Kapalı devre jeotermal ısı kuyuları, uzun zamandır kullanımda. Bu kuyular hem sezonluk ısı deposu olarak kullanılabiliyor hem de toprağın sonsuz ısısından sıcak su üretmek için kullanılıyor. Son olarak 2000 metre derinliğe ticari olarak ulaşılması bu yöntemi daha da çekici hale getirdi.
*Koaksiyel ısı borusu ile dış borudan verilen su ısınıyor ve yüzeye soğumadan iç boru ile geri dönüyor.
Kapalı devre derin jeotermal kuyuları, genelde ülkemizde bilinen jeotermal kuyulardan farklı çalışırlar. Normal jeotermal kuyular yer altında sıcak su kaynağı ararlar ve bunu yüzeye çıkartırlar. Isısını alıp sonra tekrar yer altına ısınsın diye basarlar. Bu sistemde yer altında su bulma ve suyun dolaşabileceği yapıları bulmak mecburidir.
Kapalı devre kuyular ise yer altı suyuna ihtiyaç duymazlar ve her bölgeye uygulanabilirler. Yeraltına döşenen ve içinde su dolaşan hortum sayesinde sıcak kaya veya topraktaki ısıyı çekme prensibi ile çalışırlar. Bu sistem ayrıca yer altı sularını kirletme şansı olmadığından uygulanması oldukça güvenlidir.
Ayrıca çoğu kapalı devre jeotermal kuyular yer altında yüksek sıcaklığa gereksinimde duymazlar. Genelde onlar için önemli olan genelde kışın hava sıcaklığının düşük olması nedeniyle yer altının sabit ısısını kullanmaktır.
Biz her ne kadar fark etmesek de üzerinde durduğumuz toprağın bir ısısı mevcut ve bu ısı bir kaç metreden sonra hava değişimlerinden etkilenmemekte, yaz kış sabit kalmakta. Üstelik ne kadar derine giderseniz kayaya bile denk gelseniz sıcaklık düzenli olarak yükselmekte.
*Grafik Finlandiya gibi soğuk bir ülke için. Ülkemizde bu değerler çok daha yüksek.
Bu kapalı devre jeotermal kuyular aynı zamanda sezonluk ısı deposu olarakta kullanılıyor. Toprağın kütlesi ve makul ısıl yalıtkanlığı onu iyi bir ısı depolama öğesi yapıyor. Yani toprağın bir bölgesini yüksek bir sıcaklığa çıkarsanız bile ısının etrafa yayılması zaman alır. Yayılsa bile sizin ısı enjekte ettiğiniz noktadan dışa doğru sıcaklık giderek yavaşça düşer. Bu da zaman geçtikçe sizin ısı kaybınızı giderek azaltır. Bu tür kuyular bu nedenle bir kaç döngü sonrası tam verime ulaşırlar. Bu özelliklerden yararlanan mühendisler uzun süredir toprağın altınına ısı enerjisini saklamayı ve gerektiğinde geri almayı başarıyorlar.
Bunların hepsinin yapılması için tabii ki en önce sondaj yapılması gerekmekte. Sondaj ise oldukça pahalı be yorucu bir iş. Bu iş için Finlandıyalı şirket özel bir model kullanmaya başladı. Geomachine firması tarafından geliştirilen GM2000 modeli sondajı hem ucuza hemde hızlı yapmayı başarıyor. Neredeyse tüm işlemi otomatikleştiren makina , işçilerin sondajı belli bir uzaklıktan yönetmesine izin vererek, onları ağır işçiden çok bir makina operatörüne dönüştürüyor. İçerdiği basınçlı hava ile kuyu güvenliği sağlanırken, yapay zeka özelliği ile de delme hızı ve yıpranma miktarı en optimum seviyede tutuluyor.
*En gelişmiş jeotermal sondaj ekipmanı Geomachine GM2000
Bu makina sayesinde HeatQ isimli firma, 2000 metreye dayanan ısı depolama kuyusu açmayı başardı. Daha öncesinde benzer bir ısıyı saklamak için daha kısa bir kaç tane kuyu açılıyordu. Şimdi ise tek kuyu ile aynı işlem toplamda daha az sondaj mesafesi ile yapılabiliyor. Zira daha derine gittikçe sıcaklık arttığından sizin oluşacak ısı kaybınızda azalıyor.
Bu kuyulardan ısınma ve sıcak su ihtiyacını da karşılamak mümkün. Bu ise bir ısı pompası ile soğutulmuş suyun aşağı gönderilip ısınarak geri dönmesi ile sağlanmakta. Isı pompası bir taraftan eve sıcak su sağlarken diğer taraftan yer altına soğuk su temin ediyor. Bu suyun sıcaklıkları ise genelde sıcak su olarak 50 °C civarında iken yer altına giden su 3-4 °C civarında oluyor. Yer altına basılan su 5-10 °C yükselmesi sistemin verimli çalışması için yetiyor. Çok ekstrem durumlarda bazen ısı pompasına gerek duyulmayabiliyor. Yer altı ısınının 70-80 °C’ı bulduğu zaman 30-35 °C civarında su elde etmek ve bunu yerden ısınma için kullanmak mümkün. Ülkemizdeki çoğu bölge, Avrupa ülkelerine göre bu tür direkt ısınma yöntemi için çok daha şanslı konumda. Bu teknoloji ile her seferinde bir binayı ve gerektiğinde tüm şehri ısıtmanız teorik olarak mümkün.
Daha derin kuyu açılmasının en büyük faydası birçok kuyudan yapabildiğiniz işlemi tek bir büyük boy pizza boyutundaki kuyudan yapabilmeniz. Bu sayede şehir ortamındaki kısıtlı arazi sorununda çözmüş oluyorsunuz. Ayrıca ne kadar derine inilirse kayanın ısısı da yükseldiğinden daha verimli üretim yapılıyor. Bazı durumlarda ısı pompasına gerek bile kalmadan, kullanılacak sıcaklıkta su temin edilebiliyor.
*Sezonluk ısı enerjisinin depolandığı Lounavoima tesisi.
Bu derin kapalı devre jeotermal ısı depolama teknolojisi, Finlandiya’da bir çöp yakma tesisininde kullanıma girmiş durumda. Bu çöp yakma tesisi hem elektrik hem de ısı enerjisi üretiyor. Üretilen elektrik şebekeye verilirken, ısı enerjisi şehrin merkezi ısıtma sistemine veriliyor. Kışın üretilen tüm enerji şehir tarafından hem ısınma hem de sıcak su ihtiyacı olarak kullanılırken, yazın sadece sıcak su kullanımı nedeniyle tüketim düşmekte ve üretilen enerji kullanılmamakta idi. Bu miktar tesisin yıllık ısı üretimin 1/4’ünün boşa gitmesine yol açıyordu.
Qheat firması açtığı derin depolama kuyuları ile yazın oluşan bu atık ısıyı yer altında depolayacak ve kışın yoğun kullanım zamanlarında devreye sokarak üretime destek verecek. Bu derinlikte bir suyu devamlı pompalar ile devir daim ettirmek çok fazla elektrik tüketimine neden olabilir diye düşünebilirsiniz ancak gerçek öyle değil. Sistem pompa nedeniyle tükettiği elektriğin 20 katı değerinde ısıyı saklayıp gerektiğinde çekebilmekte. Santral toplamda 6 kuyuya kadar ısı depolamayı planlıyor.
Bu yer altı ısı saklama teknolojisinin alt yapı ömrü de oldukça uzun. Tahmini olarak 100 yıllık bir ömür biçiliyor. Tabii bu değer ucuza değişebilen kolayca yıpranan pompalar için değil harcanan sondaj ve döşenen borular için biçilen bir ömür.
Ülkemiz gibi deprem bölgelerinde yer altı plakalar daha kırık olduğu için jeotermal ısı bulunduran kayalar oldukça fazla. Bu nedenle bu derinlikte bir kuyudan bir apartmanı kış sezonu boyunca ısıtmak mümkün. Özellikle doğal gaz gibi ithal kaynaklardan kurtulup yer altı zenginliklerimizi kullanabiliriz ve belediyelerimizin çöp yakma tesislerinde kullanılmayan atık ısılar bu şekilde mahalleleri ısıtmak için kullanılabilir.
Kaynak: Donanimhaber – https://www.donanimhaber.com/heatq-atik-isiyi-2-km-lik-kuyuda-sakliyor–173300
