Anlatı derlemesi incelemesi

Türkiye'de Jeotermal Enerjinin Potansiyeli, Kullanımı ve Gelişimi

Küresel ölçekte artan nüfus, sanayileşme ve yükselen yaşam standartları enerji talebini hızla artırırken, fosil yakıtların çevreye verdiği zararlar ve iklim değişikliği riski yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişi zorunlu kılmaktadır.

Makalenin anahtar kelimeleri

Yazar: Mehmet Şener et al.
Yayın: Bulletin Of The Mineral Research and Exploration
Tarih: 2023-01-04
DOI: 10.19111/bulletinofmre.1229381

Makalenin Kapsamı ve Akademik İçeriği

Küresel ölçekte enerji talebinin artması ve fosil yakıtların çevre üzerindeki olumsuz etkileri, sürdürülebilir ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan gereksinimi her geçen gün artırmaktadır. Jeotermal enerji, sürekli enerji sağlama kapasitesi ve yüksek kapasite faktörüyle taban yük santrali olmaya en uygun yenilenebilir kaynaklar arasında yer almaktadır. Türkiye, genç tektonik ve volkanik etkinlikler sonuçunda şekillenen jeolojik yapısı dolayısıyla jeotermal sistemler bakımından son derece zengin bir konumda bulunmasına rağmen, bu potansiyelin mekânsal dağılımı, doğrudan ve dolaylı kullanım alanları ile ekonomik boyutlarının bütüncül bir yaklaşımla değerlendirilmesi gerekmektedir.

Bu çalışmanın temel amacı, Türkiye'nin güncel jeotermal enerji durumunu, elektrik üretimi ve doğrudan kullanım kollarındaki kapasitesini incelemek ve Derin Jeotermal Sistemler (EDGS) gibi yenilikçi teknolojiler ışığında geleceğe yönelik stratejik projeksiyonlar geliştirmektir. Araştırmada Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA), Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK) ve Enerji Kentleri Birliği verileriyle birlikte 2089 jeotermal kuyu verisi analiz edilmiş; granitoid alanlarda radyoaktif ısı üretimi Rybach ve Lachenbruch eşitlikleri kullanılarak matematiksel ve termodinamik açıdan modellenmiştir.

Elde edilen veriler, Türkiye'nin jeotermal elektrik kurulu gücünün 2022 yılı itibarıyla 1663 MWe seviyesine, doğrudan ısı kullanım kapasitesinin ise 5113 MWt düzeyine ulaştığını göstermektedir. Ülke genelinde sıcaklığı 30°C ve üzerinde olan 415 jeotermal saha bulunmakta olup, en yüksek kuyu dibi sıcaklığı Niğde Bozköy'de 3845 metre derinlikte 341°C olarak ölçülmüştür. Elektrik santrallerinde %60,1 ile yenilenebilir kaynaklar arasındaki en yüksek kapasite faktörüne sahip olan jeotermal enerjinin, elektrik üretimi ve doğrudan kullanım kollarıyla ülke ekonomisine yıllık yaklaşık 58 milyar TL doğrudan katkı sağladığı saptanmıştır.

Çalışma, Batı Anadolu'daki granitoid alanlarının yalnız %2'sinin EDGS ile değerlendirilmesi durumunda dahi yaklaşık 8x10^7 MWh elektrik üretilebileceğini ve Türkiye'nin toplam jeotermal potansiyelinin orta vadede 100.000 MWt seviyesini aşabileceğini ortaya koymaktadır. Bu bulgular, jeotermal enerjinin yalnızca bölgesel ısıtma veya kaplıca turizmiyle sınırlı kalmayıp entegre kullanım modelleriyle ulusal enerji güvenliğinde kritik bir rol üstlendiğini kanıtlamaktadır. Sonuç olarak çalışma, literatürde parçalı halde bulunan jeotermal verileri sentezleyerek kamu politikacıları ve araştırmacılar için kapsamlı bir stratejik yol haritası sunmaktadır.

Araştırmanın amacı

Bu çalışmanın amacı, Türkiye'nin mevcut jeotermal enerji potansiyelini, kullanım alanlarını, ekonomik katkısını ve geleceğe yönelik stratejik projeksiyonlarını analiz ederek jeotermal kaynakların sürdürülebilir gelişimine ilişkin politika önerileri sunmaktır(Şener et al., 2023).

İnceleme ve modelleme yöntemi

Çalışma, Türkiye genelindeki jeotermal kaynak verilerini, kuyu envanterlerini, santral kurulu güçlerini ve doğrudan kullanım uygulamalarını derleyen Bütüncül ve Stratejik Derleme (Narrative/Strategic Review) yaklaşımını benimsemiştir(Şener et al., 2023).

Kuramsal ve kavramsal çerçeve

Çalışma, termo-tektonik ve jeotermal sistemler kuramsal çerçevesine dayanmakta; radyojejenik ısı üretimi için Rybach eşitliği ve yüzey ısı akısı hesaplamaları için Lachenbruch eşitliği gibi jeofiziksel ve termodinamik modelleri kullanmaktadır.

Makalenin ele aldığı literatür

Makale, Türkiye neotektoniği ve jeotermal sistemleri üzerine Şengör ve Dyer (1979), Bozkurt (2001), Koçyiğit ve Özacar (2003) gibi temel tektonik çalışmaları; Batı Anadolu ve Türkiye genelindeki hidrojeokimyasal incelemeleri kapsayan Akkuş (2017), Baba ve diğerleri (2019, 2021) ile EDGS potansiyeline odaklanan Chandrasekharam ve Baba (2021, 2022) literatürünü sentezlemektedir.

Araştırma Tasarımı

Evren veya inceleme alanı: Türkiye genelinde kayıtlı 415 jeotermal saha, 2089 jeotermal kuyu envanteri, 65 jeotermal elektrik santrali ve MTA, EPDK ile Enerji Kentleri Birliği veritabanları.
Örneklem veya araştırma materyali: Ayrıntılı veri erişimi sağlanan 2089 adet jeotermal kuyu kaydı, 1663 MWe elektrik üretim kapasitesi ve 5113 MWt doğrudan ısı kullanımına ait işletme verileri.
Veri toplama süreci: Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA), Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu (EPDK), Enerji Kentleri Birliği (EKB) ve Türkiye Jeotermal Kaynaklar Strateji Raporu (2022) resmi veri setlerinden ikincil veri derlemesi.
Veri analiz yöntemi: Sıcaklık ve debi değerlerine dayalı MWt cinsinden termal kapasite hesaplamaları, santral kapasite faktörlerinin karşılaştırmalı analizi, Rybach ve Lachenbruch eşitlikleri kullanılarak yapılan EDGS ısı üretimi ve potansiyel kestirimleri.

Jeotermal Kurulu Güç (MWe)Doğrudan Isı Kullanımı (MWt)Kapasite Faktörü (%)Geliştirilmiş Derin Jeotermal Sistemler (EDGS/HDR)Sıcak Kuru Kaya Isı ÜretimiBölgesel Isıtma ve Sera Isıtmacılığı

Araştırmanın Bulguları

Türkiye'nin 2022 yılı itibarıyla jeotermal elektrik üretim kapasitesi 1663 MWe'ye, doğrudan ısı kullanımı ise 5113 MWt seviyesine ulaşarak ülkeyi elektrik üretiminde dünyada 4., doğrudan kullanımda ise 2. sıraya taşımıştır(Şener et al., 2023).

Türkiye'deki yenilenebilir enerji kaynakları arasında jeotermal santraller, %60,1 ile en yüksek kapasite faktörüne sahip olup rüzgar (%35,1), güneş (%26,8) ve hidroelektrik (%20,6) santrallere kıyasla kesintisiz baz yük santrali niteliği taşımaktadır(Şener et al., 2023).

Batı Anadolu'daki 4221 km2'lik granitoid alanının en az %2'sinin Geliştirilmiş Derin Jeotermal Sistemler (EDGS) ile değerlendirilmesi halinde yaklaşık 8x10^7 MWh elektrik üretimi elde edilebileceği ve toplam EDGS potansiyeliyle ülke kapasitesinin en az 400.000 MWe düzeyine ulaşabileceği öngörülmektedir(Şener et al., 2023).

Jeotermal enerjinin elektrik üretimi ve doğrudan ısı kullanımı kollarından Türkiye ekonomisine sağladığı yıllık doğrudan katkı yaklaşık 54,85 milyar TL olarak hesaplanmış, kayıtsız kaynaklar dahil edildiğinde bu değerin 58 milyar TL'ye ulaştığı belirlenmiştir(Şener et al., 2023).

Bulguların Tartışılması ve Araştırmanın Sonucu

Bulguların Yazarlar Tarafından Yorumlanışı

Çalışmanın bulguları, Türkiye'nin jeotermal kurulu gücünün 2006'daki 23 MWe seviyesinden 2022 yılında 1663 MWe'ye yükseldiğini ve doğrudan ısı kullanımının 5113 MWt'a ulaştığını göstermektedir. Bu ivme, teşvik mekanizmalarının ve özel sektör yatırımlarının jeotermal kaynakların devreye alınmasında oynadığı belirleyici rolü açıkça ortaya koymaktadır.

Yazarlar, jeotermal santrallerin %60,1'lik yüksek kapasite faktörüyle diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından ayrıştığına dikkat çekmektedir. Meteorolojik koşullara bağlı olarak dalgalanma gösteren rüzgar ve güneş enerjisinin aksine, jeotermal enerjinin sürekli üretim kapasitesi sunarak ulusal elektrik şebekesinde temel yük (baz yük) işlevi görebileceği vurgulanmaktadır.

Tartışma bölümünde, Batı ve Orta Anadolu'daki granitoid bloklarının radiyoaktif element içerikleri ve Curie derinlikleri üzerinden EDGS potansiyeli ele alınmıştır. Literatürle paralellik gösteren bu analizler, geleneksel hidrotermal sahaların ötesinde derin yapıların çatlatılmasıyla elde edilecek enerjinin Türkiye'nin jeotermal kapasitesini katlanarak artıracağını kanıtlamaktadır.

Sonuç olarak, jeotermal enerjinin elektrik ve doğrudan kullanım kollarından ulusal ekonomiye yıllık 54,85 milyar TL'yi aşan doğrudan katkı sağladığı ifade edilmektedir. Yıllık 210 milyar dolarlık ekonomik büyüme ve 450.000 kişilik istihdam hedeflerine ulaşılabilmesi için reenjeksiyon, kuyu içi tasarım ve entegre kaskad kullanım uygulamalarının yaygınlaştırılması stratejik bir gerekliliktir.

Bulguların Önceki Araştırmalarla Karşılaştırılması

Yazarlar, Türkiye'nin granitoid alanlarında EDGS teknolojisi kullanımı potansiyelini değerlendirirken, Chandrasekharam ve Baba (2021) tarafından Kestanbol granitlerinde önerilen yüksek ısı üreten granit modelini ve Lachenbruch eşitliğine dayalı yüzey ısı akısı hesaplamalarını esas alarak Batı Anadolu granitoidlerinin elektrik üretim potansiyelini 8x10^7 MWh olarak doğrulamış ve genişletmiştir(Şener et al., 2023).

Türkiye'nin doğrudan jeotermal ısı kullanımındaki küresel konumunun tartışıldığı bölümde, Lund ve Tóth (2020) tarafından sunulan dünya genel görünümü verileriyle karşılaştırma yapılmış; Çin, Türkiye, İzlanda ve Japonya'nın küresel doğrudan ısı tüketiminin dörtte üçünü gerçekleştirdiği vurgulanarak Türkiye'nin doğrudan kullanımda dünya ikinciliği konumu doğrulanmıştır(Şener et al., 2023).

Sonuç Bölümünün Sunduğu Çıkarımlar

Jeotermal enerji, Türkiye'nin enerji arz güvenliğini sağlamada ve dışa bağımlılığını azaltmada kritik bir yerli ve yenilenebilir kaynaktır. Hidrotermal kaynakların yanı sıra Derin Jeotermal Sistemlerin (EDGS) devreye sokulmasıyla orta ve uzun vadede toplam potansiyelin 100.000 MWt'ı, elektrik potansiyelinin ise 400.000 MWe'yi aşabileceği öngörülmektedir. Bu potansiyelin sürdürülebilir bir şekilde ekonomiye kazandırılması için arama, arıtma, reenjeksiyon ve entegre kullanım stratejilerinin kamu ve özel sektör iş birliğiyle hayata geçirilmesi gerekmektedir(Şener et al., 2023).

Literatür Taraması İçin Sunduğu Çerçeve

Bu çalışma, Türkiye'nin jeotermal enerji potansiyelini, mevcut kullanım biçimlerini ve gelecek projeksiyonlarını bütüncül bir yaklaşımla ele alarak ulusal enerji literatüründe kapsamlı bir stratejik değerlendirme işlevi üstlenmektedir. Araştırma, hidrotermal kaynakların yanı sıra derin granitoid yapılardan elde edilebilecek Geliştirilmiş Derin Jeotermal Sistemlerin (EDGS) kuramsal ve teknik potansiyelini nicel modellerle birleştirerek sunmaktadır. Böylece yenilenebilir enerji planlamasında yalnız mevcut hidrotermal sahalara odaklanan dar yaklaşımı aşmakta, ülkenin orta ve uzun vadeli enerji arz güvenliği stratejilerine bilimsel ve veri tabanlı bir altlık sağlamaktadır.

Çalışma, Türkiye'de MTA tarafından 1960'lardan bu yana yürütülen jeotermal arama envanterleri ile Akkuş (2017), Baba vd. (2019) ve Chandrasekharam ve Baba (2021) tarafından ortaya konulan hidrojeokimyasal ve jeotermal oyun tipi (play type) araştırmalarının üzerine inşa edilmiştir. Önceki çalışmalar genellikle bölgesel hidrotermal sahaların kimyasal ve jeolojik özelliklerine odaklanırken, bu eser mevcut kuyu verilerini, EPDK ve Enerji Kentleri Birliği güncel verilerini bir araya getirerek hem elektrik üretimi hem de kentsel ısıtma, seracılık ve termal turizm gibi doğrudan kullanım kollarını tek bir ulusal bilançoda sentezlemektedir.

Literatür taraması yapan araştırmacılar için bu çalışma, Türkiye'nin 2022 yılı itibarıyla ulaştığı 1663 MWe elektrik ve 5113 MWt doğrudan ısı kurulu gücünün il ve bölge bazındaki dağılımını gösteren güvenilir bir veri envanteri sunmaktadır. Ayrıca jeotermal santrallerin %60,1'lik kapasite faktörü ile rüzgar ve güneş gibi kesintili kaynaklardan ayrışarak baz yük santrali niteliği taşıdığını ampirik olarak kanıtlamakta, kaskad (entegre) kullanım modellerinin ulusal ekonomiye sağladığı yaklaşık 58 milyar TL'lik yıllık katkıyı ve EDGS ile ulaşılabilecek 400.000 MWe potansiyelini sistemli bir çerçevede özetlemektedir.

Kaynakça

Chandrasekharam, D., Baba, A. (2021). High heat generating granites of Kestanbol: future enhanced geothermal system (EGS) province in western Anatolia. Turkish Journal of Earth Sciences, 30, 1032-1044.
Lund, J., Tóth, A. N. (2020). Direct utilization of geothermal energy 2020 worldwide review. Geothermics, 90, 101915.

Tez ve Makale Araştırmalarında Kullanım

Makalenin doğrulanmış yöntemi, bulguları ve kuramsal çerçevesi; tez ve makale çalışmalarında kullanılacağı bölümle birlikte aşağıdaki üç araştırma taslağına dönüştürülmüştür.

Tez veya makalede kullanım · Giriş ve Literatür Taraması

Türkiye, jeotermal enerjinin doğrudan kullanımında dünyada ikinci, toplam elektrik üretim kapasitesinde ise dördüncü sırada yer alarak küresel jeotermal pazarında belirleyici bir role sahiptir.

Bu çalışma, Türkiye'nin küresel yenilenebilir enerji haritasındaki stratejik konumunu ve 2006-2022 yılları arasındaki kapasite artışını nicel verilerle desteklemek amacıyla tezlerin giriş veya literatür taraması bölümlerinde referans gösterilebilir(Şener et al., 2023).

Batı Anadolu Granitoidlerinin EDGS Potansiyelinin Termo-Mekanik ve Hidrojeokimyasal Yöntemlerle Modellenmesi

Araştırma sorusu: Batı Anadolu'daki derin granitoid plutonlarının sıcaklık, çatlak ağı ve radyojenik ısı üretim parametreleri Geliştirilmiş Derin Jeotermal Sistemlerin elektrik üretim verimliliğini nasıl etkilemektedir?
Yöntem taslağı: Batı Anadolu'daki temsil niteliği yüksek granitoid sahalarından alınacak kayaç numunelerinin laboratuvar ortamında radyoelement (U, Th, K) derişimleri ölçülecek; kuyu içi sıcaklık logları ve sismik veriler kullanılarak sayısal rezervuar simülasyonu yapılacaktır. Örneklem büyüklüğü güç analiziyle belirlenecektir.

Makaleyle bağlantısı: Makalede Batı Anadolu'daki 4221 km2'lik granitoid alanın en az %2'sinin EDGS ile 8x10^7 MWh elektrik üretebileceği belirtilmekte, ancak bu potansiyelin saha bazlı termo-mekanik parametrelerle doğrulanması gerektiği vurgulanmaktadır(Şener et al., 2023).

Tez veya makalede kullanım · Kavramsal Çerçeve ve Tartışma

Jeotermal enerji santralleri, %60,1'lik kapasite faktörüyle rüzgar, güneş ve hidroelektrik gibi kesintili yenilenebilir kaynakların aksine kesintisiz baz yük santrali olarak işlev görmektedir.

Tezlerin yenilenebilir enerji entegrasyonu ve şebeke esnekliği bölümlerinde, jeotermal kaynakların kesintisiz üretim avantajını ve baz yük niteliğini kanıtlamak için kullanılabilir(Şener et al., 2023).

Entegre Kaskad Jeotermal Sistemlerin Enerji Verimliliği ve Bölgesel Kalkınmaya Etkisinin Analizi

Araştırma sorusu: Elektrik üretimi sonrası atık jeotermal akışkanın kentsel ısıtma, seracılık ve tarımsal kurutmada kaskad kullanımı sistemin toplam ekserji verimliliğini ve birim enerji maliyetini nasıl değiştirmektedir?
Yöntem taslağı: Ege Bölgesi'nde çalışan en az 3 entegre jeotermal tesisinde 12 aylık akışkan sıcaklık, debi ve enerji tüketim verileri izlenecektir. Termodinamik ekserji analizi ve sosyo-ekonomik girdi-çıktı modeli uygulanacaktır. Örneklem büyüklüğü güç analiziyle tespit edilecektir.

Makaleyle bağlantısı: Çalışmada entegre kullanımın enerji tasarrufu ve ekonomik katkı açısından kritik önemi vurgulanmış, mevcut kaskad uygulama örnekleri sunulmuştur(Şener et al., 2023).

Tez veya makalede kullanım · Tartışma ve Geleçek Projeksiyonları

Geliştirilmiş Derin Jeotermal Sistemlerin (EDGS) Türkiye'deki granitoid yapılara uygulanması durumunda uzun vadeli jeotermal elektrik potansiyeli 400.000 MWe seviyesine kadar genişleyebilir.

Derin jeotermal kaynaklar ve yenilikçi enerji teknolojileri üzerine yazılan tezlerin tartışma bölümünde, hidrotermal kaynak sınırlarının EDGS ile nasıl genişletilebileceğini açıklamak üzere referans alınabilir(Şener et al., 2023).

Jeotermal Santrallerin Ulusal Elektrik Şebekesindeki Baz Yük Dengelenme Kapasitesinin İncelemesi

Araştırma sorusu: Jeotermal santrallerin %60,1'lik kapasite faktörü, rüzgar ve güneş enerjisinin mevsimsel dalgalanmalarını dengelemede ve şebeke esnekliğini sağlamada ne derece etkilidir?
Yöntem taslağı: TEİAŞ ve EPİAŞ saatlik üretim verileri kullanılarak zaman serisi analizi yapılacak; jeotermal gücün şebeke frekans kararlılığı ve baz yük karşılama oranları ekonometrik modellerle sınanacaktır.

Makaleyle bağlantısı: Yazarlar jeotermal gücün diğer yenilenebilir kaynaklara kıyasla en yüksek kapasite faktörüne (%60,1) sahip olduğunu ve kesintisiz üretim yapısıyla baz yük santrali olarak değerlendirilmesi gerektiğini ifade etmiştir(Şener et al., 2023).