Transcript Giriş - EXERGIA SA

I Giriş
İçindekiler
•
•
•
•
•
Yeraltı ısı rejimi
Isının taşınması
Sığ jeotermal sistemler
İstatistiksel veriler
Siyasal ve çevresel yönleri
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Jeotermal Enerji Nedir?
“geo” = Yunanca: dünya
“thermie” = Yunanca: ısı
“Isı bir enerji şeklidir ve jeotermal enerji ise kelimenin tam anlamıyla, gezegensel ölçekte
jeolojik olayların ürettiği toprak içinde bulunan ısıdır. Günümüzde ‘Jeotermal enerji‘
insanoğlu tarafından ortaya çıkarılabilen ve faydalanılabilen kısmı kadar kullanılmaktadır.”
Mary H. Dickson and Mario FanelliIstituto di Geoscienze e Georisorse, Pisa, Italy
www.geothermal-energy.org
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Tarihi
Jeotermal buhardan elektrik
üretimi ilk kez 1904
denenmiştir. Resimde mucit
Prens Piero Ginori Conti
makinesinin ilk denemesini
Larderello sahasında yapıyor.
Mary H. Dickson and Mario FanelliIstituto di Geoscienze e Georisorse, Pisa, Italy
www.geothermal-energy.org
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Yeryüzündeki Enerji Dengesi
Çıkarılabilen ısı ve enerji akıları aşağıdaki birincil
kaynaklardan türemişlerdir.
•
İç kaynaklar
–
•
Yerin ısısı
Dış kaynaklar
–
–
Solar radyasyon
Gel-git enerjisi
Yüzey Sıcaklık Dengesi
Kaltschmitt et al. ,2009
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
Dış Kaynaklar
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Solar Radyasyon:
• Atmosferin üst kısmındaki solar radyasyon gücü ilgili
alanın ortalama değerine 1.370 W/m² kadar ekler.
•
Yeryüzündeki toplam solar radyasyona 1,75 x 1017 W
kadar ekler, bu nedenle:
–
–
Kısa dalga radyasyon gibi aynasal yansıma
6,1 x 1016 W (35 %) ve
Dağılan yansıma ve emilim 1,14 x 1017 W (65 %), bu
nedenle:
•
•
•
atmosferde 3,5 x 1016 W (20 %)
hidrosfer ve litosferde 7,9 x 1016 W (45 %)
Uzun dalga radyasyonun sadece çok küçük bir kısmı yer
kabuğuna nüfuz eder ya da biyokütleye dönüşür ve fosil
tabakalar gibi depolanır (3,2 x 109 - 3,2 x 1010 W).
Periyodik yüzey sıcaklığı değişimi
zaman derinliği ile
faz kayması ve genliğin azalması
Turcotte and Schubert
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Dış Kaynaklar
Gel-Git Enerjisi:
•
•
Gel-git kuvvetlerinden dolayı (güneş ile ay
arasındaki çekim kuvveti), Dünya dönem kinetik
enerjisini kaybediyor (3 – 6 x 1012 W).
Bu nedenle, yaklaşık
6 - 12 x 1011 W kinetik
enerji sürtünme ile ısıya
dönüşüyor.
Member of
Consortium
Geoid
Wolf, GFZ Potsdam
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
İç Kaynaklar
Yer kürenin derinliklerinden yüzeyine doğru olan enerji akışı üç farklı kaynaktan sağlanır:
•
Birincisi yer kürenin içindeki depolanmış enerji. Bu enerji dünyanın oluşumu sırasında
ortaya çıkan yer çekimi enerjisinin bir sonucudur.
•
Başka bir kaynak ise dünyanın oluşumunun öncesi zamandan kaynaklanan termal enerji.
•
Üçüncü kaynak ise radyoaktif izotopların bozunması ile açığa çıkan enerji.
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
İç Kaynaklar: Radyojenik Isı Üretimi
•
Radyoaktif izotopların bozunması ile açığa çıkan enerji (238Uran, 235U, 232Th und 40K).
•
Radyoaktif bozulma: ,  ve  ışınları.
•
Etkileşim: Çevresindeki kaya  ve  parçacıklarının kinetik enerjisini termal enerji gibi
emer.
•
238Uran, 235U, 232Th
und 40K izotopları kıtasal yer kabuğunun yüzeye yakın kısımlarında
mevcuttur,
radyojenik ısı üretimi için
–
–
Total: 44.2 TW
% 38 radyojenik
olmayan
Granit (yer kabuğundaki tipik bir kaya): 2,5 µW/m³
Bazalt (yer kabuğunun derinliklerinde): 0,5 µW/m³
%62 radyojenik
•
Radyojenik bir ısı üretim hızı, bu izotopların
varsayılan konsantrasyonu yardımı ile
hesaplanır. : 2,75 x 1013 W
(= toplam jeotermal ısı akışının yaklaşık 2/3’ü ).
Member of
Consortium
Clauser, RWTH Aachen
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
İç Kaynaklar : Potansiyel Enerji ve Orijinal
Termal Isı
Potansiyel enerjinin açığa çıkması :
• Dünyanın demir çekirdeğinin oluşumu sırasında (kesin olmayan tahminlerle): 2,75 x 1013 W.
• Yerkabuğunun oluşumu sırasında (dünyanın kabuğundaki ağır minerallerin sırasıyla
zenginleşmesi): 1010-1012 W.
Orijinal termal ısı:
• Termal enerjinin kaynağı dünyanın oluşumundan önceki zamanda başlar
• Orijinal termal ısının bir kısmı yer kabuğuna gömülüyor, çünkü dünya 4,5 yıldır
soğumakta.
• Isının ortalama gücünün hesaplanması
– Varsayalım spesifik ısı kapasitesi : 1088 J/(kg K)
– Varsayılan sıcaklık düşüşü: 650 K
=> Ortalama ısı gücü: 2.9×1013 W.
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Dış ve iç Kaynaklar: Özet
Isının Miktarı:
Dünyanın oluşumu sırasında açığa çıkan enerji
+ orijinal termal enerji
+ radyoaktif bozunmadan kaynaklanan enerji
=
=
yeryüzünün toplam jeotermal ısısı
12 - 24 * 1030 J
sonuç olarak yer kabuğunun dış kısmının 10.000 m derinliğe kadar= 1026 J.
 Dünyanın yüzeyiyle ilgili küresel ısı akısı: 4,42 x 1013 W,
= 2,5 * Dünyanın enerji talebi
Yerin yüzeyindeki spesifik ısı akısı:
–
–
–
–
Küresel ortalama: 87 mW/m²
Kıtalar (eski ve sabit yerkabuğu): 67 mW/m²
Okyanuslar (genç ve aktif yerkabuğu): 101 mW/m²
(sadece karşılaştırma için) solar radyasyon gücü : 1370 W/m²
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Dünyanın Isı Çukurları
Yeryüzü ile küresel jeotermal ısı akısının yakınlarında da ısı çukurları vardır (4,42 x 1013 W)
•
•
Volkanizma (3,2 x 1011 W)
Jeomanyetik dinamo için enerji talebi(109 - 1011 W)
Total: 44.52 TW
Jeomanyetik
dinamonun
güçlendirilmesi
Isı akışı
Volkanizma
Clauser, RWTH Aachen
Member of
Consortium
I Giriş: Yeraltı Isı Rejimi
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Yer Yüzeyindeki Isı Dengesi
Ortalama solar radyasyon :
1370W/m²
•
Dış uzaya bırakılan enerji
+ güneşten emilen enerji
=> yer yüzündeki sıcaklık dengesi: 14°C
•
Solar radyasyon hakim süreçtir
=> Mevsimsel salınım
•
Düşük termal ısı iletkenliği nedeniyle
solar radyasyon sadece 10 ile 20 m
arasındaki sıcaklık değişikliklerini etkiler.
Derinlikle bağlantılı olarak sığ yerlerdeki doğal sıcaklık dağılımı
Member of
Consortium
I Giriş: Isının Taşınması
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı Transferi
Isı transferi üç farklı mekanizma ile sınıflandırılır. :
• Isı iletimi
• Konveksiyon (taşınım)
• Termal radyasyon
Hakim süreç ısı iletimidir (sığ jeotermal enerji ile ilgili olarak).
Tanım: Isı iletkenliği moleküller arasındaki mikroskobik kinetik enerji değişimidir.
sıcak
soğuk
Member of
Consortium
I Giriş: Isının Taşınması
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı İletimi Denklemi
Termodinamiğin birinci yasası:
Member of
Consortium
I Giriş: Isının Taşınması
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı İletimi Denklemi
Fourier kanunu (denklem
)ile
denkleminde
yerine koyarız
Bu sonuçlar genel ısı iletimi denkleminde:
Sıcaklığa bağlı
ve
parametreleri ile statik, izotropik ve sıkıştırılamaz malzemenin
içindeki ısı alanı için diferansiyel denklemi:
Member of
Consortium
I Giriş: Isının Taşınması
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı Kapasitesi
•
Isı kapasitesi C maddenin ısı depolayabilme parametresidir. Isı miktarındaki dQ
değişiklikten dolayı sıcaklık değişiminin dT karakteristik bir özelliğidir.
•
Verilen dT yeterince küçük ise, gerekli miktarda ısı dQ sıcaklık dT ile doğru orantılıdır :
Q  C  T
•
Isı kapasitesi kapsamlı bir özelliktir. Buna benzer bir diğer özellik ise spesifik ısı
kapasitesidir c, bu bir birim kütle başına düşen ısı kapasitesini tanımlar.
•
cP (sabit basınçta spesifik ısı kapasitesi) ile cV (sabit hacimde spesifik ısı kapasitesi)
arasındaki ayrımı yapmak önemlidir.
•
Spesifik ısı kapasitesinin birimi : J/(kg K)
•
Jeotermal enerji bağlamında cV birimi genellikle J/(m³ K) olarak verilir.
Member of
Consortium
I Giriş: Isının Taşınması
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı İletkenliği
•
Isı iletkenliği  Fourier Kanununda orantılılık faktörüdür (bkz: slide 15) ve malzemenin
ısı iletimi yeteneğini karakterize etmektedir.
•
Isı iletkenliğinin birimi: W/(m K)
•
Fononların ısı iletkenliği yer kabuğundaki ısı iletimine hakimdir. Bunun yanında serbest
elektronların ısı iletkenliği ve radyasyon ısı iletkenliği de bulunur.
•
Tek bir kaya türünün ısı iletkenliği aşağıdakilere bağlı olarak değişiklik gösterebilir:
–
–
–
–
–
–
Minerallerin kompozisyonu ve yapısı
Minerallerin boyutsal oryantasyonu
Kayanın yoğunluğu
Porozite (gözeneklilik)
Sıcaklık
Basınç
Member of
Consortium
I Giriş: Isının Taşınması
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Konveksiyon (taşınım)
Isı iletiminin yanı sıra, konveksiyon da ısı transferinin önemli bir mekanizmasıdır
Tanım: Konveksiyon akışkanlarla ısının makroskopik (gözle görülebilir şekilde)
taşınmasıdır.
Doğal ya da serbest konveksiyon ise sıcaklık değişimlerinden
kaynaklanan yoğunluk farklılıklarının sonucu olarak akışkanın
taşınmasıdır (-> buoyancy (yüzme)).
Zorlamalı konveksiyon ise pompa gibi kuvvet uygulayan bir dış
etken ile akışkanın taşınmasıdır.
Member of
Consortium
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
Sığ Jeotermal Sistemler
Yatay ve dikey ısı değiştiriciler aracılığıyla veya yeraltı suyunu pompalayarak jeotermal
enerji elde edilir ve aşağıdakiler için kullanılır :
– Isıtma (özellikle ısı pompaları ile)
– Soğutma
• Isı pompaları ile ve ya
• Isı pompaları olmadan(= yeraltından doğrudan soğutma)
Toprak kaynaklı ısı pompaları, Kuzey Amerika ve Avrupa'da yaygın olarak kullanılmakta
ve Almanya'da da büyük ilgi uyandıracak gibi. Isı pompaları, tasarruflu yönleriyle
birlikte birincil enerji gereksinimleri açısından daha verimli bir teknoloji temsil ediyor
– Yağ-yakıtlı kazanlar ile kıyaslandığında %60'a kadar
– Gaz yoğuşmalı kombiler ile kıyaslandığında % 40'a kadar
Yeraltı ısıtma veya soğutma için bir termal rezervuar olarak da hizmet verebilir.
Yenilenebilir enerji kaynaklarındaki ısı ve atık ısı muhtemelen kaybolup gidecektir, ve ya
depolanabilir ve daha sonra kullanılabilir. Çevresel soğuk hava içinde aynı durum
geçerlidir, soğutma uygulamaları için depolanabilir. Son olarak ihtiyaç fazlası
depolamalar mahalle-ilçe ısıtma sistemlerinde ve endüstriyel alanlarda uygulanabilir.
Yer altı termal enerji depolama, özellikle sıcak ya da soğuk büyük miktarların uzun süre
saklanması için uygundur.
Member of
Consortium
19
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Farklı Kullanım Sistemleri
Sığ jeotermal enerji sistemleri
• Açık sistemler
– Yer altı suyu kuyu sistemleri
•
Kapalı sistemler
– Kuyu ısı eşanjörleri
– Yatay toprak ısı toplayıcısı
– Sepetler
– Yüzeye temas eden beton
parçalar
• Temel kazıkları
(„enerji kazıkları“)
• Düz ve uzun yarık
duvarlar
– Isı boruları
Yatay toprak ısı
toplayıcısı
sepetler
Temel kazıkları
Borehole heat exchangers
Member of
Consortium
20
Yarık duvarlarYer altı suyu kuyusu
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Sığ Jeotermal Sistemler
Sığ Jeotermal Sistemler
 Yaklaşık 400 m derinliğe kadar yer altındaki termal kaynaklardan faydalanılabilir.
• m
Yeraltı suyu ısı pompası
Kuyu ısı eşanjörü + ısı
pompası
Member of
Consortium
Zemin ısı kollektörü
+ ısı pompası
21
I Giriş: Sığ Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
•
•
Su Kuyuları
Yer altı suyu ısı kaynağı:
Yıllık ortalama sıcaklık 8°C ile
12°C arasında
Diğer toprak kaynaklı ısı
pompası sistemleri ile
karşılaştırıldığında yüksek
performanslıdır
En az bir üretim ve bir
enjeksiyon kuyusu bulunur
(ikili)
Gerekenler: Yüzeye yakın
yeterli yer altı su kaynağı
(yaklaşık. 15 – 30 m)
Sürekli bakım gerektirmez.
Member of
Consortium
22
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
•
•
•
•
Kuyu ısı eşanjörü
Derinlikleri 400 m ye kadar olan
yüzeysel sistemler
En az 130 mm çaplı derin sondajlar
Genellikle HDPE-U kuyu ısı
eşanjörü (tekli, çiftli, üçlü)
Tek kuyu içi ısı eşanjörü ve ya
bütün kuyu içi ısı eşanjör alanları
Kış aylarında 0° C nin altındayken ısı
taşıyıcı akışkanın soğuması(donma)
Akışkan dolaşan kapalı sistem
Bakım gerektirmez
Member of
Consortium
23
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
•
•
•
•
Zemin ısı toplayıcısı
Kış aylarında düşük
sıcaklıklar(Düşük performas
katsayısı,low Coefficient of Performance
(COP))
Yeterli ve işletilebilir yüzey alanı
Kolektörün bulunduğu alanın
üzerine bina yapılamaz
Basit kurulum (hendeklerin
derinliği 0,8 m ile 1,5 m arasında)
HDPE-Borular arasında aralık 0,3
ile 0,7 m arasında
Düşük maliyet
Bakım gerektirmez
Member of
Consortium
24
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
•
•
Sepetler
Zemin ısı toplayıcısının özel bir
şekli
1 m ile 4 m arası derinliklere
kurulur
Daha az yüzey alanı
Basit ve ucuz kurulum
Bakım gerektirmez
Member of
Consortium
25
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Yüzeye temas eden beton parçalar
Enerji kazıkları ve aktif yarık duvarlar
• Kazık veya yarık duvarlar sadece
yeni yapı projelerinin temeline
uygulanabilir
• Isı eşanjör boruları takviye
kafeslerinin içine kurulur
• Beton dökülmeden önce takviye ile
birlikte kurulum
• Ucuz
• Bakım gerektirmeyen
Quelle: Bilfinger Berger Spezialtiefbau
Member of
Consortium
26
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
•
Isı boruları / doğrudan genişleme sistemleri
Isı taşıyıcı sıvılar CO2, NH3, Propan, Bütan ve diğerleri
Sabit faz değişimi (sıvıdan gaza)
Akışkan buharı, kuyu içi ısı değiştirici yükselir ve pompaya gerek duymadan düşük
yoğunluğundan dolayı yukarı çıkar
Isı emisyonu altında ısı eşanjörü başında yoğunlaşma. Borunun içinden geri akış
CO2 ile doğrudan
genleşme sistemi
Quelle: IPD-Tec
Member of
Consortium
27
I Giriş: Yüzeysel Jeotermal Sistemler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isıtma ve soğutma kombinasyonu
•
Başlangıç ​pozisyonu:
8 - 12 °C arasındaki
bozulmamış yer altı sıcaklığı
•
Kış: Yeraltı ısıtma için ısı
kaynağı olarak hizmet verir
•
İlkbahar: Yeraltı yaklaşık
4 - 8 ° C arasında soğuk
akümülatör olarak hizmet
verir.
•
Yaz: Yeraltı soğutma için
soğutucu olarak hizmet verir
•
Sonbahar: Yer altında
yaklaşık 12 – 16° C arasında
ısı depolanır
Member of
Consortium
28
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Sığ jeotermal sistemlerin dünya çapında
kullanımı
Kapasite Yıllık kullanım
[MW]
[TJ/yıl]
12.611,46
56.551,80
8.898,00
75.348,30
4.460,00
45.301,00
3.300,00
25.200,00
2.485,40
12.764,50
2.099,53
15.697,94
2.084,00
36.885,90
1.826,00
24.361,00
1.410,26
10.699,40
1.345,00
12.929,00
1.126,00
8.873,00
1.060,90
7.714,60
867,00
9.941,00
Ülke
ABD
Çin
İsveç
Norveç
Almanya
Japonya
Türkiye
İzlanda
Hollanda
Fransa
Kanada
İsviçre
İtalya
2010 yılında dünya çapındaki doğrudan jeotermal
uygulamalarının toplam enerji kullanımına oranları
(Lund et al., 2010)
Member of
Consortium
Ülkelerin kurulu termal
kapasitelerine ve yıllık
jeotermal enerji kullanımına
genel bakış(Lund et al., 2010)
29
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
AB’deki yenilenebilir enerji kaynakları
Biokütle
Biyoyakıt
Okyanus enerjisi
Yenilenebilir
Enerjiler 2005
Yenilenebilir
Enerjiler 2020
Yaklaşık 1.160
TWh
Yaklaşık 2.860
TWh
Hidroelektrik enerji
Jeotermal enerji
Isı pompaları
Photovoltaics
Güneş enerjisi
Rüzgar (açık deniz)
Rüzgar ( kara)
2005 ve 2020’de AB’deki yenilenebilir enerji kaynağı yapısı
(Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2011)
Member of
Consortium
30
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjiler
Nihai enerji
tamamı: 275 TWh
Hidroelektrik enerji
Rüzgar gücü
Bio yakıt
Biyojenik katı yakıtlar, elektrik
Biyojenik katı yakıtlar, ısı
Güneş enerjisi
Jeotermal enerji
Photovoltaics
2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjilerin nihai enerji kaynağının yapısı
(Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2011)
Member of
Consortium
31
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı
2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjiler
tamamı: 136,1 TWh
Biyojenik katı yakıtlar (evler)
Biyojenik katı yakıtlar (sanayi)
Biyojenik katı yakıtlar (ısıtma tesisi)
Biyojenik sıvı yakıtlar
Biyojenik gaz yakıtlar
Atıkların biyojenik kısımları
Güneş enerjisi
Derin jeotermal enerji
Yüzeysel jeotermal enerji
2010 yılında Almanya'da yenilenebilir enerjilerin ısı kaynağı yapısı (Federal Ministry
for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety, 2011)
Member of
Consortium
32
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Almanya’daki toprak kaynaklı ısı pompaları
2009 Aralık ayında 178.000 ısı
pompası kullanılmaktaydı
(Schellschmidt et al., 2010)
1996 yılından bu yana yeni toprak
kaynaklı ısı pompalarının yıllık sayısı
(Schellschmidt et al., 2010)
2003 yılından bu yana kullanılan toprak
kaynaklı ısı pompalarının sayısı
(Schellschmidt et al., 2010)
Member of
Consortium
33
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Almanya’daki toprak kaynaklı ısı pompaları
2003 yılından bu yana, toprak
kaynaklı ısı pompalarının yıllık ısı
iletimini
(Schellschmidt et al., 2010)
2003 yılından itibaren tüm toprak
kaynaklı ısı pompaları birleştirilmiş
toplam kurulu gücü
(Schellschmidt et al., 2010)
2009 için görünüş: Kurulu
kapasitede ve ısı iletiminde
yıllık % 20 oranında artış
(Schellschmidt et al., 2010)
Member of
Consortium
34
I Giriş: İstatistiksel Veriler
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Almanya’nın tahmini jeotermal enerji üretimi
Görünüm
Derin jeotermal enerji
Jeotermal ısı ve enerji üretimi
Toprak kaynaklı ısı pompaları
Çevre sıcaklığı ısı pompaları
Ulusal ısı kullanım yüzdesi
Almanya‘nın 2020 yılına kadar olan tahmini jeotermal enerji üretimi
(Bundesverband Erneuerbare Energien, 2009)
Member of
Consortium
35
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
AB‘nin iklim ve enerji politikası
AB Devlet ve Hükümet Başkanları tarafından "20-20-20" hedefleri olarakta bilinen 2020
yılına kadar yerine getirilmesi için bir dizi iklim ve enerji hedeflerini belirlendi. Bu hedefler:
• Sera gazlarının en az 1990’lı yıllardaki seviyenin %20’sine düşürülmesi
• Yenilenebilir enerji üretiminin (rüzgar, güneş, bioyakıt ve diğerleri) toplam enerji
üretimine oranının %20’ye çıkarılması (şu an ± % 8.5)
• Enerji verimliliğini arttırarak 2020 için öngürelen enerji tüketiminde %20 tasarruf
yapmak
AB liderleri ayrıca, AB'nin gaz emisyonunu % 30 azaltmak için, diğer büyük miktarda gaz
emisyonu yapan gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerle küresel iklim anlaşması altında adil
bir pay taahhüttünü teklif etti. Birleşmiş Milletler böyle bir antlaşma üzerindeki
müzakerelerine devam etmektedir.
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
İklim ve enerji paketi
Paketin çekirdeğini dört adet tamamlayıcı mevzuat oluşmaktadır :
•
Emisyon Ticareti Sisteminin (ETS) gözden geçirilmesi ve güçlendirilmesi, uygun
maliyetle ve etkili bir şekilde emülsiyonların azaltılması için AB önemli bir araçtır. 2013
yılından itibaren emülsiyon izni için AB’de tek bir başlıkta başvurulacak ve her yıl sayı
azaltılacaktır, işletmeler için verilen mevcut ödeneklerin sayısı 2020 yılında 2005 yılının
%21 altına indirilecektir. Ödeneklerin serbest dağılımı zamanla açık artırma yöntemi ile
değiştirilecektir, sistem kapsamındaki sektörler ve gazlar genişletilmiş olacaktır.
•
AB ETS kapsamında olmayan ulaşım, konut, tarım ve atık sektörlerindeki emisyonlarla
ilgili karar. Kararın altında imzası bulunan her üye devlet 2020 yılı için (kendi
bütçeleriyle oranlı) bağlayıcı bir ulusal emisyon sınırlama hedefini kabul etti. Belirlenen
hedef aralığı zengin üye devletlerde % 20'lik bir emisyon azaltma ile en yoksul üye
devletlerde % 20’lik oranında bir artış olarak belirlenmiştir. Bu ulusal hedefler 2005
seviyeleri ile karşılaştırıldığında 2020 yılına kadar AB ETS dışı sektörlerde toplam
emisyonu % 10 kesecek.
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
İklim ve enerji paketi
•
AB genelinde ortalama yenilenebilir enerji payını 2020 yılında % 20’ye çıkartmak
yenilenebilir enerji için olan ulusal hedeflerden biridir (2006 seviyesi %9,2’nin 2
katından daha fazla). Yenilenebilir enerji payı Malta’da %19 İsveç’te %49 ve diğer
ülkelerde de bu oranlar arasında değişmektedir. Bu hedeflerle beraber AB’deki enerjide
dışa bağımlılık ve sera gazı emisyonunun azaltılmasına katkıda olacaktır.
•
Karbon yakalama ve depolama (CCS) işlemlerinin geliştirilmesini ve güvenli
kullanılmasını yasal bir çerçevede teşvik edilmelidir. CCS gelecek vadeden bir
teknolojidir. Bu işlemle endüstriyel işlemlerle yayılan karbondioksit tutulur ve yer
altında jeolojik yapılar içinde depolanır, bu işlem sonucunda karbondioksit küresel
ısınmaya bir katkıda bulunamaz. CCS’ın farklı bileşenleri zaten ticari ölçekte
konuşlanmış olmasına rağmen, entegre bir sistem olarak kullanımı teknik ve ekonomik
açıdan henüz mümkün değildir. Bu nedenle AB, yaklaşık 2020 yılına kadar ticari CCS
güncelleme amacı ile geçerliliği test etmek için 2015 yılına kadar CCS santrallerinden
bir ağ kurmak için planlar yapıyor. Hükümetler CCS pilot tesislerine mali destek
sağlamak için yasama paketi teklifleri olduğu gibi aynı anda çıkarılacak .
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
AB ısıtma piyasasının genel şartları
•
Binaların Enerji Performansı
Direktifi (EPBD) →
Energieeinsparverordnung
(EnEV)
•
Yenilenebilir Enerji
Kaynaklarından Enerji
Kullanımına Teşvik Direktifi (RES)
→ Erneuerbare Energien
Wärmegesetz (EEWärmeG)
•
Enerji İlgili Ürünler için Ecodesign
Gereksinimleri Direktifi (ErP) →
Energiebetriebene-Produkte
Gesetz (EBPG)
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Bina Direktifi Enerji Performansı
Binaların enerji performansına ilişkin 19 Mayıs 2010 tarihli AVRUPA PARLAMENTOSU VE
KONSEYİNİN DİREKTİFİ 2010/31/EU
Enerjinin etkin, sağduyulu, akılcı ve sürdürülebilir kullanımı uygulamalarının yanı sıra, temel
enerji kaynakları olan petrol ürünleri, doğal gaz ve katı yakıtlar, aynı zamanda önde gelen
karbon dioksit emisyonu kaynaklarıdır.
Enerji tüketiminin %40’ından birlik içindeki binalar sorumludur. Sektör enerji tüketimindeki
artışa bağlı olarak genişliyor. Bundan dolayı, enerji tüketiminin azaltılması ve binalarda
yenilenebilir kaynaklardan enerji kullanımı birliğin enerji bağımlılığı ve sera gazı
emisyonlarını azaltmak için gerekli olan önemli tedbirleri teşkil etmektedir.
Birlik içinde yenilenebilir kaynaklardan enerji kullanımını arttırmakla birlikte yine birlik
içinde enerji tüketimini azaltmak için alınan önlemlerden birisi Birleşmiş Milletler İklim
Değişikliği Sözleşmesi (UNFCCC) Kyoto Protokolü'ne katılmak ve uygulamak ve uzun vade
de 2°C’nin altında bir küresel sıcaklık artışı ile sera gazı emisyonunu en azından 1990
seviyesinin %20 altına indirmek ve yapılabilecek her hangi bir uluslar arası antlaşma ile
birlikte de %30’un altına indirmeyi taahhüt etmektedir.
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Bina Direktifi Enerji Performansı
Bu yönerge ilişkin gereksinimleri ortaya koymaktadır :
•
•
•
metodoloji için ortak genel bir taslak, binaların bütünleşik enerji performanslarının
hesaplanması;
yeni binaların enerji performansı için minimum gerekliliklerin uygulanması;
enerji performansı uygulaması için minimum gereklilikler :
–
–
–
•
•
•
•
mevcut binalar, yapı ve yapı elemanları büyük bir bakım ve onarıma tabidir;
bina kaplamasının enerji performansı üzerinde önemli bir etkisi bulunur binanın kaplamasını
oluşturan bu yapı elemanları güçlendirilebilir veya değiştirilirler; and
istenildiği zaman yüklenebilen, değiştirilebilen veya yükseltilebilen teknik yapı sistemleri;
yaklaşık sıfır-enerji binalarının sayısının artırılması için ulusal planlar;
binaların veya yapı birimlerinin enerji sertifikasyonu;
binalardaki ısıtma ve klima sistemlerinin düzenli olarak kontrolü; ve
enerji performansı sertifikalarının ve denetim raporları için bağımsız kontrol sistemleri.
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Bina Direktifi Enerji Performansı
Yeni binalar için inşaata başlamadan önce aşağıda listelenenler gibi yüksek verimli alternatif
sistemlerin teknik, çevresel ve ekonomik uygunluğu varsa, kabul edilir ve dikkate alınır (üye
devletlerin garantisi altındadır):
•
•
•
•
yenilenebilir kaynaklardan enerji esas alınarak merkezi olmayan enerji besleme sistemleri;
birleşik üretim;
semt ya da blok ısıtma veya soğutma, özellikle tamamen veya kısmen yenilenebilir enerji
kaynaklarından;
ısı pompaları.
Program (Üye Devletler için bağlayıcıdır)
–
–
9 Temmuz 2012 kadar
9 Ocak 2013 itibaren
–
–
1 Ocak 2019 itibaren
1 Ocak 2021 itibaren
Ulusal hukuk içinde uygulanması
Almanya'da uygulanması gereksiniminin başlangıcı (kaygıları, başta
enerji sertifika oluşturma)
yeni kamu binaları için neredeyse sıfır-enerji standardı
yeni bina için yaklaşık sıfır enerji standardı
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Alman Enerji Tasarrufu Yönetmeliği 2009
aşağıdaki maddeleri içerir:
–
–
•
EnEV 2009
Binaların ısı talebinin azalması
Yüksek enerji verimli teknik sistemleri ile
azalan talep için ısı kaynağı
Enerji tüketimi
–
–
Evin ısıtması için termal enerji ve evde
kullanılan sıcak su nihai enerji tüketiminin
%86’sını oluşturur
Almanya’da evlerde kullanılan termal enerji
nihai enerji tüketiminin % 26’sını oluşturur
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
EnEV 2009
– Alman Enerji Tasarrufu Yönetmeliği 2009 (EnEV) yeni binalar için neredeyse sıfır-enerji
standardı gerektirir
– EnEV yeni binalar için yıllık birincil enerji talebini sınırlar
– Nasıl bir faaliyette bulunulacağının kararını genelde inşaatçılar ve plancılar tarafından
verilir
– Üç alternatif uygulama seçeneği mevcuttur :
1. Gelişmiş ısı izolasyonu
2. Verimli ısı sistemi
3. 1. ve 2. maddelerin kombinasyonu
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
EnEV 2009
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Metodoloji
–
Referans inşa yöntemi :
•
•
•
•
Aynı geometri ile,
Aynı hizada,
tanımlanan minimum enerji kalitesi ile
tanımlanan teknik sistemler ile
–
–
Yoğuşmalı kazanlar ile ısı üretimi
Güneş kollektörleri
No:
Element /Sistem
Referans değeri
1.1
Dış duvar
ısı iletimi katsayısı U = 0,28 W/(m²⋅K)
1.2
Floor slab, wall to an unheated room
ısı iletimi katsayısı U = 0,35 W/(m²⋅K)
1.3
Ceiling, roof
ısı iletimi katsayısı U = 0,20 W/(m²⋅K)
1.4
Pencereler ve kapılar
ısı iletimi katsayısı Uw = 1.30 W/(m²⋅K)
camın enerji geçirgenliği g┴= 0.60
1.5
Dormer
ısı iletimi katsayısı Uw = 1.40 W/(m²⋅K)
camın enerji geçirgenliği g┴= 0.60
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
EnEV 2009
•
EnEV’nin en önemli performans rakamlarndan biri birincil enerji harcama faktörü ep
•
Bu faktör birincil enerji talebinin toplam harcaması Qp (gaz, petrol, karbon, nükleer
enerji) ile alan Qh ve su Qw ısıtmak için kullanılan termal enerji talebinin arasındaki
oranı gösterir.
•
ep = Qp / (Qh + Qw) (Birincil enerji girişi / Termal enerji çıkışı)
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
EnEV 2009
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
EnEV 2009
Eski binaların zorunlu güçlendirmesi
–
–
–
–
–
1978 yılından eski kazanlar mutlaka değiştirilecek
Zorunlu olarak tavan ve çatının yalıtımı iyileştirilecek
Rutubeti azaltarak klimaların yeniden planlanması ve tadilatları
2020 yılında binalarda 6 daire ya da 500 m² den fazla alanlar için kullanılan tüm eski ısı
depolayıcı cihazlar(özellikle geceleri) kapatılmak zorunda
EnEV 2007’deki Enerji Performansı Sertifikası (binalar) için yapılan politikalar ve prosedürler
hala uygulanmaktadır
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Sıcak su üretimi
•
Etkin ısı yalıtımı ile yeni binalardaki ısı
talebi daha az
•
Sıcak suya olan talep ise aynı seviyelerde
ya da yüksek konfor ihtiyaçları
sonucunda artıyor
•
Sıcak su için ortalama ısı ihtiyacı (EnEV):
12,5 kWh/(m²*a)
Quelle: ASUE
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Isı Sektöründe Yenilenebilir Enerji Teşvik Yasası
(EEWärmeG)
Yeni binalarda yenilenebilir enerjilerin kullanım zorunluluğu
–
–
–
–
–
–
–
–
Yeni bina sahiplerinin binalarının ısınma sistemlerini mutlaka yenilenebilir enerji içermesi
öngörülmektedir. Bu uygulama konutlarda ve binalarda 1 Ocak 2009 tarihinden itibaren
uygulamaya konuldu.
Yenilenebilir enerjiden yararlanmak isteyen mevcut binaların sahiplerine destek olunur. Küçük
kurumlar için proje yardımı ve ya düşük faizli kredi ve büyük tesisler için itfa ödeneği ve ya ısı
sistemleri ve büyük ısı depoları gibi altyapı hizmetleri sağlanmaktadır.
Yenilenebilir enerjinin kullanım zorunluluğu, şimdiye kadar sadece yeni binalara uygulanan,
şimdi tadilatta olan mevcut büyük kamu binalarına kadar genişletilmiştir.
Bina sahibi yenilenebilir enerji kaynağını seçmekte serbesttir. Kullanılan enerji türüne bağlı
belirli bir ısı teknoloji-spesifik yüzdesi kullanılmak zorundadır.
Solar termal tesislerde yaklaşık %15
Gaz biyokütlede en az %30 (CHP enerji santrallerinde)
Katı veya sıvı biyokütlede en az % 50
Isı pompalarında en az % 50
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Almanya’daki ısı yapısı
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
Birincil enerjinin talebi ve CO2 emisyonları
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Isı pompası ile doğal gaz kazanları ve petrol yoğuşmalı ısıtma sistemleri
–
Birincil enerjinin azalması :
•
•
–
Gaz
Petrol
20 – 35 %
30 – 45 %
CO2 emisyonlarının azalması:
•
•
Gas
Petrol
15 – 30 %
45 – 55 %
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Birincil enerji talebi
•
Birincil Kaynak Faktörleri (PRF), non-rejeneratif enerji girişi ve müşteri
tarafından kullanılan nihai enerji arasındaki oranı ifade eder, çıkarma, taşıma
ve dönüşüm ile tüm sistem kayıplarını dikkate alarak
•
Birincil Kaynak Faktörler :
–
–
–
•
Elektrik(Almanya)
Kalorifer yakıtı
Doğal gaz
fP=2,5
fP=1,2
fP=1,1
Tipik ısıtma sistemlerinin birincil enerji
gereksinimleriyle karşılaştırılması
Kaynak: EHPA
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
CO2 emisyonları
CO2 emisyonunun küresel olarak en büyük kaynağı kömür, petrol
ve gaz gibi fosil yakıtların enerji santrallerinde, otomobillerde,
sanayi tesislerinde kullanılmasıdır. Elektrik üretiminde,
endüstriyel kullanımda, ulaşımda hatta evlerde ve ticari binalarda
kullanımı için fosil yakıtlar yakılarak CO2 atmosfere salınır. 2006
yılında, petroleum supplied the largest share of domestic energy
demands, petrol yerli enerji talebinde % 47’lik bir oranla (toplam
fosil yakıt tabanlı enerji tüketimi oranı) en büyük payı almıştır .
Petrolü sırasıyla % 27’lik oranla kömür ve %26’lık oranla doğal gaz
takip etti.
Konut ve ticari sektör kendi enerji ihtiyaçlarını karşılamak için
büyük ölçüde elektriğe bağımlı durumda, özellikle aydınlatmada,
ısınmada ve havalandırma cihazlarında. Doğrudan CO2
emisyonlarının ana kaynağı binalarda ısınma ve soğutma için
kullanılan petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtların yakılmasıdır.
CO2 emisyonlarının faktörleri
–
–
–
Elektrik (Almanya)
Kalorifer yakıtı
Doğal gaz
633 g CO2/kWh
302 g CO2/kWh
244 g CO2/kWh
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
Öko-Insitut e.V. Uygulamalı Ekoloji Enstitüsü : Entegre Sistemler için Global Emisyon Modeli
(GEMIS)
• GEMIS bir yaşam döngüsü analizi programı ve enerji, malzeme ve taşıma sistemleri için
bir veritabanıdır
• GEMIS veritabanı aşağıdakiler hakkında bilgi sunar :
– fosil yakıtlar (taş kömürü, linyit, doğal gaz, petrol), yenilenebilir, nükleer, biokütle
(atıklar, ahşap atıklar, çayır otları, kolza yağı vb) ve hidrojen (yakıt bileşimini veand
upstream veriler dahil)
– elektrik ve ısı prosesleri (çeşitli enerji santralleri, eş jeneratörler, yakıt hücreleri,
vb.)
– malzemeler: ham ve temel malzemeler özellikle inşaat ve destek için olanlar
(upstream süreçleri de dahil olmak üzere)
– taşıma: uçaklar, bisikletler, otobüsler, arabalar, boru hatları, gemiler, trenler,
kamyonlar (dizel, benzinli, elektrikli ve biyoyakıtlar için).
• GEMIS etkilerinin hesaplanmasında toplam yaşam döngüsü dahildir - i.e. yakıt teslimi,
inşaat için kullanılan malzemeler, atık eşleme ve taşıma/yardımcı.
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
•
•
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
GEMIS veri tabanı her bir proses için aşağıdakileri kapsamaktadır
– verimlilik, güç, kapasite faktörü, yaşam süresi
– doğrudan hava kirleticiler (SO2, NOx, halojenler, partiküller, CO, NMVOC)
– sera gazı emisyonlarını (CO2, CH4, N2O, SF6, diğer tüm Kyoto gazları)
– katı atıklar (küller, örtü katmanı , FGD artıklar, proses atıkları)
– sıvı kirleticiler(AOX, BOD5, COD, N, P, inorganik tuzlar)
– arazi kullanımı.
GEMIS maliyet analizi de yapabilir - ilgili veriler yakıtlar ve enerji sistemleri için
uygulanmaktadır.
Ayrıca, GEMIS toplanan göstergeler yoluyla değer sonuçlarına da : kaynaklar CER ve
CMR haline, sera gazları CO2 eşdeğeri haline, hava kirleticileri SO2 benzerleri ve ozon
(öncü benzerleri) haline, yanı sıra dış maliyetlere de olanak sağlar.
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
•
Isıtma sistemlerinin karşılaştırılması için senaryo. Kombine ısı ve güç (CHP) ile
prosesleri iki birleşmiş ürün olan elektrik ve ısı arasında tahsis edilir. Ulaşım ve
malzeme girişi dahil, uzaklaştırma hariç olmak üzere tüm kullanım ömrü göz önüne
alındığında.
•
Jeotermal ısı pompaları sistemleri için sonuçlar :
–
–
–
–
Sera gazı emisyonları (CO2, CH4, N2O): 172 g CO2-Äquivalente/kWh
Doğrudan hava kirleticileri (SO2, NOx, Staub): 0,2 g SO2-Äquivalente/kWh
Kümülatif enerji talebi : 0,79 kWhprimär/kWh
Arazi kullanımı : 0,006 m²/kWh
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
Sera gazı emülsiyonu için sonuçlar
Jeotermal
sistemler
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
Doğrudan hava kirliliği için sonuçlar
Jeotermal
sistemler
Member of
Consortium
I Giriş: Siyasal ve Çevresel Yönleri
This project is co-financed by
the European Union and the Republic of Turkey
•
Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA)
Birincil enerji tüketimi için sonuçlar (ya da kümülatif enerji talebi )
Jeotermal
sistemler
Member of
Consortium