Jeotermal Jeofiziği Dersi ( 2+0, 3 AKTS ) Yrd. Doç.Dr. Petek SINDIRGI (petek.sindirgi@deu.edu.tr)

Dersin Amacı: Jeotermal enerji ve uygulama alanları hakkında genel bilgiler vererek çeşitli jeofizik yöntemlerin jeotermal alanlara uygulamalarını tanıtmak. Dersin Öğrenme Çıktıları: ÖÇ1. Jeotermal enerji ve uygulama alanları kavramlarını açıklayabilme. ÖÇ2. Bir jeotermal sistemi tanımlayabilme. ÖÇ3. Yer içi ısısı ve jeotermal gradyan ölçümlerini tanımlayabilme. ÖÇ4. Jeotermal aramalarda uygulanan jeofizik yöntemleri betimleyebilme. ÖÇ5. Dünya ve Türkiye’deki jeotermal alanları listeleyebilme.

Değerlendirme Kriteri: Arasınav: %30 ( ÖÇ1, ÖÇ2, ÖÇ3 ) Yarıyıl sonu sınavı: %50 ( ÖÇ1, ÖÇ2, ÖÇ3, ÖÇ4, ÖÇ5 ) Ödev/Sunum :%20 (ÖÇ5)

Hafta Konular 1 Genel Giriş, Dersin Amacı, Kaynaklar 2 Jeotermal Enerji Nedir? 3 Jeotermal Enerji Uygulama Alanları 4 Jeotermal Sistemler I 5 Jeotermal Sistemler II 6 Yer içinin ısısı ve ısıl yöntemler 7 Isıl Gradyan ölçümleri 8 Ara Sınav 9 Jeotermalde jeofizik yöntemler - Manyetik ve Gravite 10 Elektromanyetik Yöntemler 11 Sismik Yöntemler ve Mikrodeprem Ölçümleri 12 Kuyu logları ve İşletilen Bir Jeotermal Alanı Gözleme amaçlı Jeofizik Çalışmalar 13 Türkiye’de Jeotermal Enerji (Öğrenci sunumu) 14 Dünyada Jeotermal Enerji (Öğrenci sunumu)

YARARLANILABİLECEK KAYNAKLAR - Jessop, A.M., Thermal Geophysics, Elsevier Publishing Company, 1990. - K. H.,Gupta,R. Sukanta, Geothermal energy : an alternative resource for the 21st century, Elsevier, The Netherlands ; Amsterdam, 2007. - Kruger, P. and Carel Otte, Geothermal Energy, Stanford University Press, 360p., 1973. - Dickson, M.H. and Fanelli, M., Geothermal Energy, John Wiley&Sons, 214p., 1995. - Nicholson, K., Geothermal Fluids, Springer Verlag, 263p., 1993. -Üçer, A.,Jeofizik Mühendisleri Odası Yayınları, ‎Ankara, 2005 - 151 sayfa. - Yüngül, S., Electrical Methods in Geophysical Exploration of Deep Sedimantary Basins, Chapman and Hill, 208p., 1996.

Enerji Nedir? Enerji, bir cisim ya da sistemin iş yapabilme yeteneği olarak "yaratılan güç" anlamında kullanılır. Enerji çeşitleri: Potansiyel Enerji: Bir nesnenin konumundan dolayı,diğer nesnelere bağlı olan enerjisidir. Bir kütle, bulunduğu yerden düşey konumdaki alt bir noktaya göre yüksekte ise, sahip olduğu enerjiye Yer çekimi Potansiyel Enerjisi denir. Kömür, petrol,doğalgaz gibi yakıtların yakılmasıyla ısı enerjisi ortaya çıkar. Elde edilen ısı enerjisi ilk önce türbinler yardımıyla mekanik enerjiye, daha sonra da jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilinir (Isınmak, sıcak su elde etmek, yemek pişirmek için ısı enerjisinden faydalanılır).

Elektrik yüklemesi sebebi ile ortaya çıkan potansiyel enerji de mevcuttur. Ayrıca Kimyasal tepkime sonucunda ortaya çıkan enerji de vardır. (pil ve akülerde elektrik enerjisinin depolanması kimyasal yöntemlerle yapılmaktadır) Bunun yanısıra atom çekirdeklerinin kararsızlığı nedeni ile, mıknatısın manyetik kuvvetinden dolayı ve yay, lastik gibi esnek cisimlerin sıkıştırılması veya esnetilmesiyle depolanan enerji de birer potansiyel enerji türüdür. 2. Kinetik Enerji: Bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjiye Kinetik Enerji denir. Faydalı iş yapabilen hareket enerjisine “Mekanik Enerji” denir. Hareket enerjisi (kinetik enerji) bir iş yaptığında mekanik enerji olarak ortaya çıkmaktadır. Elektrik santrallerinde türbine çarpan suyun mekanik enerjiye dönüşür.

Enerji Kaynakları 1- Geri Dönüşü Olmayan Enerji Kaynakları *Fosil enerji kaynakları (petrol, doğalgaz, kömür), *İnorganik (Radyoaktif nükleer yakıtlardır.) Gelecek 100 yıl içinde yenilenemez enerji kaynakları olan kömür, petrol ve doğalgazın tükeneceği öngörülmektedir. 2- Yenilenebilir Enerji Kaynakları *Hidrolik *Güneş *Rüzgâr *Jeotermal *Gel-git (dalga enerjileri) *Biyokütle

Hidrolik Enerji: Hidroelektrik santrallar (HES) akan suyun gücünü elektriğe dönüştürürler. Akan su içindeki enerji miktarını suyun akış veya düşüş hızı tayin eder. Büyük bir nehirde akan su büyük miktarda enerji taşımaktadır. Ya da su çok yüksek bir noktadan düşürüldüğünde de yine yüksek miktarda enerji elde edilir. Her iki yolla da kanal yada borular içine alınan su, türbinlere doğru akar, elektrik üretimi için türbinlerin dönmesini sağlar. Türbinler jeneratörlere bağlıdır ve mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Hidroelektrik santrallar; - Yenilenebilir kaynak olan sudan enerji elde etmeleri, - Sera gazı emisyonu yaratmamaları, - İnşaatın yerli imkanlarla yapılabilmesi, - Teknik ömrünün uzun olması ve yakıt giderlerinin olmaması, - İşletme bakım giderlerinin düşük olması, - İstihdam imkanı yaratmaları, Kırsal kesimlerde ekonomik ve sosyal yapıyı canlandırmaları yönünden en önemli yenilenebilir enerji kaynağıdır.

Güneş Enerjisi: Güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile (hidrojen gazının helyuma dönüşmesi) açığa çıkan ışıma enerjisidir. Dünya atmosferinin dışında güneş enerjisinin şiddeti, yaklaşık olarak 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzüne ulaşan miktarı atmosferden dolayı 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir. Güneş enerjisi teknolojileri iki ana gruba ayrılabilir: Fotovoltaik Güneş Teknolojisi:  Fotovoltaik hücreler denen yarı-iletken malzemeler güneş ışığını doğrudan elektriğe çevirirler. Isıl Güneş Teknolojileri:  Bu sistemlerde öncelikle güneş enerjisinden ısı elde edilir. Bu ısı doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir.

Rüzgar enerjisi: Bir hava kütlesi mevcut durumundan daha fazla ısınırsa atmosferin yukarısına doğru yükselir ve bu hava kütlesinin yükselmesiyle boşalan yere, aynı hacimdeki soğuk hava kütlesi yerleşir. Bu hava kütlelerinin yer değiştirmelerine rüzgar adı verilmektedir. Güneşin dünyaya gönderdiği enerjinin %1-2 gibi küçük bir miktarı rüzgar enerjisine dönüşmektedir. Rüzgar enerjisi uygulamalarının ilk yatırım maliyetinin yüksek, kapasite faktörlerinin düşük oluşu ve değişken enerji üretimi gibi dezavantajları yanında üstünlükleri genel olarak şöyle sıralanabilir; 1-Atmosferde bol ve serbest olarak bulunur. 2-Yenilenebilir ve temiz bir enerji kaynağıdır, çevre dostudur. 3-Kaynağı güvenilirdir, tükenme ve zamanla fiyatının artma riski yoktur. 4-Maliyeti günümüz güç santralarıyla rekabet edebilecek düzeye gelmiştir. 5-Bakım ve işletme maliyetleri düşüktür. 6-İstihdam yaratır. 7-Hammaddesi tamamıyla yerlidir, dışa bağımlılık yaratmaz. 8-Teknolojisinin tesisi ve işletilmesi göreceli olarak basittir. 9-İşletmeye alınması kısa bir sürede gerçekleşebilir.

Jeotermal Enerji: Jeotermal enerji yerkürenin iç ısısıdır Jeotermal Enerji: Jeotermal enerji yerkürenin iç ısısıdır. Bu ısı çekirdekten yeryüzüne doğru yayılır. Jeotermal alanlarda sıcak kayaç ve yüksek yeraltı suyu sıcaklığı normal alanlara göre daha sığ yerlerde bulunur. Bunun başlıca nedenleri arasında: -Magmanın kabuğa doğru yükselmesi ve dolayısıyla ısıyı taşıması, -Kabuğun inceldiği yerlerde yüksek sıcaklık farkı sonucunda oluşan ısı akışı, -Yeraltı suyunun birkaç kilometre derine inip ısındıktan sonra yüzeye doğru yükselmesi.

Gelgit enerjisi: Dünya - Ay arasındaki ve daha az miktarda Dünya ve Güneş arasındaki bağıl hareketle oluşan tek enerji şeklidir. Gelgit enerjisi, yüksek su kütlelerinin hareketi ile oluşmaktadır. Su seviyelerindeki periyodik değişimler ve bununla oluşan gelgit akımları, Güneş ve Ay'ın çekimsel güçleri aracılığı ile oluşmaktadır. Güneş ve Ay'ın Dünya'ya göre olan pozisyonlarının değişimi, Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüşü, deniz tabanlarının ve sahil şeritlerinin coğrafyası, gelgit boylarının değişik miktarlarda olmasına sebep olmaktadır. Gelgit enerjisi Ay'ın, Güneş'in ve Dünya'nın dönüş hareketinin bileşimi ile birlikte oluştuğu için gelgit gücü pratik olarak tükenemez bir kaynaktır ve bu nedenle yenilenebilir enerji kaynaklarında sınıflandırılmıştır. İlk büyük çaplı gelgit enerji santrali 'Rance Gelgit Enerji Santrali' 1966 yılında işletmeye alınmıştır. Henüz geniş çaplı kullanılmasa da geleceğin potansiyel elektrik üretimi yöntemlerinden biri olarak görülmektedir.

Biyokütle Enerjisi: Biyokütle için mısır, buğday gibi özel olarak yetiştirilen bitkiler, otlar, yosunlar, denizdeki algler, hayvan dışkıları, gübre ve sanayi atıkları, evlerden atılan tüm organik çöpler (meyve ve sebze artıkları) kaynak oluşturmaktadır. Petrol, kömür, doğal gaz gibi tükenmekte olan enerji kaynaklarının kısıtlı olması, ayrıca bunların çevre kirliliği oluşturması nedeni ile, biyokütle kullanımı enerji sorununu çözmek için giderek önem kazanmaktadır. Enerjinin çevresel kirliliğe yol açmadan sürdürülebilir olarak sağlanabilmesi için kullanılacak kaynakların başında biyokütle enerjisi gelmektedir. Biyokütle enerjisi tükenmez bir kaynak olması, her yerde elde edilebilmesi, özellikle kırsal alanlar için sosyo-ekonomik gelişmelere yardımcı olması nedeniyle uygun ve önemli bir enerji kaynağı olarak görülmektedir. Bitkilerin ve canlı organizmaların kökeni olarak ortaya çıkan biyokütle, genelde güneş enerjisinin fotosentez yardımıyla depolayan bitkisel organizmalar olarak adlandırılır.