera gazı etkilerinde katalizör vazifesi gördüğünden sera gazı etkisi en az CO2 kadardır [1]. Ayrıca, kuyulardan yer yüzüne çıkarılan ısının önemli bir bölümü değerlendirilmeksizin havaya atılarak küresel ısınmada sorun yaratılmaktadır. Öte yandan, güç üretimini takiben aynı kuyunun bölge ısıtması için değerlendirilmesi yerine ısıtma ve seracılık alanlarına yönelik yeni kuyular açılarak sektördeki toplam kuyu yatırım ve işletim maliyetleri de artmaktadır. Bu maliyetler nedeni ile ek katma değerlere bağlı gelirlerden yoksun kalan jeotermal güç üretiminin birim maliyetleri de artmaktadır. Halbuki, entegre güç+ısı, yani birlikte üretim (kojenerasyon) ve üçlü üretim (güç+ısı+soğutma) sistemleri [2] uygulandığında kuyu birim yatırım ve işletme maliyetleri başına toplam katma değer çok artacaktır. Tabii bu varsayım elektrik ve soğuk üretilemeyen düşük entalpili rezervler için geçerli olmayıp ancak bölge ısıtması yapılabilir ve bunun da katma değeri çok yüksek olmayacaktır. Çoklu jeotermal üretim uygulanmadıkça önemli çevresel sorunlarla birlikte küresel krize olumsuz katkılar süregelecektir.
Jeotermal santrallerde değerlendirilmeyen artık ısı, enerji borsasında hiç sorgulanmamaktadır. Elektrik üretim verimi, ısının hangi sıcaklıkta çevreye atıldığı, yoğuşturulamayan gazlara, özellikle CO2 salımlarına yönelik tasarım ve işletimsel önlemler gibi çevre kalitesi ve katma değer kazanımları enerji piyasasında ve YEKDEM (Yenilenebilir Enerji Kaynakları Destekleme Mekanizması) [3] destek çizelgelerinde dikkate alınmamaktadır, zira borsada ısıya ve çevreye olan olumlu katkılara ödenecek bir kuruş bile söz konusu değildir. Gün öncesi ve gün içi elektrik fiyatlandırmasında ve destek programlarında elektrik elde edilsin de nasıl elde edilirse edilsin ve fiyatı nedir zihniyeti hakimdir. Bu durum EPİAŞ yerli TürkGÖP yazılımı için de geçerlidir [4]. Diğer bir deyişle, enerji klasik ekonomi koşullarına ve doğrusala yakın Pareto eşitliklerine dayalı yaklaşımlarla ekonomiye ve finansa hapsedilmiş olmaktadır [5]. Son günlerde elektrik enerjisi fiyatlarında gelinen anormal durum da ortadadır. Ülkemizde düşük entalpili jeotermal kaynaklardan bölge ısıtma uygulamaları sınırlı ölçüde mevcut ise de bunların çevresel etkileri de yeterince analiz edilmemektedir. Aynı dar kapsam ve bakış açısı yönetmelik ve kanunlarda da görülebilmektedir.
Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanunu (5686) sadece imtiyazlara, kaynaklar üzerindeki haklara ve ruhsatlara ağırlık vermekte, termodinamik, ekonomik ve çevresel konulara değinmemektedir. 11 Mart 2021 tarihli 31420 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanarak yürürlüğe giren Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanunu Uygulama Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik içeriğinde de sadece tanım ve tarif değişiklikleri yer almıştır [6]. Konuya en yakın görünen ve Jeotermal Kaynakların Kullanımına Yönelik İş ve İşlemler`e amir 5346 sayılı Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi yasasında ısının kelimesi bile geçmemektedir. Daha yasanın başında ısı yok sayılmıştır [7, 8]. Aynı yasada yenilenebilir enerji desteklerinin sadece basit kuruşlandırılması (elektrik üretiminde) yer almaktadır. Isı gene göz ardı edilmiştir. Bunun da ötesinde, üretilen elektrik gücünün arka planı hiç değerlendirilmemektedir.
Örneğin, elektrik gücünü net %11.5 verimle şebekeye veren A santrali (Şekil 1), artık ısıyı hiç değerlendirmeden çevreye atmakta ve sera gazlarını da yeterince yönetmemektedir. Aynı jeotermal kuyudan B santral tipi (Şekil 2 ve 4) net %11 verimle (biraz daha az) güç sağlayıp artık ısıyı da (her ne kadar daha ısı piyasası henüz oluşmamış ise) optimum düzeyde tasarımlanmış bir bölge ısıtma, soğutma ve sıcak su ön ısıtması/sera uygulamalarında değerlendirerek, ayrıca sera gazlarının tamamını yöneterek (CCSU: Carbon Capture, Storage and Use), çevreye zarar vermemektedir. Ancak mevcut mevzuata göre YEKDEM çerçevesinde sağladıkları elektrik enerjisi biraz daha az olan buna karşın jeotermal katma değerinin neredeyse tamamını değerlendiren ve yapılı çevreye çok olumlu katkılar sağlayan B santrali A santrali için aynen geçerli olan birim TL/kW-h destekten faydalandırıldığı yetmiyormuş gibi bir miktar daha az para ödenerek cezalandırılmış olmaktadır. Bu durumda B seçeneğinin mevcut mevzuata göre hiç uygulama şansı yoktur.
Şekil 1`de jeotermal kaynaktan ORC teknolojisi ile sadece elektrik gücü üreten bir santral seçeneği (Seçenek A) için hazırlanmış olan çevre-katma değer çözümlemesi görülmektedir. Bu uygulama `mevcut mevzuata uyan` fakat arta kalan ısının hiç de düşünülmeyip değerlendirmediği, sonuç olarak atık ısıya dönüştürülen eksik bir uygulamadır.
Kuyu başındaki jeotermal sıcaklık 110oC (383 K) alındığında katma değer potansiyeli, ideal Karno çevrimine göre 0.261 kW-h/kW-h`dir. Artık ısının bertarafında kullanılan fan motorları da önemli ölçüde elektrik gücü talep ettiğinden (en az 0.035 kW-h/kW-h net elektrik enerjisinin katma değeri (0.106 kW-h) katma değer kaybını (0.112 kW-h/kW-h) tam karşılayamamaktadır. Böylelikle, 1 kW-h jeotermal enerji girdisinin sadece %1`i (+0.0108 kW-h/1 kW-h değerlendirilmektedir. Bu olumsuzluk toplum ve sektörde ancak çoğu kez önemsenmeyen termodinamiğin ikinci yasası ile görülebilmektedir. Diğer bir açıdan bakıldığında, elektrik enerjisinin sağlayacağı brüt katma değer 0.95 kW-h/kW-h (elektrik gücünün birim katma değeri) x 0.115 kW-h = 0.109 kW-h’dır (%42). Arta kalan yaklaşık 85oC (358 K) sıcaklıktaki ısıl katma değer potansiyeli değerlendirilmemekte ve %43 oranında yok edilmektedir. Bu yok ediş cari açığımıza yansımaktadır. Geri kalan yaklaşık %15 potansiyel katma değer tekrar-basma kuyularında saklanmaktadır. Ayrıca, elektrik piyasasında elektrik enerjisinin nerede, ne amaçla, nasıl tüketildiğini ve çevreyle olan ilişkilerini kimse merak bile etmemektedir.
Bu örnek hesaplarda, CO2 salım tasarrufu hesabında, şebekede %35 oranında jeotermal-dışı yenilenebilir güç üretim sistemlerinin katkısının olduğu, ortalama elektrik güç üretim veriminim 0.52 olduğu kabul edilmiştir [9]. Birim CO2 salımı 0.2 kg CO2/kW-h, ORC net güç çıktısı da 0.115 kW-h (Şekil 1) alınmıştır. Kabuklaşmaya karşı kimyasal katkı kullanılmaksızın en düşük tekrar-basma sıcaklığı 45oC (318 K) kabul edilmiş olup [10], çevre referans sıcaklığı (283 K) ile arasındaki katma değer potansiyelinin tekrar basılan rezervuarda saklanarak bilahare değerleneceği varsayılmıştır. Şekil 1’deki örnek verilere göre, A santrali, CO2 salımlarında tasarruf sağlamak yerine, doğrudan ve dolaylı biçimde, az da olsa +CO2 salım sorumluluğu taşımaktadır:
Santral A CO2 salım sorumluluğu (Şekil 1) =-0.029+0.0302 = +0.0012 kW-h/kW-h {>0, eksi katma değer}
Örneğin, yılda 0.6·108 kW-h elektrik enerjisi sağlanırken 72 ton net CO2 salım sorumluluğu meydana gelmektedir. Şekil 1 üzerinde görülen 0.27 çarpanı, ısıl katma değer kaybının çevre ve enerji kapsamında yerine konulmasının doğal gaz tabanındaki birim eşleniğidir [11]. Bu sonuçta henüz yoğuşturulamayan gazların -eğer çevreye salınıyor ise- ve diğer muhtemel sera gazı salımlarının küresel ısınma etkisi cinsinden CO2 karşılıkları dahi edilmemiş, özellikle havaya salınan veya nehir ve çevre sularına atılan ısının zararları da bu hesaba katıldığında gerçek bilanço daha olumsuz olacaktır. Bu bağlamda, H2S gazının havaya salım sınırı her MW güç için 100 g/saat olup bu salımın da yerleşim ve tarım sahalarından uzakta olması gerekmektedir [12].
ORC ünitesinde üretilen elektrik gücünün şebekeye beslenmesinin olumlu çevresel getirisi tüm bu sorumlulukların altında kalmakta ve ortaya net anlamda bir çevresel zarar ve katma değer kaybı çıkabilmektedir. Sonuç itibarı ile, bu örnek için jeotermal enerjinin değerlendirilmesindeki akılcılık (IQ) oldukça düşük (%57) olup jeotermal katma değer potansiyelinin önemli bir bölümü kaybedilmekte, kaybedilen katma değerin yerine konması için yapılacak sınai ek yatırımlar, faaliyetler ve ilave enerji tüketimlerinin de CO2 salım sorumlulukları bulunmaktadır.
B santral seçeneğinde ise (Şekil 2 ve 4), atık ısının katma değer olarak bir bölge enerji sisteminde yapılı çevreye, tarıma ve hayvancılığa ısıtma, soğutma ve sıcak su hizmetleri şeklinde (şebeke suyu ön ısıtması) sağlanması ile o kuyunun toplam çevre-katma değeri çok daha yüksek değerlere ulaşarak (IQ) değeri 0.97`ye yükselmektedir. Adsorpsiyonlu soğutma (ADS) ile iç mekândan çekilen ısı ile sıcak su ön ısıtmasına verilebilmektedir. 0.70 bir eşik değer olup yeşil enerji uygulamalarının olmazsa olmazı bir ölçüttür. Bu nedenle, A seçeneği yeşil bir uygulama değildir.
0.70 bir eşik değer olup yeşil enerji uygulamalarının olmazsa olmazı bir ölçüttür.
Isı üretimi, soğutma ve sıcak su ön ısıtma hizmetlerinin, sırası ile kazan, soğutma grubunun talep edeceği elektrik, ayrıca sıcak suyun ön ısıtmasının boyler ile karşılanması durumunda, bu cihazların kendi katma değer kayıpları da dahil olmak üzere, CO2 karşılıkları göz önüne alındığında, Şekil 2 de gösterilen B seçeneğinin sektördeki CO2 tasarrufu oldukça büyük bir değere ulaşmaktadır:
Net CO2 tasarrufu: +0.00232-0.0275-0.0148 (kazandan tasarruf)-0.17 (soğutma grubundan tasarruf)- 0.0409 (boylerden tasarruf) =-0.251 kg CO2/kW-h.
Üretilen katma değer = 0.95 x 0.110+(1-0.15) x (0.261-0.0086) =+0.319 kW-h/kW-h. {COP>1}
Bu sonuç, 1-kW-h birim jeotermal enerji girdisinin 0.261 kW-h/kW-h değerindeki katma değer potansiyelinden daha fazla olup, şaşırtıcı gelebilir (COP=1.22). Bunun nedeni, bölge soğutması yapılırken soğutma makinelerince ortamdan çekilen ısının sıcak su ön ısıtması ve seracılıkta yararlı biçimde kullanılma öngörüsüdür. Soğutma hizmeti verilmediği durumda, toplam bölgede kullanılan ısıl güç miktarı düşmekte (1-0.15 yerine 0.75 oranı) ve üretilen katma değer 0.256 kW-h/kW-h değerine inmektedir (COP = 0.98). Bu sonuç jeotermal enerjili bölge ısıtma sisteminin bile en iyi çözüm olmadığını göstermektedir. Bu salım tasarrufunun katma değer kazancı ise 0.922 kW-h/kW-h olmaktadır ve elektrik birim katma değerine çok yakındır (0.95 kW-k/kW-h). Çizelge 1. A ve B jeotermal santral seçeneklerini karşılaştırmaktadır.
Bu örnek hesaplar gerçek uygulamalarda önemli oranda değişebilir. Ancak şurası kesindir ki, jeotermal enerjiyi ne kadar akılcı değerlendirirsek değerlendirelim, gene de medyada öne sürüldüğü gibi [13] 2050 yılına dek `sıfır atıkla` jeotermal güç üretimi tanımı geçerli değildir. A ve B santrallerinde görüldüğü üzere elektrik üretiminden kaynaklı olarak stoktan CO2 salımı çekilirken, katma değer kayıpları nedeni ile +DCO2 salımları kaçınılmazdır. Bu bulgu, tüm yenilenebilir enerji kaynaklı sistemler için geçerlidir. Örneğin, bir foto-gözeli (PV) güneş santrali güneşten soğurulan ısıyı değerlendirmediği sürece dolaylı +DCO2 salım sorumluluğu oluşmaktadır. Bu nedenle, geçerli ve gerçekçi olabilecek doğru amacımız bu tür salım sorumluluklarını en aza indirerek sera gazı salımlarında en fazla azaltımı gerçekleştirmektir. Nitekim, Avrupa Birliği Ufuk 2020 GECO projesinin amacı da salımları sıfırlamak değil azaltmak olarak yer almıştır [14]. Gene de dikkat çeken bir önemli nokta, GECO projesinin bile kapsamı elektrik üretimi ile sınırlı bırakılmıştır. Bu yaklaşım, sadece Ülkemizde değil, dünyada da yeterli bilincin oluşmadığını göstermektedir.
B seçeneğinin yaygınlaşması ile jeotermal enerjinin akılcı kullanımları sonucu katma değer kazanımlarının küresel ısınmaya karşı etkisi kW-h başına 0.77·10-12oC/ton CO2 x 0.319/1000 ton CO2/kW-h =-0.246 x 10-15oC/kW-h olacaktır [5]. Bu değer kolaylıkla ihmal edilebilir görülse de Ülkemizde 40 GW dolayında gerçekçi bir jeotermal güç kapasitesinin bulunduğu öngörüsü ve yılda her bir santralin en az 6000 saat/yıl çalışacağı tahmini ile, jeotermal güç santrallerinde artık ısının da akılcı değerlendirilmesine bağlı olarak küresel sıcaklıkta Türkiye olarak, -0.6·10-4oC/yıl dolayında olumlu bir katkı sağlanacaktır. Ayrıca, termodinamiğin birinci yasasına göre aynı miktardaki (40 GW) jeotermal potansiyelin üçlü üretimde kademeli olarak 30 yıla yayılı biçimde değerlendirilmesi ile toplam olumlu katkı, -0.23 K olabilecektir. Bu değer Paris anlaşmasının +1.5 K (veya daha az artış) hedefinin yaklaşık altıda-birini çözer görülmekte ve jeotermal enerjinin akılcı kullanımının küresel ısınmaya karşı ne denli bir potansiyele sahip olduğunu kanıtlamaktadır. Tabii, bu katkı düzeyi tam olarak hiç gerçekleşmeyecektir, çünkü tüm enerji kaynaklarının da akılcı ve verimli kullanılması gerekirken CO2 yoğunluğu atmosferde sürekli artmaya devam etmekte ve küremiz hala ısınmaktadır. Bunun önlemi ise CO2 salımlarının kesin bir biçimde tutumu, depolanması ve yararlı işlerde değerlendirilmesi (CCSU) olup bu koşul aynen jeotermal sektör için de kritik öneme sahiptir, zira jeotermal santrallerimizdeki bugünün CO2 düzeyi -her ne kadar azalma eğiliminde ise de- örneğin Menderes grabeninde ortalama 595 g CO2/kW-h dir (Binary türbinler için) [15]. Dünya ortalaması 121 g/kW-h iken [16] bu değer bir kombine doğal gaz santralinden hala daha yüksektir (400 g CO2/kW-h). Azalma eğiliminin bir nedeni de ayrıştırıcılardan atmosfere salınan gazlar (çoğu kez) sonucunda tekrar basma kuyularından rezervuara geri verilen jeotermal akışkandaki gaz derişikliğinin giderek azalması olup kuyu başında tam bir CO2 tutumu yapılmadan jeotermal sahalardaki CO2 miktarı azalıyor denemez çünkü bir kısım CO2 atmosfere zaten ayrıştırıcılardan bırakılmış olmaktadır.
Ancak bu birim kW-h elektrik salım değerlerine ısı hala dahil edilmemektedir. Enerji sadece elektrik enerjisi değildir. B seçeneğinde sözü edilen jeotermal santralin ikinci yasaya göre toplam kW-h katma değer eşleniği,
0.95 x 0.110 + (1-0.15) x (1-318 K/348 K) = 0.1045+0.0733 = 0.1778 kW-h dir.
İkinci yasa çerçevesinde, ısı katma değerinin elektrik gücüne göre daha az olması göz önünde tutulduğundan, bu eşlenik değer içerisinde ısıl güç kazanımının elektrik güç üretimine oranı %70 dir. Bu oran, Menderes grabeninde elektrik gücüne endeksli 595 kg CO2/kW-h değerine uygulandığında, B türü bir jeotermal santral için düzeltilmiş değer 349.7 kg CO2/kW-h değerine inmektedir. CCSU yöntemi ile de bu değer sıfıra yaklaşacaktır.
Tüm bu olumlu tablolara karşın, genellikle, dış kredilerin koşulları arasında santral atık ısılarının- 90oC hatta daha yüksek bir sıcaklıkta bile olsa- başka bir katma değerlendirme yapılmaksızın aynen tekrar-basma kuyularına verilmesi bulunmaktadır. Bunun ana nedeni, yabancı finans kuruluşlarının (Dünya Bankası dahil) amacı sağladıkları finansı yatırımını ömür boyunca güvence altında tutmaktır. Aksi halde, ısı kullanıldığında jeotermal rezervuarın elektrik güç üretim kapasitesinin azalacağına inanmaktadırlar çünkü bu kuruluşlar için sadece elektrik para etmektedir. Bu dar görüşlü finansal yaklaşım bir dereceye kadar anlaşılabilir olsa da bütüncül bir çözümleme çerçevesinden bakılıp enerjinin katma değer potansiyeli de (ekserji) dikkate alındığında, bir optimum noktanın bulunabileceği görülmektedir. Bu tür bir uygulama ile Y senesi kadar elektrik üretimi yapılacak bir rezervuarda artık ısının kullanılması durumunda elektrik üretiminin X yıl kadar kısalmasının borsada hiçbir parasal ve mantıksal izahı yoktur. Halbuki, (Y-X) yıl boyunca artık ısının da ülkemize olası enerji katma değeri (KDısı) de değerlendirildiğinde, Eşitlik 2`deki eşitsizliğin sol tarafındaki toplam katma değerin (Y-X) yıl boyunca sağdaki katma değerden daha fazla olabileceği koşulundaki optimum yıl kısaltması (X) bulunabilmektedir [5].
Bugünün finans dünyasında X değeri otomatikman ve kalıcı biçimde sıfırdır ve KDısı nın hiçbir değeri yoktur. Enerji piyasasında sadece finans ön planda kaldığı ve çevrenin arka plana itildiği ortam devam ettiği sürece küresel ısınmaya karşı etkili ve kalıcı çözümler, teknolojik gelişimler salt para uğruna engellenmeye devam edilmiş olacaktır. Bu yaklaşım, Şekil 3` ün (0,0) noktasında takılı kalıp ilerdeki çözümleri de hiç göstermeyecektir. KDısı/KDelektrik oranı bir sayısından küçüktür. Örneğin, bu oran 0.2 ise, X yıl kısaltması Y yılının %17`si kadar olabilir. Eğer, Y 30 yıl ise X bu işletme süresince beş yıl kısalsa bile toplam katma değer daha fazla olacak, ülkeye olan çevresel katkı artacaktır. Değişik KDısı/KDelektrik oranlarına göre X değerleri Şekil 3`de verilmiştir. KDısı, jeotermal kaynağın entalpisi ile orantılı olup, entalpi arttıkça bölge enerji sisteminin uygulanabilirliği de artmaktadır. Şekil 4` de jeotermal üçlü üretime sahip bir jeotermal bölge enerji sistem tasarımı görülmektedir. Bu sistemde bölge enerji sistemlerinin uygulanması ile ısının atılması için gerekli ıslak, kuru veya melez soğutma kuleleri büyük ölçüde gerekliklerini yitirecektir (parazitik güç kazanımı). Buna karşın, bölge sisteminin pompa güç talepleri eklenerek parazitik güç kazanımı ve kayıpları dengelenecektir. Bu denge, optimum bir borulama ve şebeke ağ tasarımı ve özellikle yakın bölgeler için artı değere ulaşabilmektedir. Bu bağlamda Lmaks önemlidir ve santralin ne denli çevre duyarlı olduğuna bağlıdır (Şekil 4) [17].
Şekil 5 de görüldüğü üzere çevreci bir santralde ısının en uzağa götürülebilme sınırı uzamakta, çevreye duyarsız bir sistemde ise bu mesafe önemli ölçüde azalmaktadır. Bu şekil, jeotermal ısının daha uzağa taşınabilmesinin, dolayısı ile, pazar payının artmasının ve katma değerlerin daha yaygın biçimde taşınabilmesinin ön koşulunun çevreci bir santral olduğunu açıkça göstermektedir. Şekil 4`e göre, jeotermal akışkan önce ayrıştırıcıya (Seperatör) girerek gazlardan arındırılmakta, salamura ısısı yanı sıra yeterli basınç oluştuğunda özel tasarımlı ayrıştırıcının içerisindeki Tesla türbin çarkı ile ek elektrik eldesi de mümkün olmaktadır [18]. Ayrıca gazların ısısı da geri kazanılmaktadır. Böylelikle ayrıştırıcıya birlikte üretim işlevi kazandırılmış olmaktadır. CO2 gazı karbon yakalama, depolama ve kullanım sisteminde değerlendirilmekte, H2S gazı da depolanmaktadır. Bu gazların katma değerleri bulunmaktadır ve CO2 gazının bir bölümü S-CO2/ORC ünitesinde elektrik güç üretiminde değerlendirilmektedir. Üniteden çıkan artık ısının -mutlaka gerekiyorsa- bir su kaynaklı ısı pompası (WSHP) ile sıcaklık terfisi mümkünse de COP değeri 10 ve üzeri olmadığı sürece CO2 salım sorumlulukları bulunmaktadır ve tercih edilmez [11]. Bu sistemde soğutma kuleleri bertaraf edilmekle birlikte az sayıda ve kapasitede yedek kuleler tercih sebebi olabilir. Jeotermal ısı bir bölge enerji ağı ile yapılı çevreye dağıtılmaktadır.
Her ne kadar beşinci nesil sistemlerde (5 DE) 35oC sıcaklıkta ısıtma ve 19oC sıcaklıkta hissedilir soğutma yapılmakta ise de tekrar-basma sıcaklığının kabuklaşmaya karşı gözetilmesinde ve bu sıcaklıklara uygun ısıtma ve soğutma cihazlarının geliştirilmesinde yarar bulunmaktadır.
Özellikle çok düşük entalpili jeotermal kaynaklara dayalı (<50oC) bölge enerji sistemlerinin son talep noktalarında konfor ısıtmasın gerçekleştirebilmeleri için sıcaklık terfisi (pikleme) ve veya cihaz büyütmesi gereklidir. Ancak, bu iki önlem optimize edilse bile ek CO2 salımlarından ve katma değer kayıplarından sorumludur. Bunların yerine 35oC sıcaklıkta ısıtma yapabilen ve 19oC da hissedilir soğutma yapabilen cihazlar geliştirilmektedir [19]. 19oC gibi sıcaklıkta soğutma talebi ise ADS türü soğutma makinelerinin COP değerini de yükseltecektir.
Tüm olumlu sonuçların en önemlileri, sera gazı salımlarının azalması, enerji tasarrufu ve jeotermal enerji kaynağının katma değerinin önemli ölçüde artmasıdır. Şekil 6`da ise değişik seçenekler karşılaştırılmaktadır. Kuyu-başı sıcaklığa bağlı olarak seçeneklerin öncelikleri de değişmektedir.
Örneğin, 365 K sıcaklığa kadar elektrik üretimi yerine salt bölge ışıması daha katma değerli olabilmektedir. Bu sınır ısıtma ve soğutmada 370 K değerine çıkmaktadır. Sonra tek başına, ORC ile elektrik üretimi katma değeri artsa da elektrik + ısı ve üçlü üretimin katma değerleri çok daha fazladır. Jeotermal enerjiden elektrik gücü üretimi yanı sıra, artık ısıdan da birlikte değerlendirme yapılması yönünde yeni atılımlar söz konusu olsa da varsayımsal kestirimlerin hangi yöntem ve ölçütlerle yapıldığı yönünde literatürde ve güncel medyada yeterli bilgi bulunmamaktadır. Halbuki bunların bir bilimsel ve teknolojik platformda açık bir şekilde irdelenmesi gerekmektedir. Örneğin, bazı kaynaklarda yer alan 60000 MW jeotermal kapasite (güç birimi) bilgisinin karşılığı 50 milyar metre-küp doğal gaz olarak verilmiştir [20, 21]. Doğal gazın enerji birimi kW-h/m3 olduğundan bu iki farklı birimin uyuşabilmesi için söz konusu doğal gaz tüketim bilgisine karşılık gelen sürelerin de (h, saat) verilmesi gerekirdi. Ayrıca, bu jeotermal kapasitenin ne kadar sürelerde, hangi entalpilerde hangi uygulamalarda değerlendirildiği, arz ve talep katma değerlerinin ne kadar uyumlu olduğu, uyumsuzluklara bağlı ek sera gazı salım hesapları, bunlara ilişkin sektör kırılımları gibi bilgilerin de toplumla paylaşılması, varsayımların açıklanması toplumun daha bilinçlenmesi ve konuların çok yönlü tartışılması bağlamında gereklidir. Aynı şekilde, jeotermal enerjinin ulusal ekonomimize yıllık katkısının hesabında da çok dikkatli bir sektörel kırılım yapılarak, optimum planlamalar an az sera gazı etkisi için yeniden düzenlenmelidir. Medyada yer alan yıllık ekonomik katma değer potansiyel öngörülerinin de [21] tekrar değerlendirilmesinde yarar olabilir.
Birimler konusunda diğer bir güncel medya örneği de kademeli elektrik tarifesinde ilk kademe 150 kW dan 210 kW`a çıktı ifadeleridir. Doğrusu 150 kW-saat ve 210 kW-saat şeklindedir. Tüketilen elektrik gücü değil enerjidir. Bu gerçek zaten aylık faturalarda açıkça yer almaktadır.
Öte yandan, jeotermal enerjide ilk yatırım maliyetlerinin yüksek olduğu belirtilmektedir. Bunun esas nedeni elektrik üretimi ve bölge ısıtmasının ayrı uygulamalar olarak görülmekte olduğu ve bunlara çoğunlukla ayrı kuyular düşünülüyor olmasıdır. Halbuki, tek bir kuyuda (uygun olmak koşulu ile) birlikte üretim yapılabilir. Ayrıca YEKDEM gibi destekler kapsamlı ve kırılımlı olmalı, jeotermal elektriğin arka planı ve sonuçları değerlendirmelere mutlaka alınmalıdır. Isı piyasası ise enerji piyasası ve elektrik üretimi ile bir an önce entegre edilmeli, enerji salt bir parasal meta olmaktan ve ekonominin bir alt katmanı olmaktan çıkarılarak çevre ile birlikte bağımsızlaştırılmalıdır. YEKDEM gibi destek paketleri gerekli ama hiç yeterli değildir. Küresel ısınmaya karşı panzehir değil sadece pansuman olabilirler. Esas çözüm, tüm enerji kaynaklarının sadece verimli değil aynı zamanda akılcı ve gerçekçi çevre bilinci ile birlikte kamusal bir platformda yorumlanıp değerlendirmesinden ve yönetilmesinden geçmektedir. Ancak o zaman Paris anlaşması koşullarını gerçekleştirebilir ve öncelikle elektrik fiyatlarını gün öncesi gibi yazılımların boyunduruğundan kurtarıp ucuzlatabiliriz. Her şeyden önce, ORC sistemleri de büyük kapasitelerde Ülkemizde yerel koşullara daha uygun biçimde tasarlanıp üretilmelidir. Devlet destek verecekse önce ürüne (elektrik) değil ürünü üreten ana sistemlere vermelidir. Diğer yandan, ülkemizdeki jeotermal kaynaklar genelde orta ve düşük entalpilidir ve bu tür çok bol ama kıt katma değer potansiyellerini en akılcı ve etkin biçimde değerlendirmemiz önem arz etmektedir [22]. Bu nedenlerle de yerli teknolojiye ve tasarımlara dayalı sistem ve cihazların geliştirilmesi, uygun durumlarda jeotermal enerjinin güneş, rüzgâr, hatta temiz yakılmak koşulu ile katı yakıt kaynaklarımızın (akışkan yataklı kazanlar gibi) birlikteliği yenilikçi ve tümleştirici tasarımlarla sağlanmalıdır.
Sonuç itibarı ile, COP26 Glasgow İklim Bildirgesinde yer aldığı üzere, yüzeysel finansal desteklerinin ön planda tutulması ile çok başarılı bir karbonsuzlaşmanın gerçekleşebileceği söylenemez [23]. Bunun tam aksine, ülkemizin ulusal güvenlik, ekonomi, çevre, enerji ilişkilerinin tek bir potada biriktirilip uzun soluklu kararların verilmesi ve uygulamaya konulması gerekmektedir [24].
Kaynakça
[1] NASA. 2022. Steamy Relationships: How Atmospheric Water Vapor Supercharges Earth's Greenhouse Effect, Ask NASA Climate, February 8, 2022.
[2] Kılkış, B. ve Kılkış, Ş. 2015. Yenilenebilir Enerji Kaynakları ile Birleşik Isı ve Güç Üretimi, TTMD, Kitap No. 32, 372 s. ISBN:978-975-6263-25-9.
[3] EPDK, 2022, Yenilenebilir Enerji Kaynakları Destekleme Mekanizması.
[4] EPİAŞ, 2016. Yerli Gün Öncesi Piyasası, Kullanıcı Kılavuzu, Piyasa Operasyonları Direktörlüğü.
[5] Kılkış, B. 2022. Enerji mi Ekonomi mi? Bilim ve Ütopya, Sayı 332, Yıl 28, s: 46-53.
[6] ETKB. 2021. Jeotermal Kaynaklar ve Doğal Mineralli Sular Kanunu Uygulama Yönetmeliğinde Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik, <11 Mart 2021 PERŞEMBE (resmigazete.gov.tr)>
[7] Resmî Gazete. 2005. Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Elektrik Enerjisi Üretimi Amaçlı Kullanımına İlişkin Kanun, No: 5346
[8] TMMOB. 2019. JES`ler ile İlgili Oda Raporu, KMO-Jeotermal Enerji Santrallerinin Büyük Menderes Havzasına Çevresel Etkileri TMMOB Raporu Ön Değerlendirmesi.
[9] EU. 2004. Directive 2004/8/EC Of The European Parliament And Of The Council Of 11 February 2004 On The Promotion Of Cogeneration Based On A Useful Heat Demand In The Internal Energy Market And Amending Directive 92/42/EEC.
[10] Abdurrahman, S. 2017. Tekrar-Basma (Reenjeksyon) ve Türkiye`deki Uygulamalarla İlgili Gözlemler, MMO Teskon 2017 Jeotermal Enerji Semineri, s: 121-141, 13. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 19-22 Nisan 2017, İzmir.
[11] Kılkış, B. An Exergy-Based Model for Low-Temperature District Heating Systems for Minimum Carbon Footprint with Optimum Equipment Oversizing and Temperature Peaking Mix. Energy 236 (2021) 121339.
[12] OSTI. GOV. 2022. Assessment of H/SUB 2/S Control Technologies for Geothermal Power Plants,
[13] Kındap, A. 2018. Jeotermalde Sıfır Emisyon Hedefliyoruz, Zorlu Dergisi, No. 62, s: 51.
[14]
[15] Serhat Akın, S., Orucu, Y., and Fridriksson. T. 2020. Characterizing the Declining CO2 Emissions from Turkish Geothermal Power Plants, Proc., 45th Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford University, Stanford, California, February 10-12, 2020, SGP-TR-216.
[16] WB. 2019. Turkey Characterizing the Declining CO2 Emissions from Turkish Geothermal Power Plants, Terms of Reference February 28, 2019, World Bank.
[17] Kilkis, B. 2020. An Exergy Rational District Energy Model for 100% Renewable Cities with Distance Limitations, Thermal Science, Year 2020, Vol. 24, No. 6A, pp:1-21.
[18] Kilkis, I.B. 2006. Combined Geothermal Power Reactor, Provisional Patent, US PTO, VA
[19] Kılkış, B., Çağlar, M., Şengül, M. 2021. Potential Benefits of Heat Pipe Technology for Achieving 100% Renewable Heating and Cooling for Fifth-Generation, Low-Temperature District Heating Systems, Paper No: 1225311, Energies 2021, 14, MDPI.
[20] <“Enerji arzında jeotermal, en güvenilir kaynağımız” (hvac360tr.com)>
[21]
[22] Kilkis, B., and Kilkis, S. 2017. Rational Exergy Management Model for Effective Utilization of Low-Enthalpy Geothermal Energy Resources, Hittite J. of Sci. and Eng. Vol 5., pp: 59-73.
[23] Kılkış, B. 2022. COP26 Glasgow İklim Bildirgesi ve Küresel Kriz, Termodinamik, Ocak 2022.
[23] Kılkış, B. 2015. Ulusal Güvenlik, Ekonomi, Çevre, Enerji İlişkilerinde Türkiye`nin Bugünü ve Geleceği, Teori, s: 13-19, Mayıs 2015
