CATF, süper sıcak kaya enerjisi üzerine kapsamlı bir çalışma yayınladı

IDDP sahasında sondaj kulesi (kaynak: IDDP/ HS Orka)

Merve Uytun 2 Kas 2022

The Clean Air Task Force (CATF), süper sıcak kaya enerjisinin, maliyet açısından rekabetçi, sürdürülebilir ve neredeyse dünyanın her yerinde mevcut olan bir gelişmiş jeotermal enerji biçimi olarak potansiyelini vurgulayan bir rapor yayınladı. “Süper Sıcak Kaya Enerjisi: Firma İçin Bir Vizyon, Küresel Sıfır Karbon Enerjisi” başlıklı raporun tamamına bu bağlantıdan ulaşılabilir.

Süper sıcak kaya sistemleri ve faydaları

Süper sıcak kaya enerjisi, 400 santigrat derecenin üzerinde sıcaklıklara sahip daha derin, daha sıcak kuru kaya sistemlerinden yararlanılan jeotermal enerjiyi ifade eder. Bu sistemler, geleneksel hidrotermal sistemlere kıyasla kuyu başına yaklaşık beş ila on kat daha fazla enerji sağlayabilir. Ayrıca, süper sıcak kaya sistemlerinde sondaj yapabilmek, jeotermal enerjiyi dünyanın neredeyse her yerinde kullanılabilir hale getirebilir.

Süper sıcak kaya sistemlerinden gelen enerjiyi kullanmak için, derin enjeksiyon kuyularından su enjekte edilecek ve daha sonra sert kristalin temel kaya boyunca dolaşacak. Su, üretim kuyuları aracılığıyla yüzeye geri dönmeden önce, yüzey altı çatlak sistemlerinde ısıtılacaktır.

Aşırı sıcak su, yüksek derecede enerji yoğundur çünkü su, çok yüksek sıcaklık ve basınçlarda “süper kritik” akışkana dönüşür. Bu durumda, düşük viskoziteler ve yüksek yayılımlar nedeniyle sıvı çatlaklardan daha hızlı nüfuz edebilir. Bu, üretim kuyularından yüzeye daha fazla enerji getirilmesine izin verir.

Yüksek enerji potansiyeli ile sadece birkaç süper sıcak kaya kuyusu, ticari olarak işletilen bir enerji santrali için yeterli jeotermal enerji sağlayabilir. Örneğin, İzlanda Derin Sondaj Projesi’nin (IDDP) Krafla sondaj kuyusu tahmini 36 MWe enerji üretim potansiyeline sahiptir – tipik bir hidrotermal jeotermal kuyudan 10 kata kadar daha yüksek.

Süper sıcak kaya sistemleri, yalnızca volkanik arklar veya sıcak noktalar gibi yüzeye yakın ısının mevcut olduğu bölgelerde jeotermal enerji tesisleri geliştirmenin coğrafi sınırlamalarının üstesinden gelebilir. Süper sıcak kayanın diğer faydaları arasında, içme suyu kontaminasyonu riskinin azalması ve jeotermal projelerin daha küçük ayak izi bulunmaktadır.

Süper sıcak kaya projelerinin ekonomisi

CATF, süper sıcak kaya sistemlerinden elde edilen seviyelendirilmiş elektrik maliyetini (LCOE) tahmin etmek için Hot Rock Energy Research Organisation (HERO) ve LucidCatalyst’i (LC) görevlendirdi. Eşi benzeri olmayan maliyetler kullanılarak ve mevcut jeotermal ve termik santrallerden bilinen kuyu sahası ve enerji üretim maliyetleri dikkate alınarak bir model oluşturulmuştur.

Modele göre, süper sıcak kaya sistemleri MWh başına 20-35 ABD Doları’lık rekabetçi bir LCOE’de elektrik üretebilir. Bununla birlikte, türünün ilk örneği projeler için geliştirme maliyetlerinin çok daha yüksek olması beklenmektedir, ancak teknolojinin ve operasyonel uygulamaların sürekli iyileştirilmesi yoluyla kademeli olarak azalacaktır.

Süper sıcak kaya projelerinin ekonomisi, hidrojen ve amonyak gibi sıfır karbonlu yakıtlar üretmek için bir öncü olarak kullanılarak geliştirilebilir. Modele göre süper sıcak kaya enerjisi kullanılarak hidrojen üretim maliyetleri 1,50 USD/kg’ın altına düşebilmekte ve gelişmiş sondaj ve kaplama teknolojileri ile 1 USD/kg’a kadar çıkabilmektedir. Bu çok rekabetçi ve 2030 Hydrogen Earthshot Girişimi’nin hedef maliyetine ulaşacak.

Mevcut süper sıcak kaya projeleri

Küresel olarak, aşırı sıcak kaya koşullarında açılan iki düzine kuyu var. Bunlar genellikle 3 ila 7 kilometre arasındaki derinliklerde nispeten sığ ve yüksek sıcaklıklı jeotermal kaynakların bulunduğu bölgelerde bulunur. Bu kuyulardan henüz güç üretilmedi, ancak bu girişimin ilerlemesinde etkili olan değerli bilgiler sağladılar.

Yukarıda bahsedilen IDDP projesi, AB’nin DEEPEGS Programının bir parçasıdır. İlk kuyu olan IDDP-1 Krafla, 2009 yılında tamamlanmış ancak magma ile karşılaşması nedeniyle sonlandırılmak zorunda kalmıştır. İkinci kuyu olan IDDP-1 Reykjanes, 2017 yılında 426 santigrat derece sıcaklığa ulaştı. Hengill’de Nesjavellir tesisi yakınında üçüncü bir kuyu planlanıyor ancak henüz finanse edilmedi.

Japonya’da, 1994-1995’te iyi delinmiş bir Kakonda, yalnızca 3,7 kilometre derinlikte 500 santigrat derecenin üzerindeki sıcaklıklara ulaştı. Araştırma, kuyunun, kayanın gevrek yenilmeye daha az duyarlı olduğu bir gevrek-sünek geçiş bölgesinde delindiğini ortaya çıkardı. Japan Beyond Brittle Projesi (JBBP), Tohoku Üniversitesi’nde devam ediyor ve şu anda ikinci bir arama kuyusunun sondajını değerlendiriyor.

Sıcak kuru kaya ve süper sıcak kaya sistemlerine odaklanan Meksika merkezli bir AB programı olan GEMex, Acoculco jeotermal sahasında kuru kuyuların 300 santigrat dereceyi aştığı bildirilen birkaç kuyu açtı. Los Humeros jeotermal sahasının yakınındaki süper sıcak bir kaynağı araştırmak için daha fazla sondaj yapma planları var.

Yeni Zelanda’daki Daha Sıcak ve Daha Derin Keşif Bilimi (HADES) projesi, Taupo Volkanik Bölgesi’nde aktif olarak süper sıcak sistemi araştırıyor ve şu anda yaklaşık 7 kilometre derinlikte bir gevrek-sünek geçiş bölgesine bir kuyu açmayı planlıyor.

İtalya, Larderello’daki DESCRAMBLE projesi, süper sıcak bir kaya kaynağında sondajın başarıyla tamamlanmasının bir başka örneğidir. Larderello’daki Venelle-2 kuyusu, 2,9 kilometre derinlikte 514 santigrat derece sıcaklıkla rekor düzeydeki en sıcak jeotermal kuyudur. Bu proje aynı zamanda AB DEEPEGS programının bir parçasıdır.

Süper sıcak kaya enerjisi için üstesinden gelinmesi gereken zorluklar

Aşırı sıcak kaya kaynaklarını bulma zorluğunun yanı sıra, aşırı sıcaklarda enerji üretmek için yeni araçlara ve teknolojilere de ihtiyaç duyulacaktır. İyi haber şu ki, bunlar bilimsel buluşlara ihtiyaç duymayan mühendislik zorlukları.

Derin sondajı daha hızlı ve daha ekonomik hale getirebilen sondaj teknolojisindeki yenilikler özellikle ilgi çekicidir. Özellikle dikkate değer teknolojiler, Quaise’in milimetre dalga sondajı, GA Drilling’in PlasmaBit sondaj teknolojisi ve NOV ve Particle Drilling Corporation’ın parçacık delme teknolojisi ve hibrit polikristalin elmas kompakt (PDC) bitidir.

Başka bir zorluk, sismik risklere neden olmadan kuru süper sıcak kayalarda rezervuarlar oluşturmaktır. Bu, Utah FORGE projesinin sonuçlarıyla ele alınabilecek bir şeydir. Eavor ve GreenFire’ın kapalı döngü teknolojileri, rezervuar şarjı için kırılma sistemlerine güvenmeyerek bu konuda da yardımcı olabilir.

Diğer kritik zorluklar arasında kuyu inşaatı, aşırı sıcak koşullara dayanabilecek sensörler ve elektronikler geliştirme ve yüzey tesislerinin süper kritik akışkanları işlemek için uyarlanması yer alıyor. Tüm bu teknolojiler, süper ticari uygulamalar için öngörülmüştür ve çeşitli geliştirme aşamalarındadır.

Süper sıcak kaya projeleri için gerekli sondaj uzmanlığı ile bunlar, petrol ve gaz profesyonellerinin yenilenebilir enerjiye yönelmeleri için çok iyi bir alan sağlar. Süper sıcak kaya projeleri, özellikle derin sondaj, yönlü sondaj ve gelişmiş geri kazanım veya yeniden doldurma için üretim kuyularının planlanmasında petrol ve gaz endüstrisinin bilgi birikiminden büyük ölçüde yararlanabilir.

Kaynak: ThinkGeoEnergy