Kapalı devre jeotermal ısı kuyuları, uzun vakittir kullanımda. Bu kuyular hem dönemlik ısı deposu olarak kullanılabiliyor hem de toprağın sonsuz ısısından sıcak su üretmek için kullanılıyor. Son olarak 2000 metre derinliğe ticari olarak ulaşılması bu yolu daha da alımlı 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. Olağan 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 gereksinim duymazlar ve her bölgeye uygulanabilirler. Yeraltına döşenen ve içinde su dolaşan hortum sayesinde sıcak kaya yahut topraktaki ısıyı çekme prensibi ile çalışırlar. Bu sistem ayrıyeten yer altı sularını kirletme talihi olmadığından uygulanması epey inançlıdır.
Ayrıca birçok kapalı devre jeotermal kuyular yer altında yüksek sıcaklığa ihtiyaçta duymazlar. Genelde onlar için kıymetli 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 nizamlı olarak yükselmekte.
*Grafik Finlandiya üzere soğuk bir ülke için. Ülkemizde bu bedeller çok daha yüksek.
Bu kapalı devre jeotermal kuyular birebir vakitte dönemlik ısı deposu olarakta kullanılıyor. Toprağın kütlesi ve makul ısıl yalıtkanlığı onu düzgün bir ısı depolama öğesi yapıyor. Yani toprağın bir bölgesini yüksek bir sıcaklığa çıkarsanız bile ısının etrafa yayılması vakit alır. Yayılsa bile sizin ısı enjekte ettiğiniz noktadan dışa gerçek sıcaklık giderek yavaşça düşer. Bu da vakit geçtikçe sizin ısı kaybınızı giderek azaltır. Bu çeşit kuyular bu nedenle bir kaç döngü sonrası tam randımana ulaşırlar. Bu özelliklerden yararlanan mühendisler uzun müddettir toprağın altınına ısı gücünü saklamayı ve gerektiğinde geri almayı başarıyorlar.
Bunların hepsinin yapılması için natürel ki en evvel sondaj yapılması gerekmekte. Sondaj ise hayli kıymetli be yorucu bir iş. Bu iş için Finlandıyalı şirket özel bir model kullanmaya başladı. Geomachine firması tarafından geliştirilen GM2000 modeli sondajı hem ucuza hemde süratli yapmayı başarıyor. Neredeyse tüm süreci otomatikleştiren makina , personellerin sondajı aşikâr bir uzaklıktan yönetmesine müsaade vererek, onları ağır çalışandan çok bir makina operatörüne dönüştürüyor. İçerdiği basınçlı hava ile kuyu güvenliği sağlanırken, yapay zeka özelliği ile de delme suratı ve yıpranma ölçüsü en optimum düzeyde tutuluyor.
*En gelişmiş jeotermal sondaj ekipmanı Geomachine GM2000
Bu makina sayesinde HeatQ isimli firma, 2000 metreye dayanan ısı depolama kuyusu açmayı başardı. Daha öncesinde emsal bir ısıyı saklamak için daha kısa bir kaç tane kuyu açılıyordu. Artık ise tek kuyu ile tıpkı süreç toplamda daha az sondaj aralığı ile yapılabiliyor. Çünkü daha derine gitgide sıcaklık arttığından sizin oluşacak ısı kaybınızda azalıyor.
Bu kuyulardan ısınma ve sıcak su muhtaçlığını da karşılamak mümkün. Bu ise bir ısı pompası ile soğutulmuş suyun aşağı gönderilip ısınarak geri dönmesi ile sağlanmakta. Isı pompası bir taraftan konuta sıcak su sağlarken başka 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 vakit 30-35 °C civarında su elde etmek ve bunu yerden ısınma için kullanmak mümkün. Ülkemizdeki birden fazla bölge, Avrupa ülkelerine nazaran bu cins direkt ısınma tekniği için çok daha şanslı pozisyonda. Bu teknoloji ile her seferinde bir binayı ve gerektiğinde tüm kenti ısıtmanız teorik olarak mümkün.
Daha derin kuyu açılmasının en büyük yararı birçok kuyudan yapabildiğiniz süreci tek bir büyük uzunluk pizza boyutundaki kuyudan yapabilmeniz. Bu sayede kent ortamındaki kısıtlı arazi probleminde çözmüş oluyorsunuz. Ayrıyeten ne kadar derine inilirse kayanın ısısı da yükseldiğinden daha verimli üretim yapılıyor. Kimi durumlarda ısı pompasına gerek bile kalmadan, kullanılacak sıcaklıkta su temin edilebiliyor.
*Sezonluk ısı gücünün 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 gücü üretiyor. Üretilen elektrik şebekeye verilirken, ısı gücü kentin merkezi ısıtma sistemine veriliyor. Kışın üretilen tüm güç kent tarafından hem ısınma hem de sıcak su gereksinimi olarak kullanılırken, yazın yalnızca sıcak su kullanımı nedeniyle tüketim düşmekte ve üretilen güç kullanılmamakta idi. Bu ölçü 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 ağır kullanım vakitlerinde devreye sokarak üretime takviye verecek. Bu derinlikte bir suyu devamlı pompalar ile periyot daim ettirmek çok fazla elektrik tüketimine neden olabilir diye düşünebilirsiniz fakat gerçek o denli değil. Sistem pompa nedeniyle tükettiği elektriğin 20 katı kıymetinde ısıyı saklayıp gerektiğinde çekebilmekte. Santral toplamda 6 kuyuya kadar ısı depolamayı planlıyor.
Bu yer altı ısı saklama teknolojisinin alt yapı ömrü de hayli uzun. Varsayımı olarak 100 yıllık bir ömür biçiliyor. Natürel bu bedel ucuza değişebilen kolay kolay yıpranan pompalar için değil harcanan sondaj ve döşenen borular için biçilen bir ömür.
Ülkemiz üzere sarsıntı bölgelerinde yer altı plakalar daha kırık olduğu için jeotermal ısı bulunduran kayalar epeyce fazla. Bu nedenle bu derinlikte bir kuyudan bir apartmanı kış dönemi boyunca ısıtmak mümkün. Bilhassa doğal gaz üzere ithal kaynaklardan kurtulup yer altı zenginliklerimizi kullanabiliriz ve belediyelerimizin çöp yakma tesislerinde kullanılmayan atık ısılar bu halde mahalleleri ısıtmak için kullanılabilir.
