JEOTERMAL KAYNAKLARDA REENJEKSİYONUN ÖNEMİ VE FİZİKSEL ANLAMI

JEOTERMAL KAYNAKLARDA REENJEKSİYONUN ÖNEMİ VE FİZİKSEL ANLAMI
Dünyadaki enerji ihtiyacının büyük bir kısmı petrol, kömür hidrolik ve nükleer santrallerle karşılanmaktaydı. Endüstride ve yaşam standartlarındaki gelişme ve artan nüfusla birlikte enerji ihtiyacı her geçen gün biraz daha artmaya başladı. Öte yandan 1973’teki petrol krizi ile ortaya çıkan enerji dar boğazı bilim adamlarına yeni enerji kaynaklarına yönelmeye sevk etti. Bu enerji kaynaklarından biri de jeotermal enerji kaynağıdır. Bu kaynaklardan uzun yıllardan beri fizik tedavi amacıyla yararlanılmaktadır.
Ülkemizde elektrik enerjisi üretimi amacıyla 1974 yılında Kızıldere’de işletmeye alınan 0.5 MWe gücündeki pilot tesisten sonra 1984’te 20 MWe kapasiteli bir santral kurulmuş fakat şu ondaki üretim kapasitesi bu miktarın altındadır.
Bugün Kızıldere’deki jeotermal tesislerdeki suyun büyük bir kısmı Büyük Menderes Nehrine verilmesi sonucu nehrin kirlenmesinin yanında büyük bir enerji potansiyeli boşa harcanmış olmaktadır. Bu nedenle; bu enerji potansiyelinden Denizli ilindeki konutların büyük bir kısmının ısıtılması güncel bir konu haline gelmiştir.
Elektrik enerjisi üretiminde, konut ısıtılmasında veya seracılıkta kullanılan jeotermal akışkanın işlevini tamamlandıktan sonra tekrar hazneye reenjekte edilmesi suretiyle hem enerji tasarrufa ve hem de hazneden harcanarak azalan rezervenin beslenmesi suretiyle haznenin kapasitesi takviye edilmiş olacaktır.
Bu çalışmada; reenjeksiyonun önemi ve mekaniği basit bir şekilde açıklanmaya çalışılacaktır.

GİRİŞ
Dünyadaki jeotermal kaynaklar ya tektonik yapıya sahip yer katmanlarında veya İzlanda da olduğu gibi volkanik yapıya sahip alanlarda oluşmaktadırlar. Jeolojik yapı üzerinde daha önce çalışmalarda bahsedildiğinden burada bu konu üzerinde fazla durulmayacaktır.
Kızıldere’deki yapılaşma tektonik bir yapıya sahip olup, İtalya’daki Larderello sahasındaki kaynaklarla aynı kuşak üzerinde bulunmaktadır. Bu kaynakların önemi; geniş bir doğal ısı kaynağına sahip olmasına, yeteri kadar büyük bir besleme suyu kapasitesine, bunlara ek olarak sıcaksu veya buharın depolanacağı bir hazne ile bu haznenin üzerini kapatan bir kapak kayasının varlığına bağlıdır. Burada su derindeki ısı kaynağından daha yukarıdaki jeotermal hazneye ısı transferini sağlar.
Binlerce kilometre karelik havzaya düşen soğuk yağmur suları aşağı doğru sızarlar. Derinlik birkaç kilometreye kadar değişebilir. Sıcak kayalarda konveksiyonla ısınan su yukarı doğru hareket ederek daha küçük bir alanda toplanır. Bu jeotermal enerjinin depolanması veya yüzeyden çıkması gözenekli malzemenin bağına ve kapak kayasındaki çatlaklara bağlıdır. Depolanmış jeotermal enerjinin çıkarılması sondajlarla sağlanır. Eğer jeotermal kaynaktaki akışkanı beslenen miktardan fazla çıkarmağa çalışırsak bu durumda kaynaktaki su veya buharın basınç ve dolayısıyla sıcaklığının düşmesine neden olur. Bu nedenle; böyle bir durumda türbinin performansı düşer. Konut ısıtması söz konu ise yeteri kadar enerji sağlanamaz. Bugün Kızıldere’deki kaynakların hazne besleme kapasitesi 550 t/h tir. Halbuki tüketim 800  1000 t/h dir. Aradaki açık kapatılmadığı takdirde haznedeki basınç ve dolayısıyla sıcaklık düşecektir. Bu nedenle kullanılan jeotermal akışkanın tekrar hazneye enjekte edilmesiyle bu ihtiyaç karşılanmış olacaktır. Bu olayın ne şekilde yapılacağı ve bunun fiziksel olarak açıklanması bundan sonraki paragraflarda verilecektir.
REENJEKSİYONUN GEREKLİLİĞİ VE KIZILDERE GERÇEĞİ
Jeotermal kaynakların bulunduğu haznelerin kapasitesi, o kaynağı besleyen havzaların büyüklüğüne ve o yerin jeolojik yapısına bağlı olarak değişir. O halde bu hazneler yıllardır bu havzalardaki yerüstü sularının yeraltına sızmaları ile beslenmektedir, mevsimlerin yağışsız geçmesi, yeraltı hareketleri ile oluşan yeni çatlaklar bu haznelerin kapasitesi üzerinde etken faktörlerdir.
Bir haznenin besleme kapasitesi sabit seyrediyorsa, buradan sondajla çekilen buhar veya sıcak suyun miktarını iyi ayarlamak gerekir. Besleme kapasitesinin altında yapılan üretim bir sorun yaratmayabilir. Eğer bir hazneden besleme kapasitesinin üzerinde bir üretim söz konusu ise o zaman büyük sorunlar ortaya çıkabilir. Çekilen miktar fazla olduğundan, haznedeki. akışkanın basıncı ve dolayısıyla sıcaklığı düşecektir. Bunun sonucu olarak hem kapasitede bir düşüş ve hem de akışkanın beslediği kullanım yerlerinde ki işletmede aksaklıklar meydana gelecektir. Bu durumun ortaya çıkmaması için jeotermal hazneden çıkan akışkanın işlevini yaptıktan sonra reenjeksiyon yapılarak bu mahzurun önüne geçmek mümkün olacaktır.
Kızıldere’de maksimum üretim 2750 t/h olduğunu kabul edersek, haznenin ortalama beslenme kapasitesi 550 t/h olarak tahmin edildiği düşünülürse; haznedeki kapasitenin yukarıdaki üretimi sağlayabilmesi için hazneye 2200 t/h’lık kullanılmış su reenjekte etmemiz gerekir.
Burada önemli bir nokta ise; reenjeksiyon işleminin nasıl ve nerede gerçekleşmesi konusudur.
Reenjeksiyon meselesi çözülmeden Kızıldere’deki jeotermal kaynaktan Denizli’de konut ısıtılması için yararlanma biraz güç olacaktır. Kızıldere’de kaynaktan çıkarılan jeotermal akışkanın sadece %12 si buhar haline getirilerek türbinlere verilmekte, %8 civarında buharlaşma ile atmosfere atılmaktadır. Geriye kalan %80 civarındaki akışkan ise Büyük Menderes Nehri’ne atılmaktadır. Bu akışkanın sıcaklığı 147 °C civarındadır. Reenjeksiyon uygulaması ile bu kapasiteden yararlanıldığı gibi, suyun içindeki bol miktardaki bor mineralinin nehre zararı da önlenmiş olacaktır.
REENJEKSİYONUN UYGULANMASI
Reenjeksiyon için ilk akla gelen üretim sahasında üretim dışı kalan kuyular vasıtasıyla, yapılmasıdır. Fakat böyle bir uygulama; sahada halen üretim yapan kuyuların suyunu soğutmak tehlikesiyle karşı karşıya gelmemize neden olabilir. Diğer bir düşünce yine aynı sahada mevcut kuyulardan daha derin kuyular açmak suretiyle yer katmanlarındaki daha derindeki ısı kaynaklarının beslenmesi düşünülebilir. Diğer bir uygulama ise o sahadan biraz daha uzakta sondaj açmak suretiyle bu işlemin gerçekleştirilmesidir.
Kızıldere’de bu sonuncu fikir üzerinde durulmakta ve Büyük Menderes nehrinin diğer yakasında bulunan Tekkehamam yöresinde bu reenjeksiyon işleminin yapılması düşünülmektedir [3]. Burada önemli olan konu; yeraltından mevcut sahaya ısı akışının gerçeklenip gerçeklenmeyeceği konusunda iyi bir araştırmanın yapılması gerekmektedir. Aksi halde diğer alternatif çözümler üzerinde durulmalıdır. Bu da Doğu – Batı istikametindeki fay hatlarının dışına taşmak fikrini zorlayacaktır.

Yorum yazın