Tekno-ekonomik çalışma, kıta ABD’sinde büyük EGS potansiyeli öngörüyor
Kıta ABD'sinde proje ömrü boyunca toplam EGS kapasitesinin mekansal dağılımı (kaynak: Aljubran & Horne, 2024)
Merve Uytun
1 Eyl 2024
Stanford Üniversitesi'nin yaptığı bir araştırma, temel ve gelişmiş senaryolar altında Amerika Birleşik Devletleri'ndeki gelişmiş jeotermal sistemlerin tekno-ekonomisini analiz ediyor.
Kıta Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Gelişmiş Jeotermal Sistemler (EGS) potansiyeli, her zamanki gibi iş senaryolarına göre 82.945 GW’a ve esnek jeotermal dağıtım senaryosu düşünüldüğünde 184.112 GW’a kadar ulaşabilir. Bu, Stanford Üniversitesi’nden Mohammad Aljubran ve Profesör Roland Horne tarafından yapılan bir çalışmaya göre.
“Baz yük ve esnek geliştirilmiş jeotermal sistemlerin güç kaynağı karakterizasyonu” başlıklı tam makaleye bu bağlantıdan erişilebilir . Çalışmanın ayrıca bir ArcGIS web tabanlı haritası da bulunmaktadır .
EGS modellemesine yeni bir yaklaşım
Geçmişte EGS’nin güç üretimi potansiyeli üzerine çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Yeni çalışma, yeni bir sıcaklık-derinlik modeli kullanarak ve EGS proje yaşam döngüsünün daha doğru zamana bağlı ve hava durumuna bağlı simülasyonlarını ve Esnek Jeotermal Ekonomi Modellemesi (FGEM) adı verilen ayrıntılı bir EGS yaşam döngüsü simülatörünü dahil ederek bu çalışmaları geliştirmeyi önermektedir.
İki sondaj oranı senaryosu dikkate alındı: bir temel senaryo ve son EGS projelerinde gözlemlenen sondaj oranlarındaki gelişmiş performansı hesaba katan bir gelişmiş sondaj senaryosu .
EGS arz potansiyeli, EGS’nin ekonomik görünümünü en üst düzeye çıkarmak için gereken optimum derinlikler ve esnek operasyonların mevsimsel üretim değişkenliği dikkate alınarak, sermaye maliyeti ve dengelenmiş elektrik maliyeti (LCOE) açısından tahmin edilmiştir.
Modelleme parametreleri ve varsayımları
Tekno-ekonomik analiz, her biri 18 km3 kira alanı (18 km2 alan genişliği ve 1 km kalınlık) kaplayan birden fazla bağımsız projenin EGS kaynağını kullanacağı varsayımıyla yapılmıştır . FGEM, EGS tesislerinin yaşam döngüsünü ve kuyu başı daraltma ve santral baypası yoluyla esnek jeotermal operasyonları simüle etmek için kullanılmıştır.
Başarılı EGS uygulamalarına dayanarak, model EGS sistemlerini her biri 9,625 inçlik muhafaza dizisiyle tamamlanan 2000 metrelik yanal kesite sahip yatay üretim ve enjeksiyon kuyularının dublelerinden oluşan bir sistem olarak değerlendirdi. Her duble, 1,16 km 3 hacimli ve %10 gözenekliliğe sahip hidrolik olarak uyarılan bir rezervuarı işgal edecek şekilde ayarlandı ve toplam 16 duble, her 18 km 2’lik ızgara hücresini dolduracak . Her kuyu 125 kg/s akışa ayarlandı.
Sadece 150 °C veya daha yüksek derinlik sıcaklığına sahip kaynaklar, güç üretimi için tekno-ekonomik açıdan önemli kabul edildi. Birleşik Devletler’in bitişik bölgelerinde 1-7 kilometre derinliklere yayılan kaynaklar dikkate alındı. Güç üretimi, Organik Rankine Döngüsü (ORC) güç santralleri kullanılarak yapıldı ve her EGS projesinin ömrü 25 yıldı.
EGS potansiyel tahminleri
Çalışma, Augustine ve diğerleri tarafından yapılan en son 7469 GW tahmininden önemli ölçüde daha fazla olan 245.032 GW’lık toplam brüt EGS kapasite potansiyeli tahmin etti. Tahmini EGS güç potansiyeli büyük olsa da, ekonomik olarak üretilebilecek miktarın çok daha küçük olma ihtimalinin olduğunu belirtmek önemlidir. Ayrıca, bu potansiyelin %78’inin, yüzey altı sıcaklıklarının daha sığ derinliklere kıyasla önemli ölçüde yüksek olduğu 6-7 km derinlikte olduğunu belirtmek önemlidir.
Birim alan başına EGS net üretim potansiyelinin çoğunluğu Amerika Birleşik Devletleri’nin Batı ve Güneybatı bölgelerindedir. Hassas araziler hariç tutulduktan sonra, Kaliforniya, 20.882 GW toplam kapasite potansiyeliyle EGS için en büyük kapasite potansiyelini gösterdi. Oregon, Nevada, Montana ve Teksas sırasıyla 18.270, 16.484, 15.681 ve 14.578 GW’lık nispeten yüksek potansiyellerle sıralamada onu takip etti.
EGS’nin tekno-ekonomisi
Çalışmada, her 18 km3 EGS projesi için ekonomik uygulanabilirlik, % 7 iskonto oranı ve %30 yatırım vergi kredisi (ITC) ile LCOE cinsinden temsil edilen sermaye harcamaları (CAPEX), işletme giderleri (OPEX) ve zaman içindeki üretim temelinde değerlendirildi.
Temel yük dağıtımı ve temel sondaj oranlarının olağan iş (BAU) senaryosu göz önüne alındığında, çalışma LCOE’nin Birleşik Devletler alan kapsamının %89,3’ü için en derin noktaya (7 km) sondaj yapılarak en aza indirildiğini buldu. Bu arada, ? 4 km derinliğe sondaj yapmanın Birleşik Devletler alan kapsamının yalnızca %0,27’sinde, çoğunlukla Batı Birleşik Devletler çevresinde optimum olduğu bulundu.
Gelişmiş sondaj oranları ortalama %24,3 LCOE iyileşmesine yol açarken, temel ve gelişmiş senaryolar sırasıyla ortalama 86,1 ve 63,4 USD/MWh LCOE ile sonuçlandı.
Temel yük dağıtımı ve temel sondaj maliyetlerinin BAU senaryosu göz önüne alındığında, ortalama jeotermal PPA fiyatlandırmasının altında LCOE ile toplam 93.176 GW EGS kaynak kapasitesi mevcuttu. Hidrotermal ve biyokütle kaynaklarının LCOE tahminleriyle karşılaştırıldığında, çalışma BAU senaryosu altında sırasıyla 82.945 GW ve 155.821 GW toplam EGS kaynak kapasitesi tahmin etti. Çalışma ayrıca, 0,65 GW toplam EGS kaynak kapasitesinin güneş PV’nin marjinal LCOE’sine kıyasla ekonomik olarak uygulanabilir olduğunu tahmin etti, ancak LCOE açısından kara rüzgarına kıyasla uygulanabilir EGS kaynağı bulunamadı.
Çalışma ayrıca, EGS kaynakları genelinde LCOE’de ortalama %6,36’lık bir azalmanın, proje ömrü boyunca güç üretimini en üst düzeye çıkarmak için güç çıkışının değiştirildiği esnek operasyonlar uygulanarak elde edilebileceğini buldu. Bu senaryo altında, çalışma, biyokütle ve güneş PV’nin marjinal LCOE’si dikkate alındığında ekonomik olarak uygulanabilir olan toplam esnek EGS kaynak kapasitelerini sırasıyla 189.667 GW ve 46,16 GW olarak tahmin etti.
Kaynak: ThinkGeoEnergy
