Yeni Nesil Jeotermal Enerji Temiz Enerjinin Geleceği

Temiz enerji kaynaklarından jeotermal enerjiyi kapsamlıca açıkladıktan sonra teorik olarak sonsuz enerji kaynağımıza kapı açan yeni nesil jeotermal enerjiyi anlatacağız.

Temiz enerjinin geleceği Jeotermalde!

Dünyanın yüz yüze olduğu tek gerçek sorun küresel ısınma. Karbon salınımı, ormansızlaşma ve bunun gibi nedenlerle yeryüzü her yıl 1,5 santigrat derece daha ısınıyor. Eğer önlem alınmazsa bu derecenin on beş yirmi yıl içinde 2 santigrat dereceye ardından hızlıca 2,5 ve 3 santigrat dereceye çıkacağı belirtiliyor.

Dünyamızın bir santigrat derece daha ısınması birçok canlı türünün ortadan kalkması, kalanların yaşam alanlarının daralması ve insanların daha kötü koşullarda yaşamak zorunda kalması anlamına geliyor. 3 – 4 santigrat derecenin üzerindeki bir ısınmanın ise dünyayı bizler için bile yaşaması zor bir yere dönüştüreceği tahmin ediliyor.

Terk edilmiş bir fabrika

Bu nedenle küresel örgütler dünyayı acilen bu krizin çözümü için toplanmaya çağırıyor. 2015 yılında Paris İklim Anlaşmasında taraf 191 ülke, ısınmanın en azından 2 santigrat derecenin altında tutulması konusunda anlaşmaya varıyor. Dünyanın bir an evvel karbon salınımını sıfıra indirmesi ve küresel ısınmayı durdurması gerekiyor.

Bunun başat yollarından biri de fosil yakıtlardan kurtulmak. Ancak bu o kadar da kolay değil. Sanayi devriminden beri süregelen bir mühendislik bakış açısını baştan aşağı değiştirmek ve düşünülmemiş yeni çözümler bulmak gerekiyor. Temiz enerji için üretilen yeni teknolojiler pahalı oldukları için hemen kabul görmüyor ve ucuzlaması için daha çok yatırım yapılması gerekiyor. Özel girişimlerin karlılık hedeflerini tutturması güçleştiğinde devletlerin fonlarla temiz enerji kaynaklarına yatırım yapması gerekiyor. Fosil yakıtlarla zenginleşmiş tekellerin bu alandan kazandığı parayı dünyanın geleceği olan temiz enerjiye yatırması gerekiyor.

Öyle de yapıyorlar.

Bugünkü yazımız, temiz enerjinin geleceği hakkında. Daha önce temiz enerji alanında çok da konuşulmamış bir enerji biçiminin devrimsel bir teknolojiyle birleşmesi üzerine.

Sözünü edeceğimiz şey güneş enerjisi ya da rüzgar enerjisi değil. Sözünü edeceğimiz şey 200 yıldır kullanılan yenilenebilir bir enerji kaynağı. Yeni nesil Jeotermal.

Jeotermal Enerji Büyük Bir Patlamaya Hazırlanıyor

Yeni nesil birkaç girişim gezegendeki herkese %100 temiz enerji sağlamanın ölçeklenebilir ve kolay bir yolunu bulmuş olabilir. Bugüne kadar özel alanlarda kullanılan jeotermal enerji yakında tüm dünyaya dönük yeni ve genel bir enerji türü olarak karşımıza çıkabilir.

Jeotermal enerjinin buluştuğu devrimsel düşünceyi daha iyi anlayabilmek için önce biraz jeotermal enerjiden söz etmemiz gerekiyor.

Jeotermal Enerji Nedir?

Magma yani dünyanın çekirdeği en az güneş yüzeyi kadar yüksek bir sıcaklığa sahip. Ayağımızı bastığımız toprağın 4 bin kilometre altında 6 bin santigrat derece ile 10 bin santigrat derece arasında değişen bir sıcaklıkla karşılaşıyoruz.

Buradaki enerji o kadar büyük ki bir anlığına yararlanmak bile tüm insanlığın enerji gereksinimini tek başına iki defa karşılayabiliyor. Dünyanın ısı çekirdeğinin sadece binde birinin bile insanlığın gereksinim duyduğu enerjiyi 2 milyon yıl boyunca karşılamaya yeteceğine ilişkin çalışmalar var. Dünyanın çekirdeğinin de dünya var olduğu sürece sıcak kalacağı düşünüldüğünde Dünyanın sonuna kadar yetecek bir enerji kaynağımızın yani teorik olarak sonsuz bir enerji kaynağımızın olduğunu söylemek olanaklı. Yalnızca bu enerjiden faydalanmak için aşılması gereken birkaç mühendislik sorunu var ve bunlar da zamanla olgunlaşıp teker teker aşılıyorlar.

Magma’nın yüzeye çıktığı anlardan biri de yanardağ patlamaları

Dünyanın bazı bölgelerinde geçirimli tabakalar sayesinde bu ısının bir kısmının yeryüzüne ya da yeryüzüne yakın yerlere kadar taşınabildiğini görüyoruz. Yerkabuğundan sadece birkaç kilometre aşağı indiğimizde bile enerji sağlamak için yeterli bir ısıyla karşılaşabiliyoruz.

Yeni Zellanda’da bir gayzer.

Bugüne kadar yalnızca bu özel geçirimli tabakaların olduğu bölgelerde jeotermal enerjiden yararlanıyorduk. Yani ya bir fay kırığının olduğu alanlarda ya altından gelen ısıyla birlikte maruz kaldığı basınca dayanamayıp yeryüzüne fışkıran suların (gayzerlerin) yoğun olduğu alanlarda kullanıyordu. Hatta daha eskilere gidelim. İlkel insanlar bile banyo yapmak için bu enerjiden faydalanıyordu. Ancak bugün bildiğimiz anlamda ısı ve elektrik enerjisi üretmek amacıyla 1860’lı yıllarda kullanılmaya başlandı.1960’lu yıllardan itibaren de ısıyı elektriğe dönüştürmek için ticari girişimler ortaya çıktı ve bugün de varlıklarını sürdürüyorlar.

Yeraltındaki sıcaklıktan enerji elde etmeyi sağlayan dört temel yöntem var.

Dört Temel Jeotermal Enerji Tesisi

1) Geleneksel Jeotermal Enerji Tesisleri

Bunlar volkanizmanın ya da fay kırıklarının olduğu alanlara yakın kurulular ve genellikle ısınma amaçlı kullanılırlar. Etraflarında kaplıcalar bulunur. Kendiliğinden yüzeye gelen jeotermal enerji ile çalışırlar ve yaygındırlar. Ancak çok özel bölgeler keşfedilmediği sürece – ki bu bölgeleri keşfetmek de zorlu ve pahalı bir süreçtir – elektrik üretmek için yüksek sıcaklıklara gereksinim duyulduğundan elektrik üretmek için verimli bir seçenek değildirler.

Genelde 24 derece ile 370 derece arasında bir sıcaklığa sahiptirler. Daha fazla sıcaklık için yerin altına inmek gerekir. Yerin altına inildiğindeyse buralardan alınan sıvı soğutulur ve basıncı korumak için bir enjeksiyon kutusu aracılığıyla tekrar alındığı yere pompalanır.

Bugün faaliyet gösteren tesislerin çoğu böyledir. Enerji elde etmek için özel konumlar bulunmak zorundadır. Bu nedenle geleneksel jeotermal enerji tesisleri coğrafyaya bağlı, zor ve pahalı bir çözümdür. Ancak gene de karlı olduğu yerlerde kullanılmaktadır.

2019’da Jeotermal enerjiden üretilen elektrik kapasitesi dünya ölçeğinde 15.4 GW’ye ulaşmış durumdadır.

Jeotermal Enerjiden En Çok Elektrik ve Isı Üreten Ülkeler (kaynak)

Türkiye, jeotermal enerji anlamında dünyanın en zengin bölgelerinden biridir. Aydın Buharkent’teki tesisimiz 242 santigrat dereceye, Germencik’teki jeotermal enerji tesisimiz 232 santigrat dereceye kadar ulaşmaktadır. 200 santigrat derece üstü sağlam bir verimliliği ifade etmektedir.

2) Gelişmiş Jeotermal Enerji Tesisleri

Yukarıda anlatıldığı üzere geleneksel jeotermal enerji, coğrafi açıdan sınırlı alanlarda kullanılabilmekteydi. Ancak gelişmiş jeotermal enerji tesislerinde durum farklı. Bu tesislerin kurulması için mühendisler yerin altına inerek kendi jeotermal enerji kaynaklarını kendileri yaratıyorlar.

Bunun için yeraltındaki büyük bir kayanın içine su enjekte ediyorlar ve yer altındaki sıcaklıkla bu kayanın içindeki suyun ısısının ve basıncının artarak yeryüzüne çıkmasını sağlıyorlar. Çıkan bu sıcak sudan elektrik ve ısı enerjisi elde ettikten sonra tekrar onu kayanın içine enjekte ediyorlar. Ancak bu yöntem coğrafi sınırlılığı ortadan kaldırsa da henüz ölçeklenebilir değil ve kaynak derinleştikçe de kayaya erişmek ve sondaj yapmak zorlu bir işe dönüşüyor.

Her şeye rağmen teoride dünyanın her yerine kurulabilen bu enerji tesisleri için ABD hükümeti tarafından 2010’lu yıllarda Obama döneminde fon desteği de sağlanmış.

Ortalama 6 kilometre derinliğe inildiğinde en az 150 santigrat derece sıcaklığa ulaşıldığı ve yalnızca ABD’deki jeotermal enerji kaynaklarının 5 GW elektrik kapasitesi olduğu tahmin ediliyor. Bu tesisleri yalnızca ısıtma için kullanmaya kalkarsanız da 15 milyon terawatt enerji sağlanabileceği, ABD’deki konutların ve ticari alanların 8500 yıl boyunca ısıtılabileceği öngörülüyor.

3) Süper Kaya Jeotermal Enerji Tesisleri

Daha derine inip daha büyük kayalar ve daha sıcak bir zemin bulduğunuzda zorlu mühendislik sorunlarına karşın elde ettiğiniz ödül de büyük oluyor. Burada 373 santigrat dereceyi aşan bir su sıcaklığından ve 220 bar basınçtan söz ediyoruz. Bu basınca ve sıcaklığa maruz kalan su süper kritik adı verilen bir forma geçiş yapıyor. Bu durum suyun kimyasını değiştiriyor, alışılmış davranışlarının dışında davranmasına neden olabiliyor. Bugüne kadar suyun süper kritik aşamaya geçtiğine tanık olunan yalnızca birkaç somut örnek var. Kimyagerler bunun üzerinde çalışıyorlar.

Süper kaya jeotermal tesislerinin önemli avantajı, yüksek ısının enerjiye dönüşümünde gelişmiş jeotermal enerji tesislerinden iki kat daha verimli olması. Aşağıda enerji türlerinin üretilen Mw başı maliyetlerini görebilirsiniz.

Enerji türlerinin MW başına dolar cinsinden maliyeti

Bugüne kadar deneyimlenen şu: Ne kadar yüksek derinlik ve sıcaklığa ulaşırsanız o kadar fazla verim elde ediyorsunuz.

4) İleri Teknoloji Jeotermal Tesisler

İşte yazımızın konusunu oluşturan devrimsel teknoloji bu tesislerde olacak sevgili okur. Bu tesislerde diyorum çünkü birkaç küçük girişimin denemek için hükümet desteğiyle kurduğu deneme projeleri dışında henüz tam olarak somut bir biçimde uygulanmaya başlamadı.

Yöntemin dayandığı temel ilke şu: Doğadan aldığınız suyu yerin 20 kilometre kadar aşağısına inebilen özel sondaj sisteminizle aşağı kadar gönderiyorsunuz. Orada sözcüğün tam anlamıyla çılgınlar gibi kaynayan su hem kaynamanın getirdiği basınca dayanamadığından hem de yukarıdan su pompalandığından kendiliğinden diğer taraftan yukarı çıkmaya başlıyor ve serüvenin sonunda çıkan bu sudan ısı ve elektrik enerjisi üretildikten sonra tekrar aşağı gönderiliyor. Bu döngü magma soğuyana kadar yani teorik olarak bizim için sonsuza kadar varlığını sürdürebiliyor.

İleri teknoloji jeotermalin çalışma mantığı

Doğadan hiçbir sıvı alınmıyor ya da ona hiçbir sıvı verilmiyor. Kapalı bir döngü kuruluyor. Bu döngü sıfır karbon salınımına sahip. Fosil yakıtlar kadar güçlü. Güneş enerjisi tesisleri kadar çok yer kaplamıyor. Rüzgar enerjisi gibi doğa koşullarına bağlı değil. Doğanın dengesine herhangi bir müdahalede bulunmuyor. Hatta artan nemlilik ile tesisin etrafındaki ormanları artırdığı ve vahşi yaşamı desteklediği bile söylenebilir.

Aşağıda bu fikri uygulamaya çalışan Quiase adındaki bir girişimin Türkçeye çevirdiğim videosunu görmeniz olanaklı.

https://maiotik.com/wp-content/uploads/2022/02/Temiz-Enerjinin-Gelecegi.mp4

Aslında bu teknoloji on yıllardır var ancak fosil yakıtlardan gelen devasa firmaların da bu alana yatırım yapmasıyla birlikte henüz deneme aşamasına geçilebildi.

Geleceğin enerjisi ayaklarımızın altında

Tabi bu işin önünde inanılmaz büyük mühendislik sorunları var. Yerin 20 kilometre altına sondaj yapmak çok ama çok zor. Bazı alanlarda bugünün teknolojisiyle gerçekleştirmek neredeyse olanaksız.

Yerin 20 kilometre altında davranışları tam olarak kestirilemeyen süper kritik evreye geçmiş suya, sıcaklığa ve basınca dayanabilecek alaşımlar ya da elementler nasıl işlenecek ve kaç yıl boyunca hasarsızca işlevlerini sürdürebilecek belirsizliğini koruyor.

Sorunlar ve Belirsizlikler

Birincisi belirtmek gerekir: jeotermal enerji girişimlerinin sismik hareketliliği, bunun sonucu olarak da fayların hareketlenmesiyle depreme yol açıp açmayacağı uzun süre konuşuldu. Bundan çok korkuluyor ancak veriler bize bu olasılığın fosil yakıtlar olan petrol ve doğal gaz çıkarımında daha yüksek olduğunu gösteriyor. Buna rağmen jeotermal tesislerin açılması için konulan şartnamelerin maddeleri, fosil yakıtlarınkinden daha zor. Bu iyi bir şey. Temiz enerji üreteceksek bunu en temiz, en güvenli biçimde yapmamız gerek.

İkincisi, yüksek sıcaklık ve basınca dayalı alaşım ya da elementlerin işlenmesi ya da güçlendirilmesi gerekiyor. Bunun için hangi element ya da alaşım kullanılacak bilmiyorum. Söz gelimi demirin erime sıcaklığı 1540 santigrat derece ama ne kadar basınca dayanıklı? Platin 1768 derecede eriyor. Tungsten ise 3422 santigrat dereceye kadar dayanıklı ve görece ucuz ama o kadar basıncı görünce tugsten ne yapacak? Süper kritik aşamaya geçmiş su tungstene nasıl davranacak belli değil.

Üçüncüsü, bu yöntemler bulunsa bile 20 kilometre gibi bir derinliğe inmek için yapılacak sondaj hayli maliyetli bir sondaj olacak. Kaya türü sertleştikçe, derinlik arttıkça elmas uçların yetmediği yepyeni yöntemlerin keşfedildiği bir sondaj süreci olması gerekiyor.

Ancak insanlığın bu sorunları teorik olarak aştığını ve biraz araştırmayla bunları pratikte de kusursuz hale getirebileceğini görmek olanaklı.

Bu iş gerçekleşince enerji krizinin ve bu krizin yol açtığı adaletsizliklerin, savaşların sonlanacağını düşünebilir miyiz? Ya da insanların yoksulluktan ve kötü koşullardan kurtulabileceğini?

Başka sosyolojik süreçler dahil olur mu bilemiyoruz ama dünyanın geleceğine biraz olsun umutlu bakabilmek için bu gelişmelerle ilgili içerikler üretmeye devam etmek istiyoruz

Not

Tam melek yatırımcı olacak insanmışım sevgili okur. Elbette her iyi fikir iyi girişim demek değil. İşlerin nasıl ilerleyeceği ve karşılaşılan zorluklarla nasıl başa çıkılacağı da büyük önem taşıyor ama yeryüzünde yer bile kaplamayan bu müthiş girişimler için ben Jeff Bezos, Elon Musk ya da Bill Gates falan olsam birkaç milyar dolarımı yatırırım.

Yeni bir gelişmeyle karşınıza çıkana dek kendinize iyi bakın.

Yazıyı oluşturmak için Vox‘da yayımlanan bir çalışmadan özetlemeli bir çeviriye hayli yararlandım onu da belirteyim.