Jeotermal Enerji

Jeotermal Enerjinin Çevresel Etkileri

Yapılan araştırmalar sonucu dünya nüfusunun %17’sinin elektrik ihtiyacının jeotermal enerji kullanımı ile sağlanabileceği tespit edilmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan jeotermal enerjinin fosil yakıtların yerine kullanılması sera etkisi yapan gaz emisyonlarının azalmasına neden olmaktadır. Fakat bununla birlikte jeotermal enerjinin kullanımı ile çevreye fiziksel ve kimyasal zararlı etkiler yapabilir. Bu amaçla jeotermal araştırma ve uygulamalarında gerekli olan jeolojik, jeofizik ve kimyasal bilgiler toplanmalı ve bunların değerlendirilmesi yapılmalıdır. Bu sayede jeotermal enerjinin çevreye verebileceği zararlara karşı önlem alınması ile çevreye dost olması sağlanmış olur.

Hem gelişmiş hem de gelişmekte olan ülkeler yenilenebilir enerji kaynağı olan jeotermal enerjiye doğru yönelim göstermiştir. Aynı zamanda doğal kaynakların restorasyonu ve korunması, çevrenin olumlu etkilenmesinin sağlanması ve yaşam şartlarının kalitesinin arttırılmasına aynı anda dikkat edilmesi gerekmektedir. Pek çok doğal kaynaklara göre jeotermal kaynakların çevreye etkisi olumsuz değildir. Ancak yine de eğer uygun ölçümler yapılmaz ve kontroller sağlanmazsa jeotermal enerji her ne kadar diğer enerji kaynakları gibi zararlı olmasa da çevreye negatif etkiler yapar. Jeotermal kullanımın çevresel etkisinin şiddeti ve olma olasılığı çoğu durumda kullanımın derecesiyle orantılıdır. Aşağıdaki tablo bu durumu özetlemektedir.

jeotermal enerjinin çevresel etkileri

Jeotermal enerjinin çevresel etkileri iki ana başlıkta inceleyebiliriz.

KİMYASAL KİRLETİCİLER VE ETKİLERİ

Gaz Emisyonları

Gaz emisyonları, enerji santrallerine gelen buhar akımı içinde taşınan yoğuşmayan gazların deşarjı sonucunda gerçekleşmektedir. Hidrotermal tesislerde en yaygın bulunan yoğuşmayan gazlar, karbon dioksit ve hidrojen sülfür olsa da düşük konsantrasyonlarda metan, hidrojen, sülfür dioksit ve amonyak da görülebilir.

Buhar ve flaş tesislerinde, yoğuşturucuda basınç birikmesini ve bu nedenle meydana gelen güç kaybını engellemek amacıyla sıvıda bulunan doğal oluşumlu yoğuşmayan gazlar uzaklaştırılmalıdır. Salınan yoğuşmayan gazlardan hidrojen sülfürün bertaraf edilmesi için kimyasal arıtma veya yıkama yapılabilir ya da yoğuşmayan gazlar rekompresyon uygulandıktan sonra enerji tesisinden çıkan sıvı ile birlikte yer altına enjekte edilebilir. Bu iki çözüm de enerji gerektirdiği için tesis çıkış gücü ve verimliliği düşmektedir. İkili çevrim santralleri ısıyı, kaynak akımdan, ikincil aracı akışkan akım sistemi kullanarak aldığı için bu sorun önlenmektedir. Kaynak akım hiçbir yoğuşmayan gaz açığa çıkmadan reenjekte edilmektedir.

Aşağıdaki tabloda jeotermal santrallerin diğer enerji santralleri ile gaz emisyonları karşılaştırılmasını görebilirsiniz.

jeotermal emisyon değerleri

Karbondioksit

Jeotermal santralinin gaz boşalımında karbondioksit insan sağlığında direkt etkisi vardır. Bununla birlikte; karbondioksit metan gibi sera etkisi yapan bir gazdır. Bu nedenle çevresel etkisi nedeniyle dikkate alınmalıdır. Su ve buhar fazda salınabilir. Atmosfere deşarjı global ısınmaya neden olur. Gelişmiş jeotermal sistem rezervuarlarına kurulan ve “kapalı-döngü” çevrim sistemi kullanan jeotermal elektrik santrallerinde salınımı gerçekleşmeyecektir.

Hidrojen Sülfit

Hidrojen sülfit çürük yumurta kokusu ile çok düşük konsantrasyonlarda (yaklaşık 0,3 mg/kg civarında) algılanabilir ve yüksek entalpili alanların karakteristik bir göstergesidir. H2S atmosferden yağmur ile uzaklaşır ve fümerollerde okside olur. Hidrojen sülfür boşalımı insan yaşamında ya da çalışma ortamında koku problemi nedeniyle sorun yaratabilir. Tıpkı karbondioksit gibi hidrojen sülfür ağır gazdır ve alçak alanlarda birikir. Sonuçta; aspiratörlerde, drenaj ve borularda havayla karışmadan değişik uzaklıklara taşınabilir. Çevre üzerinde hidrojen sülfitin etkisi özellikle yüzey sularındaki potansiyel kirleticiler ve yağmur suyundaki hidrojen sülfür gibi kalan okside olmayan gazların ikincil etkileri sınırlandırılabilir. Atmosferde sülfür, oksitlerine oksitlenir ve su ile yeryüzüne ıslak ya da kuru olarak düşer. Bu yüzden jeotermal güç santrallerinin asit yağmurları gözlemlenmelidir. Bu konuda risk sınırı 30 mikrogram/kg-ppb’dir.

Cıva

Deşarj edilen cıva buharı atmosferde geniş alanları olumsuz etkileyecek sürede kalır. Cıvanın kanserojen yapıcı olup olmadığı kanıtlanmamıştır. Ancak besin zincirinde birikim yaptığı bilinmektedir. Sonuç olarak salınan cıvanın toplam miktarı havadaki konsantrasyonu açısından önemlidir. Solunum yapıldığında, cıvanın yaklaşık %80 miktarı vücutta kalır ve böbreklerde depolanır.

Amonyak

İçme sularındaki çözünmüş amonyak tat ve renk problemleri oluşturabilmesine rağmen insan sağlığını direkt olarak etkilemez. Yağmur sularındaki amonyağın neden olduğu ikincil etkiler daha az belirgindir, çünkü doğadaki amonyak iyonu ve nitrat gibi oksidasyonlar daha az toksiktir. Eğer susal bitki gelişimi nitrat konsantrasyonu ile sınırlandırılırsa; nitral konsantrasyonun artması istenmeyen susal yabani otların büyümesine yol açar. Bu nehir ya da akarsuyu tıkayabilir, oksijeni tüketir.

Lityum ve Borik Asit

Eğer yüzey ya da yer altı suları sulamada kullanılıyorsa, ürünler ağaç yapraklarına zararlı olan yüksek bor ve lityum konsantrasyonları ile olumsuz etkilenir. Bazı topraklar oldukça az borik asit absorbe eder ve toprağın bor tarafından etkilemesi etkisini azaltır. Eğer bitki bu tür toprakta yetişiyorsa borun toksit etkisinden korunacaktır. Gaz deşarjında genellikle borik asit konsantrasyonları düşüktür. İnsan sağlığında borik asit gazının etkisinin az olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte borik asit bulaşmış toprak ya da sulama suları bitki büyümesine olumsuz etki yapabilir.

Arsenik

Yüksek konsantrasyonlu arsenik içecek sudan çok özellikle yiyecek ya da içecek alımıyla zamanla oluşan akut zehirlenmeye; stok ve sulu yaşamda zehirlenmeye neden olur. Kirlenmiş suda büyüyen bitkiler inorganik arseniğin yüksek konsantrasyonları birikir ve böylece zehirli olabilir. Sedimanlarda (tortul kayaç) birikmiş arsenikte dikkatle incelenmelidir. Arsenikçe zengin kayaçlar tarafından yeraltı sularına da yüksek oranda arsenik verilebilir. Arsenik ağaç yapraklarında da renk bozukluğuna neden olur.

Su Kirliliği

Genellikle jeotermal projelerinde gelişimin ve işletmenin kuyu sondajı, rezervuar tahriki ve çevrim aşamalarında su ihtiyacı bulunmaktadır. Birçok gelişmiş jeotermal uygulamasında, rezervuarın tahriki ve işletmesi ve çevrim oluşturulması için yüzey suları gereklidir. Su kullanımı çevresel etkileri asgari düzeye indirecek şekilde yönetilmelidir. Su kuyu sondajı aşamasında, sondaj ucu soğutma ve kaya yongalarını uzaklaştırmak amacı ile kullanılmaktadır. Özellikle düşük permeabilite (geçirgenlik) ve poroziteye (gözeneklik) sahip oluşumlarda, oluşum içindeki doğal hidrotermal sıvı miktarı oldukça azdır. Su, yakında yer alan yüksek debili bir akımdan veya yağış sezonunda geçici bir yüzey rezervuarından temin edilebilir.

Rezervuardan üretilen sıvılar termal veya elektrik enerjisi üretimi amacı ile bir hidrotermal rezervuardan yeraltı akışkanı üretimi, yeraltı su seviyesini düşürebilmekte, civardaki doğal jeotermal öğeleri olumsuz etkileyebilmekte ve hidrotermal (freatik) püskürmelere, buhar zonu artışına, tuzluluk artışına veya çökmelere neden olabilmektedir.

Yüzey sularının kirlenmesi jeotermal arazi gelişimleri sonucunda da olabilmektedir. Eğer sıvı nehir ya da akarsuya deşarj edilirse kirlenme doğrudan oluşur. Yüzey sularının kirlenmesi jeotermal arazi gelişimleri sonucunda da olabilmektedir. Eğer sıvı nehir ya da akarsuya deşarj edilirse kirlenme doğrudan oluşur. Kuyu sondajı, deşarjı ve üretim aşamasındaki sıvı akımları, özellikle 230 °C ve üzeri sıcaklıktaki rezervuarlarda çeşitli çözülmüş mineraller içerebilmektedir. Çözünmüş bulunan katıların miktarı sıcaklık ile birlikte önemli derecede artış göstermektedir. Bazı çözünmüş mineraller yerüstü veya yeraltı sıvılarını zehirleyebilmekte ve yerel bitki örtüsüne zarar verebilmektedir. Sıvı akımları yüzeysel akış yoluyla veya kuyu kaplamasındaki çatlaklardan ortama karışabilmektedir.

Katı Emisyonları

Güç santralı tarafından üretilen temel katı atıklar soğutma kulesi sulu çamurdur. Başka bir atık yalıtım maddesi olarak asbesttin kullanılması bazen zararlı kabul edilmektedir. Pratikte yerüstü tesislerinin veya jeotermal akışkandan salınan katı atıklardan etkilenen çevre arazinin kirlenme ihtimali bulunmamaktadır. Tek olası durum, bir kaza nedeniyle sıvı arıtma veya mineral geri kazanım sisteminde şiddetli yıkımsal bir hasar meydana gelmesi ile ayrıştırılan katıların etrafa saçılması olabilir.

FİZİKSEL ETKİLER

Gürültü kirliliği

gürültü kirliliği

Jeotermal işlemlerden kaynaklanan gürültü, birçok endüstriyel aktivite ile benzerdir. Tesis sınırlarında oluşabilen yaklaşık 80-115 desibel aralığında değişen en yüksek gürültü seviyelerine kuyu sondajı, tahrik (stimülasyon) ve test aşamalarında ulaşılmaktadır. Kaynaklara göre bir jeotermal enerji santralinin normal işletme esnasında gürültü seviyesi 900 m mesafede 71-93 desibel aralığındadır. Gürültü seviyeleri mesafe artışı ile hızlı bir şekilde düştüğü için, eğer tesis geniş bir jeotermal rezervuar alanı içinde yerleşmiş ise, tesis sınırındaki gürültü kabul edilebilir düzeyde olacaktır. Gerektiği takdirde, ek maliyet ile, gürültü seviyeleri ek susturucular veya diğer ses yalıtım yöntemleri kullanılarak daha da düşürülebilmektedir. Karşılaştırmak amacıyla yanda bazı durumlardaki gürültü seviyeleri verilmiştir.

Normal işletme esnasında, trafo, elektrik santrali ve soğutma kulesi olmak üzere üç ana gürültü kaynağı bulunmaktadır. Soğutma kulesi, nispeten büyük bir yapı olduğu ve tepesinde yer alan fanlar gürültü oluşturduğu için, rutin işletme esnasında birincil gürültü kaynağı olabilir.

Arazi Kullanımı

Jeotermal akışkanın özellikleri ve atık akışkanın deşarjı hidrotermal enerji santrallerine göre değişiklik gösterdiğinden arazide kapladıkları alan da değişiklik göstermektedir. Uzun iletim hatları basınç ve sıcaklık kaybına yol açtığı için, enerji santralleri genellikle jeotermal rezervuara yakın kurulurlar. Kuyu alanları genellikle 5-10 km2 genişliğinde bir alan kaplasa da kuyu başları bu alanın yaklaşık %2’sini kaplamaktadır. Toplam kuyu ağzı alanını asgari düzeye düşürmek amacıyla gelişmiş sondaj teknikleri sayesinde tek bir kuyu başı ünitesinde birden fazla kuyu açılabilmektedir. Bunlar dışında elbette boru hattı, soğutma kuleleri, yardımcı binalar ve trafo merkezinin kapladığı alanı da göz önünde bulundurmak gerekli. Aşağıdaki tablodan elektrik üretim teknolojilerinin arazi ihtiyacı açısından karşılaştırılması görülmektedir.

arazi kullanımı

Arazi Çökmesi

Jeotermal akışkanın üretim değerlerinin beslenme değerlerinden çok büyük olması durumunda, konsolidasyon (yapıları aynı olan nesnelerin birleşmesi) meydana gelebilmekte ve bu nedenle yüzey kotu düşerek yüzey çökmesi meydana gelmektedir. Basit bir ifade ile her tür yeraltı rezervuarında sıvı çekimi, gözenekli alanda basınç azalmasına neden olur ki buda çökmeyi oluşturmaktadır. Çökme jeotermal güç üretimi için pek çok anlama sahiptir ve çevresel etkisi vardır. Çökme hareketi jeotermal sahada boru hatlarının drenaj ve kuyu casingların (=petrol, doğal gaz, sıcak su, buhar, yer altı suları ile tuz ve benzeri katı malzemelerin yeryüzüne çıkarılması amacıyla açılan sondaj kuyularında kullanılan borulardır) stabilitesinde önemli sorunlar yaratır.

Çökmenin su baskın alanlarda buhar baskın sahalara göre daha büyük olduğu görülmektedir. Bu durum jeotermal enerji tarihinde, reenjeksiyonun yapılmadığı, Yeni Zelanda Wairakei sahasında gözlenmiştir. Arazinin bir bölümünde çökme yılda 0,45 m değerlerine kadar ulaşmıştır. Jeotermal kuyu açıldıktan sonra, mevcut yarıkların açılması ve pürüzlü yüzeyleri sayesinde açık kalması için, kuyuya yüksek basınçlı su pompalayarak rezervuar tahrik edilir. Rezervuar sürekli olarak basınç altında tutulduğu ve oluşum içindeki sıvı miktarının sabit tutulması gerektiği için çökme etkisi en aza indirilir.

Sismik Tetikleme

Normal hidrotermal sistemlerde reenjeksiyon yüksek basınç gerektirmediğinden sismik tetikleme gibi bir sorun teşkil etmezler. Ancak birçok gelişmiş jeotermal santrallerde rezervuarında durum böyle olmayacağından bu konuya dikkat edilmesi gerekmektedir.

Yarıkların açılması işlemi, kesme gerilmesi nedeniyle kayma şeklinde veya çekme gerilmesi nedeniyle uzama şeklinde gerçekleşebilir. Her iki durumda da bu işlem esnasında akustik gürültü meydana gelir. Bu akustik gürültü, mikro sismik gürültü olarak anılmaktadır. Bu işlem bir denizaltını akustik gürültü izine göre takip etmeye benzer. Mikro sismik gözlem ile, rezervuar açma sürecinde kayaç kütlesi içinde basınç dalgalarının hareketlerinin yeri tespit edilir. Mikro sismik belirtiler aynı zamanda, yarıkların kayması nedeniyle açığa çıkan enerjinin, yarıkların boyunun, yönünün, genişlemesinin ve kaymasının ölçülmesinde de kullanılmaktadır. Uzaktan algılama tekniği görevini gören bu benzersiz yöntem, rezervuar özelliklerindeki değişikliklerin, yalnızca rezervuar gelişim aşamasında değil, uzun vadeli enerji kullanımının da gözlenmesini sağlamaktadır.

Heyelan Tetiklenmesi

Jeotermal sahalarda heyelan vakaları görülmüştür. Birçok jeotermal saha, doğal heyelanların oluşumuna yatkın engebeli arazide bulunmaktadır. Bazı sahalar ise doğrudan kaymış zeminin üzerinde oluşmuştur. Bazı heyelanlar büyük depremler ile tetiklenebilse de jeotermal üretim ve enjeksiyonun bu kadar büyük bir olaya yol açması olası değildir. Sığ enjeksiyon kuyuları başta olmak üzere, kötü konumlandırılmış kuyular faylar ile etkileşime girebilmekte ve kaymaya sebebiyet verebilmektedir.

Termal Atık

Termal kirlilik henüz denetime tabi olmayan ancak ısı kaynağı ile çalışan tüm elektrik santrallerinde meydana gelen bir çevresel etkidir. Jeotermal santrallerde giriş akımı sıcaklığı fosil yakıtlı santrallere ve nükleer santrallere göre çok daha düşük olduğu için birim elektrik üretimi başına ısı atımı daha yüksektir. Yalnızca santral sahasındaki termal deşarj göz önünde bulundurulduğunda, jeotermal santrallerde termal kirlilik nükleer santrallere göre iki ila üç kat daha fazladır. Jeotermal santrallerde bulunan soğutma kuleleri veya hava soğutmalı yoğuşturucuların, aynı güce sahip konvansiyonel elektrik santrallerdekine göre çok daha büyük olduğu görülmektedir. Farklı elektrik üretimi yöntemleri için atık ısı miktarları aşağıdaki gibidir.

termal atık

Soğutma suyu genellikle santralde kullanılan akışkanın yoğuşturulması amacı ile kullanılır. Eğer tamamlama suyu temin edilebiliyorsa soğutma kuleleri yardımıyla atık ısının atmosfere yayılması sağlanabilir. Yakın bir nehir veya benzer bir su kaynağı da ısı havuzu olarak kullanılabilir. Atık akışkanlardaki ısıyı balık çiftlikleri veya seralar gibi uygulamalar ile de değerlendirilebilir. Hava soğutma tekniği ise özellikle temiz su kaynağının sınırlı olduğu durumlarda sulu soğutma tekniğine alternatif olarak kullanılabilir. Fakat soğutma kulesi ve hava soğutmalı yoğuşturucu için yapılan tasarımlar karşılaştırıldığında, su soğutma kulesine göre hava soğutmalı yoğuşturucunun, maliyetinin üç katından, ağırlığının 2,5 katından, kapladığı alanın yaklaşık üç katı ve fan için harcanan elektriğin de yaklaşık üç katı olacağı görülmüştür.

Doğal Hidrotermal Oluşumlar

Geçmişte jeotermal gelişimler nedeniyle gayzerler, kaplıcalar, çamur havuzları gibi doğal hidrotermal oluşumların tehlikeye atıldığı veya yok edildiği durumlar görülmüş olsa da gelişmiş jeotermal santral projeleri genellikle hidrotermal alanlar dışında tesis edileceği için bu tür oluşumlar ile etkileşime girmeyecektir.

Doğal Yaşam Habitatı Ve Bitki Örtüsü

Hidrotermal projelerde habitat kaybı veya bitki örtüsüne zarar verilmesi ile ilgili problemler çok küçük çaplı oluşmakta veya hiç oluşmamaktadır. Kurulacak her elektrik üretim tesisinin bulunduğu bölgenin manzarasını değiştireceği inkâr edilemez bir gerçektir. Bir jeotermal saha gelişimi için, elektrik santrali, trafo, kuyu-başı temelleri, boru hattı, acil durum biriktirme havuzları gibi tesislerin yerleşimi için ağaçların ve çalılığın sökümü gerekli olabilir. Jeotermal tesisler genellikle, rüzgâr türbinlerine, güneş enerjisi kulelerine veya 150- 200 m yüksekliğinde bacalara sahip termik santrallere göre daha az dikkat çekici yapılardır. Ancak, jeotermal santral inşaatının tamamlanmasının ardından, yeniden ağaçlandırma ve yeşillendirme çalışmaları yapılabilir.

Uzun mesafelerden görülmemesini sağlamak amacı ile binalar ve boru hatları uygun renklere boyanabilir. Flaş santrallerde salınan buharı saklamak mümkün olmasa da birçok insan uzak mesafede çıkan beyaz buhar bulutlarından rahatsız olmamaktadır. İkili santrallerde ise normal işletme esnasında herhangi bir salınım gerçekleşmemektedir.

Katastrofik Olaylar

Diğer herhangi bir elektrik üretim tesisi gibi jeotermal aktivitenin çeşitli aşamalarında, kuyu püskürmesi, buhar borularının yırtılması, türbin kusurları, yangınlar gibi endüstriyel kazaların meydana gelme olasılığı bulunmaktadır. Jeotermal elektrik santrallerine özel kazalar ise kuyu sondajı ve testine bağlı kazalardır. Geçmişte, kuyu püskürmeleri yaygın olarak meydana gelmekteydi, ancak günümüzde kapsamlı ve hızlı tepkili püskürme önleyiciler ile bu ölümcül problemin önüne geçilmiştir. Ayrıca jeotermal araştırmalar için günümüzde, kuyu sondajından önce modern yer bilim metotları kullanılarak daha detaylı çalışmalar gerçekleştirilmektedir.

Dosya Kilitli

Yazıyı .pdf olarak indirmek için Lütfen Giriş Yapın!


Jeotermal Enerji Uygulamalarında Çevre Sorunları-Mebrure Badruk

DiPippo, R. 1991b. “Geothermal Energy: Electricity Generation and Environmental Impact,” Energy Policy, 19, pp. 798–807.

Mock, J. E., J. W. Tester, and P. M. Wright. 1997. “Geothermal energy from the earth: Its potential impact as an environmentally sustainable resource,” Annual Review of Energy and the Environment, 22: 305–356

Pasqualetti, M.J. 1980. “Geothermal Energy and the Environment – The Global Experience,” Energy (UK), 5: 111–165.

BROWN, K.; “Impacts on the Physical Environment”, Environmental Safety and Health Issues in Geothermal Development, Japan, 2000

KALTSCHMİTT, M., “Environmental Effects of Heat Provision from Geothermal Energy in Comparision to Other sources of Energy”, Proceedings World Geothermal Congress 2000, 627-632, 2000.


Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

enerji sistemleri
Başa dön tuşu

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen reklam engelleyiciyi devre dışı bırakarak bizi desteklemeyi düşünün