Helsinki’nin jeotermal bölgesel ısıtma için 5.000 kuyuya ihtiyacı olacak

Şehir manzarası, Helsinki / Finlandiya (kaynak: flickr / Ville Hyvönen, creative commons)

Merve Uytun 27 Mar 2021

Finlandiya’nın başkenti Helsinki, şehrin bölgesel ısıtma talebini karşılamak için en az 5.000 orta derinlikte (yaklaşık 2.000 m) jeotermal kuyuya ihtiyaç duyacak.  Bu bulgular, daha fazla çalışma yapılmasını talep eden, Aalto Üniversitesi’ndeki araştırmacılara ait.

Helsinki, jeotermal dahil olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarıyla bölgesel ısıtmayı beslemenin yollarını araştırıyor. St1’in derin jeotermal projesi ve geleneksel jeotermal ısı pompalarıyla eşleştirilmiş derin bir jeo-değişim sistemi rapor edildi. Amaç, Helsinki çevresindeki şehirlere ve banliyölere bölgesel ısıtma sağlamak için jeotermal enerjiden yararlanmaktı. Yeni bir çalışma, münferit kuyular yerine mevcut ısıtma sistemlerine bağlı kuyu alanlarının incelenmesi gerektiğini öne sürüyor.

Orta derinlikte jeotermal kuyularla enerji üretimi, ana kayadaki mevcut termal gradyana dayanmaktadır. Gradyan, bir sondaj deliğinde birim uzunluk başına sıcaklık artışını tanımlar. Eğim ne kadar düşükse, enerji ekstraksiyonu için yeterli sıcaklıklara ulaşmak için sondaj deliği o kadar derin olmalıdır.

İzlanda ve Kaliforniya gibi volkanik bölgelerde ısı yüzeyin yakınında mevcuttur, ancak Finlandiya’da Dünya’nın kabuğunun kalınlığı ve zayıf ısı iletkenliği, 40-50 santigrat derece sıcaklıklara ulaşmak için yaklaşık iki kilometre derinliğe ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir. Kuyular enerjilerini Dünya’nın çekirdeğinden gelen ısı ile yeniler ancak bu süreç çok yavaştır. Finlandiya’da, derinliklerden yüzeye uzanan ana kayadaki ısı akışı, metrekare başına 0,05 W olup, Güneş’ten gelen metrekare başına 100 W ortalama ısı akışından yaklaşık 2000 kat daha azdır. İnsan ömrü boyunca kuyular yenilenemez.

Fizikçi Eero Hirvijoki Akademi Araştırma Görevlisi, “Orta-derin enerji kuyularının uzun vadeli potansiyeli daha fazla çalışılmalıdır” diyor. Füzyon reaktörleri ve plazma fiziği konusunda uzmandır, ancak bilgi eksikliğinden rahatsız oldu ve konuyu öğretim görevlisi David Pfefferlé ve Profesör Manasvi Lingam ile birlikte incelemeye karar verdi. Tek tek kuyular yerine, yaptıkları çalışmada geniş alan kuyuları olasılığı incelendi. Bu, uzun ömürlülük, elde edilebilir güç, derinlik ve kuyular için ihtiyaç duyulan yüzey alanı veya bölgede elde edilebilen güç yoğunluğu arasında bir bağlantı olduğunu ortaya koydu.

“Şehirlerin yoğun merkezleri var. Orta-derin enerji kuyularının potansiyelini değerlendirirken, gerekli güç yoğunluğu ve kuyu derinliği, bunların yeterli miktarda alana sığıp sığmayacağını ve yeterince uzun süre kullanılabilir olup olmayacağını birlikte belirler. Metrekare başına watt belirleyici faktör ”diyor Hirvijoki.

Maliyet etkinliği ararken amaç, mümkün olduğunca az kuyu açmaktır. Bununla birlikte, geniş bir kuyu sahasının incelenmesi, artan birim güç ile çalışma ömrünün kısaldığını göstermektedir.

Örneğin, metrekare başına ortalama 30 W elde etmek istiyorsak ve üç kilometre derinliğindeki kuyular kuyu başına 200 kW çıkışla seçilirse, çalışma ömrü 50 yıl olacaktır. Bir kuyudan çıkarılan güç 100 kW’a düşürülürse, işletme ömrü 120 yıla ulaşacaktır. Ancak bu, gerekli kuyu sayısını ikiye katlar. ”

Bu nedenle büyüklük probleminin birçok boyutu vardır. Kuyu boyutuna bağlı olarak Helsinki’yi ısıtmak için örnekte açıklanan türde yaklaşık 5.000 veya 10.000 kuyuya ihtiyaç duyulacaktır. Hirvijoki,  “Düşünce, bunun kolay bir seçenek olacağı yönündeydi, ancak kuyuların sayısı da kuyu açmak için zaman gerektiriyor. Enerji sistemlerinde büyük değişiklikler bir gecede gerçekleşmez ”diyor.

Hirvijoki, başkalarına enerji kuyularının potansiyelini incelemeleri için ilham vermeyi umuyor. “Mevsimlik depolama için orta-derin kuyuların nasıl çalışacağını incelemek önemli olacaktır. Yaz aylarında, ısı talebinin düşük olduğu zamanlarda, enerji kuyuları, diğer düşük karbonlu yöntemlerle üretilen bölgesel ısı kullanılarak şarj edilebilir. Kışın yaz aylarında kuyuda depolanan ısı kullanılarak en yüksek tüketim azaltılabilir. En azından bölgesel ısıtma sisteminin kapasite faktörü iyileşecektir. ”

Hirvijoki ile enerji kuyularının boyutlandırılması üzerine çalışan David Pfefferlé, Avustralya’da matematik ve istatistik dersleri veriyor ve Manasvi Lingam, Amerika Birleşik Devletleri’nde astrobiyoloji alanında yardımcı doçent olarak çalışıyor. Üç araştırmacı, Princeton Üniversitesi’nde çalışırken birbirlerini tanıdı.

Makale : Bölgesel ısıtma uygulamalarında orta ila derin jeotermal kuyuların uzun ömürlülüğü ve güç yoğunluğu

Kaynak : ThinkGeoEnergy