Isı sektöründe jeotermalin artan rolü ve rekabet gücü

Almanya Schwerin sahasında sondaj (kaynak: Daldrup & Söhne AG)

Cannur Bozkurt 8 Nis 2020

“Sığca” jeotermal enerji kaynakları NZ tabanlı yazılım evi Seequent tarafından ilginç bir makalede ele alındı. Bir jeobilim yazılım sağlayıcısı olan şirket, hizmet verdiği jeotermal dünyada, jeotermal enerjinin sunabileceklerine yönelik paylaşımları ile özel bir yer edinmiştir.

Bu paylaşımlarına Mart 2020’de yayınlanan “Çok derinde olmayan Isı” konulu makaleyi bir örnek olarak verebiliriz. Makale “sığ jeotermal”i çok sıcak olmayan ya da enerji üretimi için ihtiyaç duyduğumuz kaynaklar kadar derinde bulunmayan jeotermal kaynak olarak tanımlıyor.

Jeotermal enerji için geleneksel kullanım elektrik enerjisi üretmek olmuştur ve bu genellikle gerekli sıcaklık farklılıklarını sağlamak için çok yüksek sıcaklıkta akışkan gerektirir. Ne yazık ki, bu tür uygulamalar coğrafi olarak son derece kısıtlıdır; yalnızca volkanların olduğu veya Yeni Zelanda, Endonezya ve İzlanda gibi çok yüksek / düşük sıcaklıkların olduğu bölgelerde çalışma eğilimindedir.

“Sığ jeotermal potansiyele, yüksek sıcaklıklı jeotermal ihtiyaçlardan çok daha küçük ve daha ucuz bir sondaj kulesi ile ulaşılabilir. Aynı zamanda daha az hantal ve karmaşıktır ve düşük maliyetli teknoloji gerektirir.”

Jeremy O’Brien: Küresel Direktör – Enerji, Sonuç

Ancak jeotermalin sağladığı şey sadece ısı sağlama yeteneğidir. Bu, çok daha düşük sıcaklıklarda faydalı olabilir ve bu düşük sıcaklıklı jeotermal kaynak, daha derinlemesine delmeden çok daha fazla bölgede bulunabilir. Bu yaklaşım büyük miktarda elektrik üretme kapasitesine sahip olmasa da, başka bir kaynaktan elektrik üretme ihtiyacının yerini almasında önemli bir rol oynayabilir.

Seequent’in Enerji İş Yöneticisi Jeremy O’Brien, “Sığ jeotermal enerjinin en büyük değeri, baz yük enerjisinin yerini almasıdır” diyor. “Avrupa’da kullanılan enerjinin yaklaşık % 40’ı ısıtma ve soğutma içindir, bu yüzden % 40’ının yarısını toprağa delik açarak elde edebildiyseniz, bu çok büyük bir fayda olurdu.”

Jeotermal ayrıca diğer yenilenebilir kaynaklara göre özel bir avantaj sunmaktadır. Her zaman oradadır. “Güneş parlamasa veya rüzgar esmese de sistem çalışır. 7/24 temiz ve yenilenebilir enerji. ”

Baz yük emisyon kontrolleri için anahtar hedeftir

Toplumumuzun dayandığı temel yük enerjisinin çoğu geçmişte kömür veya gaz üretiminden gelmişti ve bunlar şu anda CO2 anlaşmalarıyla kısıtlanan kaynaklar. (2020’de, dünyanın kömür yakıtlı elektrik kullanımı, kırk yıllık neredeyse kesintisiz büyümenin ardından kaydedilen en büyük yıllık düşüşü takip ediyor.)

Güneş ve rüzgar enerjisinin CO2 emisyonlarımızı azaltmada önemli bir rolü olmasına rağmen, temel yükün yerini alma konusunda bir odağı yoktur. Sığ jeotermal, ürettiği enerjiyi depolamak için bir bataryaya ihtiyaç duymaz. Sadece durduğu yerde değerlendirimeyi bekler. Bir jeotermal tesisin kapladığı alan da genellikle tüm yoğun yapılanma yeraltında devam ettiği için bir güneş enerjisi dizisinden veya rüzgar çiftliğinden çok daha küçük olmaktadır.

Bütün bunlar, sığ jeotermalin – özellikle ısı pompası uygulamalarının – “yerel” olma özelliğine sahip olduğu anlamına gelir. (Süpermarketlerin kendi mağazalarının altından ısı çıkarma ve soğutma güçlerini dengelemek için ısı eşanjörleri kullanma eğilimi iyi bir örnektir.) “Yerel” şehir çapında da olabilir. Kopenhag, sakinleri için bölgesel ısıtmayı destekleyecek sığ jeotermal potansiyelini araştıran bir dizi Avrupa kentinden biridir.

“Genellikle sadece 50 ila 80 santigrat derece arasındaki sıcaklıkları arıyorsunuz,” diyor Jeremy O’Brien, “ve çoğu durumda taban yükünün değiştirilmesi için ihtiyacınız olan her şey budur.” Aslında fikir o kadar da yeni değil. “Birçok insan Paris’in 1970’lerden bu yana jeotermal ısıtmaya sahip olduğunu anlamıyor…”

Sığ derinliklere erişim

Peki ‘sığ’ ne kadar ‘derin’? “Sanırım genellikle bir jeotermal kuyunun ortalama derinliğinin 2.000 metre olduğu göz önüne alınarak, 1.000 metreden az olan derinlik denilebilir.

“Önemli olan, yüzeyden 1000 metre derine dek içindeki her şeye, yüksek sıcaklıktaki jeotermal ihtiyaçlardan çok daha küçük ve daha ucuz bir sondaj kulesi ile ulaşılabilmesidir. Aynı zamanda daha az hantal ve karmaşıktır ve düşük maliyetli teknoloji gerektirir.”

Ve birçok durumda, basit ısı pompaları bile çokça etkili olabilir. Londra’daki Tate Modern galerisi, sadece beş metre aşağıda bulunan nehir çakıl yatağına giden jeotermal bir çözüm seçti. Kuyu, binanın kışın ısıtma taleplerinin bir kısmını ve yaz aylarında soğutma ihtiyaçlarını karşılamak için Picassos, Dalis, Rothkos ve daha fazla değerli koleksiyonun 18 ila 25 derece arasında tutmak için kullanılıyor.

Yine İngiltere’de araştırmacılar, ülkenin terk edilmiş kömür madenlerinin mirasının ikinci bir ısı üretimi yaşamı oluşturmak için nasıl kullanılabileceğini araştırıyorlar – bu kez, orada oturan kilometrelerce uzanan boşlukların hafifçe yükseltilmiş sıcaklıklarını (yaklaşık 30 derece) kullanarak…

Sığ jeotermal potansiyel kendini nasıl ortaya koyuyor?

Jeremy O’Briena göre sığ jeotermal potansiyeli değerlendirmenin anahtarı, içinde sıcak akışkana sahip olan ve etkili bir şekilde kullanılabilen belirli oluşumları ve stratigrafik birimleri bulmaktır. Hakkında zaten bilgi sahibi olunan alanlarda anketler sismik, yerçekimi, manyetik tellürik verileri içerse de yeterince değerli olmayabilir.

“Verilerin jeofizikle bütünleştirilebileceği eski petrol ve gaz arama kuyuları veya belki de eski yeraltı suyu kuyuları var mı? Mevcut kuyulardan akış hızları nelerdir? Bu size keşfedilecek en ilginç alanlar hakkında ne söylüyor? En yüksek sıcaklıklar nerede ve jeoloji nedir? ”

İyi dedektiflik çalışmaları birçok şekilde olabilir. Örneğin, güneydoğu İspanya’daki Almeria Google Earth turu, neredeyse tüm yarımadayı kapsayan parlak bir sera manzarasını ortaya koyuyor. Avrupa’daki en büyük koleksiyon. Jeotermal potansiyeli yüksek alanlar ararken, araştırmacılar çiftçilerin belki de bilmedikleri bir şey bildiklerini düşündüler.

“Sadece iç kısımlarda topografyadan geçen fay hatlarını görebilirsiniz ve çiftçiler bu tepelerde su için sondaj yapıyorlar. Akışkan tuz içeriği nedeni ile bitkiler için iyi değildi, ama jeotermal enerji için ideal…. ”

VAKA ÇALIŞMASI – Kentsel alanlarda sığ jeotermal potansiyelin değerlendirilmesi; Katalonya, İspanya

Avrupa kentsel alanları karbondan arındırmaya yönelerek, enerji piyasası yenilenebilir enerjilere doğru kayıyor. Sığ jeotermal enerjinin popülaritesi artıyor. İspanya’daki Katalonya olasılıkların araştırıldığı bir bölge ve MUSE projesi (Kentsel Sığ-jeotermal Enerjiyi Yönetme) için bir örnek çalışma. Girona’nın kentsel alanı, ilk pilot bölge olarak seçildi.

Isı eşanjörleri aracılığıyla ne kadar enerji alınabileceğini belirleyen alt toprağın termal özellikleri ve Girona çevresinde her stratigrafik birimin jeolojik ve hidrojeolojik özellikleri karmaşıktır ve önemli ölçüde değişir. Ayrıntılı bir 3D model gerekliydi ve Leapfrog yazılımı bu modeli mevcut olan tüm verilerle hazırlamak için kullanıldı, ki bu önemliydi.

Sonuç olarak, yaklaşık 1400 kuyu, 1: 25000 ölçekli 4 jeolojik harita, 1: 5000 ölçekli 5 jeolojik harita, 1: 25000 ölçekli 2 hidrojeolojik harita ve zengin bir jeofizik veri, 9 km uzunluğunda ve 300 m derinliğinde 10 km genişliğindeki bir alanın ayrıntılı jeolojik modelini hazırlamak için kullanıldı. Toplam model hacmi 29km3. Ortalama yeraltı suyu sıcaklıkları da izlendi.

Toprak altı jeolojisini mümkün olan en iyi şekilde yorumlamak ve sunmak için Paleojen-Paleozoik, Neojen ve Kuvaterner dönemlerini tanımlayan bir temel model oluşturmak gerekiyordu. Aslında Ordovisyen ve Kuvaterner arasında toplam 31 jeolojik birim modellenmişti. Odak noktası Girona’nın La Selva sedimanter havzasının derinliğini ve mekansal genişlemesini belirlemekti (havzanın sedimanter dolgusunun jeotermal kaynakların kullanılması için temel araç olması muhtemeldir). Araştırma devam etmekte ve sonuçta bölgesel ve yerel ölçekte jeotermal potansiyeli değerlendirmek için bir platform sağlayacak ve Girona’nın açık ve kapalı çevrim ısıtma sistemlerinin kurulması için hangi alanların en uygun olduğuna karar vermesine yardımcı olacak olan GeoEnergy SGE Projesi’ne katkıda bulunacaktır.

Isıyı kovalamak için Leapfrog kullanma

Hükümetler, Almeria gibi alanlarda, kullanılabilir ısı gradyanları olabileceğinden şüphelendikleri tüm bölgelerde birçok veri topluyor ve işliyorlar.

“Bence Leapfrog buna gerçek bir katkıda bulunabilir” diye düşünüyor Jeremy O’Brien. “Leapfrog, tüm bu farklı veri kümelerini tek bir yerde bir araya getirmek için sezgisel bir araç. Potansiyel noktaları tanımlayacak olan yüzeyin bir resmini oluşturabilirsiniz.”

“Bir projeye başlıyorsanız, büyük bir bölgeyi kapsayan eski bir jeolojik kesitiniz olabilir ve tüm bu verileri tek bir yere entegre etmeniz gerekir. Leapfrog bunu oldukça hızlandırabilir, hızla bir resim oluşturur ve görselleştirmeler üretir. Buna karşılık sıcaklık konturlarını elle veya başka bir paket kullanarak açıkça çizmeniz günler alabilir.”

“Çok fazla verinin hızlı bir şekilde taranması, onu sığ jeotermal potansiyeli olan alanları belirlemede güçlü bir araç haline getiriyor. Ardından, sondaj kampanyası planlandığında, modeli güncellemek ve alt yüzeyde neler olduğunu göstermek için yeni veriler girilebilir. Leapfrog diğer simülasyon yazılımlarına bağlandığından, yerdeki suyun akışına veya sıcaklık değişikliklerine de bakabilirsiniz. Yazılım, ekipmanın sondajın nerede yapılacağı konusunda rehberlik edebilir ve ardından kaynağı zamanla anlamaya ve yönetmeye yardımcı olmak için kullanılmaya devam edilebilir.

“Leapfrog’un bir projeyi baştan sona, değer zinciri boyunca destekleyebileceği anlamına geliyor.”

Kaynak: ThinkGeoEnergy