Türkiye zengin jeotermal alanlarında giderek artan sayıda ve derinliklerde doğal jeotermal kaynakları kullanma yolunda projeler geliştiriyor. Dünyadaki örneklerine bakıldığında Türkiye’de tetiklenmiş depremsellik olgusunun ortaya çıkması kaçınılmazdır. Bu bağlamda jeotermal elektrik üretim alanlarında mutlaka doğal depremsellik ve tetiklenmiş depremsellik kayıt ve değerlendirme uygulamalarının yapılması gerekiyor.
Jeotermal sözcüğü Jeo=Yer ve Termal=Isı sözcüklerinin birleşiminden oluşmuştur. Yerin içerisinde akan sıcaklığın gücü 42 milyon megavattır (Mw). Ortalama bir ütünün saatte 2000 w elektrik enerjisi harcadığını düşünürseniz yeraltındaki sıcaklık ortamının ne kadar önemli bir enerji kaynağı olduğu anlaşılır. Yer içerisindeki sıcaklık kaynağının milyarlarca yıl kalmayı sürdüreceğini söylersek, insan için sınırsız bir enerji kaynağına sahip olduğumuz söylenebilir. Jeotermal enerji kaynağından enerji üretme süreci diğer enerji kaynaklarına göre daha temiz olarak tanımlanır ve “yenilenebilir enerji” olarak sınıflandırılır.
Yeraltında ısınmış sular bulundukları ortamda yüksek basınç altındadır. Jeotermal suların bir bölümü yer kabuğunun ince olduğu veya çatlak, kırık ve fay gibi yerlerden kendi basıncıyla yeryüzüne sıcak su veya basınçlı buhar olarak çıkabilmekte, ancak derin haznelerdeki jeotermal kaynaklara ise sondaj yapılarak ulaşılmaktadır. Jeotermal sahalar sıcaklık durumuna göre üç sınıfa ayrılır: 1) düşük sıcaklıklı sahalar (20-70 derece), 2) orta sıcaklıklı sahalar (70-150 derece) ve 3) yüksek sıcaklıklı sahalar (150 dereceden daha yüksek).
Jeotermal kaynaklar merkezi ısıtma-soğutmada, seracılıkta, elektrik enerjisi üretiminde, endüstriyel amaçlı kullanımlarda, karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen gibi kimyasal maddelerin ve minerallerin üretiminde, termal turizmde ve kaplıca amaçlı kullanımda, kültür balıkçılığında ve mineraller içeren içme suyu üretimi gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Jeotermal kaynak sistemleri yeraltından ısı transferi türüne, kaynak sıcaklığına, jeolojik ve jeofiziksel yapıya bağlı olarak şöyle sınıflandırılır:
1) Tortul kayaçlardaki jeotermal sistem: Geçirgenliği fazla olan derin tortul (sedimanter) kayaçların bulunduğu ve sıcaklık artışının kilometrede 30 ve daha fazla derece artışa denk geldiği birçok havzanın altında bulunan jeotermal kaynaklardır ve dünyada yaygın olarak görülür.
2) Volkanik alanlardaki jeotermal sistem: Yeraltındaki sıcak lavların ve malzemenin yeryüzüne yakın bulunduğu volkanik alanlardaki çatlaklardan gelen sıcak su kaynaklardır.
3) Canlı tektonik alanlardaki jeotermal sistem: Yerkabuğunun tektonik olarak etkin olan bölgelerinde derine inen kırıkların içerisinde konveksiyonla ısınan suyun yarattığı kaynaklardır.
4) Yer basınçlı jeotermal sistem: Yerin derinliklerinde doğal basınç altındaki gaz ve petrol yataklarında sıkışan ve ısınan su kaynaklarıdır.
5) Geliştirilmiş jeotermal sistem (EGS): Sıcak kuru kaya (hot dry rock) veya çatlatılmış sıcak kaya (hot fractured rock) yöntemi olarak da adlandırılan bu jeotermal kaynak sistemi derin yeraltında su bulundurmayan ancak çok sıcak (100 derece santigraddan fazla) ve oldukça sertleşmiş (kristalize olmuş) kayaları mühendislik girişimiyle çatlatarak/kırarak ve içerisine yeryüzünden suyu basıp ısıtarak oluşturulan sıcak su kaynaklarıdır. Bu uygulamaya “petrotermal sistem” adı da verilir.
Yukarıdaki ilk dört maddede açıklanan jeotermal kaynak türleri yeraltında doğal olarak bulunan ve yeryüzüne kaynak olarak çıkabilen veya geleneksel (konvansiyonel) sondaj yoluyla yeryüzüne alınan sıcak su ve buhar kaynaklarıdır. Beşinci sıradaki geliştirilmiş jeotermal kaynak ise yeraltının derinliklerindeki, sıcak kuru kayalar içerisinde yaratılan çatlaklarda ısıtılan suyun yeryüzüne sondajla çıkarılması ile elde edilir.
Dünyada jeotermal enerji ve elektrik üretiminde kullanımı
100 Mw’dan daha fazla jeotermal enerjiyi doğrudan kullanan ülke sayısı son 30 yıl içerisinde 3 kat artarak 11’den 36’ya yükselmiştir. Jeotermal enerjinin doğrudan kullanım dağılımı günümüzde ortalama olarak %70,9 elektrik, % 12,92 banyo ve yüzme, % 10,93 merkezi ısıtma, % 2,59 seracılık, % 0,89 endüstriyel kullanım, % 0,98 su ürünleri havuzu ısıtması, % 0,23 tarımsal kurutma, % 0,44 kar eritme ve soğutma, % 0,11 diğer kullanımlar şeklindedir.
Dünyanın jeotermal üretiminin % 71’i elektrik enerjisi olarak kullanılmaktadır. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi Ocak 2016 tarihi itibariyle dünyada 24 ülkede 13,3 Gigavat (GW) düzeyine ulaşmıştır. Jeotermal enerji yatırımlarıyla ilgili bazı ekonomik, teknik ve idari sorunlar nedeniyle elektrik üretimi artışı diğer enerji sektörlerindeki gibi hızlı olamamaktadır. Yapılan değerlendirmeler sonucu jeotermal enerji yoluyla elektrik üretiminin 2021 yılı itibariyle 18,4 GW düzeyine erişmesi beklenmektedir. Birleşmiş Milletler ve IRENA’ya (Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı) göre (1) jeotermal kaynaklı elektrik üretiminde kurulu gücün 2030 yılında bugünkünün en az beş katına, ısıtmada ise iki katına çıkacağı öngörülmektedir.
Çin, Amerika, İsveç, Türkiye ve Almanya jeotermal enerji üretiminde doğrudan kullanım kurulu kapasitesinin büyüklüğüne göre ilk beş ülkedir. Toplam 46,620 MWt kapasiteye sahip bu beş ülke, dünya kapasitesinin % 66,28’ini oluşturmaktadırlar. Bunun doğal sonucu olarak bu beş ülke, yıllık enerji kullanımında dünya kullanımının % 63,6’sını kapsamaktadır. (2)
Türkiye’de elektrik üretiminde jeotermal kaynak kullanımı
Alp-Himalaya aktif jeoloji ve tektonik kuşağı üzerinde yer alan Türkiye, dünya ülkeleri arasında jeotermal açıdan potansiyeli yüksek bir konumdadır. Ülkemizdeki çalışmalar sonucu, ekonomik ölçekte faydalı olabilecek 225’ten fazla jeotermal alan belirlenmiş ve 20 ile 287 oC arasında değişen sıcaklıklarda yaklaşık 2000 sıcak ve maden suyu kaynağı (kaynak ve kuyu) belgelenmiştir. Şimdiye kadar Türkiye’de yaklaşık 1200 adet jeotermal keşif, üretim ve reenjeksiyon (geriye basım) kuyusu açılmıştır. (2)
Ülkemizin jeotermal potansiyeli tahmini olarak olarak 31.500 MWt olup üretim potansiyeli oluşturan alanların % 78’i Batı Anadolu’da, % 9’u İç Anadolu’da, % 7’si Marmara Bölgesinde, % 5’i Doğu Anadolu’da ve % 1’i diğer bölgelerde yer almaktadır. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı’na göre jeotermal kaynaklarımızın % 90’ı düşük ve orta sıcaklıklıdır. Jeotermal kaynaklarımızın % 10’u elektrik üretimi için kullanılabilir durumdadır. 2017 yılında, ülkemiz toplam jeotermal ısı kapasitesi (görünür ısı miktarı) ise 15.500 MWt’e ulaşmıştır. (3)
2017 yılı sonu itibariyle, YEKDEM (4) verilerine göre elektrik üretiminde bulunan 1064 MW’lık kurulu güce sahip Jeotermal Enerji Santrali (JES) listesi ve kurulu güç grafiği Şekil 1’de verilmiştir. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi 2017 yılında 5970 GWh olarak gerçekleşmiş olup elektrik üretimimizin % 2,02’si jeotermal kaynaklardan elde edilmiştir.
Yeraltına yapılan endüstriyel müdahaleler tetiklenmiş/uyarılmış depremler yaratıyor
Deprem üreten kaynaklar, doğal ve insan kaynaklı deprem kaynakları olarak iki ana başlık altında toplanır.
Doğal kökenli sismik kaynaklar içerisinde en etkilisi kıta hareketleri nedeniyle yer kabuğunun kırılması sonucu oluşan kırık ve fayların yarattığı doğal depremlerdir. Bu tür depremlere literatürde tektonik depremler denir. Genellikle önemli hasar ve kayıplara neden olan kuvvetli depremler tektonik depremlerdir. Bunun yanı sıra volkanlar, gel-git, büyük çaplı kar ve buz yüklenmesi, ağır yağmur, hava basıncı değişimi, yeraltındaki büyük mağaraların çökmesi gibi doğal olaylar küçük de olsa doğal kaynaklı depremler yaratabilir
Deprembilimde gelişen gözlem teknikleri ile birçok endüstriyel girişimler sonucu tetiklenmiş depremsellik oluşumları kaydedilmektedir (Şekil 2). Yeryüzünde ve yeraltı kaynaklarına yönelik endüstriyel girişimler, örneğin büyük barajlarda su seviyesi değişiminin yarattığı yük değişimi, patlatmalar, derin maden kazıları, jeotermal enerji üretimi, petrol ve doğal gaz üretimi, yeraltına atık depolama gibi işler sırasında çok sayıda ufak depremler tetiklenebilmektedir. (5, 6, 7, 8)
Yeraltı kaynakları için yapılan endüstriyel girişimler yeraltındaki kayaların ve fay gibi kırıklı zonların içerisindeki sıvının gözenek basıncı artınca uyarılmış depremselliğin arttığı 1920’lerden beri bilinmektedir. Bugüne kadar gözlenmiş ve literatüre geçmiş tetiklenmiş deprem olaylarının sayısı 730 civarındadır. (7)
Endüstriyel girişimlerle yeraltında gözenek basıncı nasıl artar? Bunun iki nedeni vardır: a) Örneğin baraj veya yeraltına atık sıvı ve gaz depolama gibi aşırı yüklemeler kayaların gözenek hacmini küçültür ve böylece gözeneklerin içerisindeki sıvı basıncı artar ve çatlaklara sızarak çatlak yüzeylerindeki sürtünme kuvvetini azaltır. b) Yeraltı kaynaklarına yönelik girişimler nedeniyle yeraltına basılan sıvı, kayaçların ve kırıkların içerisine sızar ve gözenek basıncını artırır. Tetiklenmiş depremselliğin artış niteliği ve zamanlaması yeraltına basılan sıvının sızma hızı, kayanın geçirgenliği ve ortamın sıvının basıldığı yere olan uzaklığına bağlıdır. Örneğin barajlarda biriken suyun birkaç kilometre derinliklere kadar sızması ve gözenek basıncını arttırması yıllar sürebilir. Yeraltındaki kırık, fay ve çatlaklara büyük miktarda sıvının girmesi durumunda bu kırıklar/faylar çevresindeki doğal dengede olan üç farklı gerilme (stres) dengesini bozar ve faylar harekete geçerek çoğunluğu küçük olan tetiklenmiş/uyarılmış ve bazen hasar yapan depremler yaratır.
Jeotermal üretim etkinlikleri deprem tetikliyor mu?
Jeotermal kaynaklardan elde edilen büyük miktarlarda sıcak su ve buhar çeşitli amaçlar için kullanıldıktan sonra başka sondajlar aracılığı ile yeraltına basılır (reinjection). Elektrik enerjisi üretimi veya çok yoğun endüstriyel kullanımlardan dolayı yeraltından büyük miktarda çekilen ve kullanıldıktan sonra tekrar yeraltına basılan suların yeraltında ısıl değişimler yaratması, doğal basınç kayıpları ve gözenek basıncı değişimleri gibi nedenlerden dolayı jeotermal alan ve çevresinde yeraltının doğal gerilim dengeleri değişir. Fay veya kırık alanlarındaki bu gerilme alanı değişimleri çoğu küçük deprem olmak üzere bazen kuvvetli ve hatta hasar yapıcı tetiklenmiş deprem etkinliğine yol açmaktadır (9).
Konvansiyonel jeotermal üretim ve tetiklenmiş depremsellik
Hidrotermal kökenli konvansiyonel jeotermal alanlarda enerji üretim sürecinde oluşan tetiklenmiş depremsellikle ilgili bilimsel literatüre geçmiş altı olay bilinmektedir. Bunlar Meksika, İzlanda, İtalya ABD ve Kenya’dadır. Türkiye’de jeotermal kaynakları geleneksel yoldan kullanma yanı sıra giderek artan derinliklerden alınan jeotermal kaynaklarla elektrik üretim tesisleri kurulmaktadır. Ülkemizde sayıları, sondaj derinlikleri ve yeraltından çekilen jeotermal su/buhar kapasiteleri giderek artan jeotermal elektrik santrallerinin bulunduğu alanlarda tetiklenmiş depremsellik ile ilgili ne tür araştırmalar yapılmakta olduğuna ve ilgili bölgelerde ne tür depremleri tetiklediği ile ilgili henüz bilimsel bir rapora erişme olanağımız olamamıştır. Birkaç sempozyum bildirisinde bu konuyla ilgili bazı bilgilere rastlanmış olmakla birlikte ayrıntılı bir bilgiye ve makaleye ulaşılamamıştır. (10) Bu konuyla ilgili görüşlerim makalemin ileri bölümlerinde yer alacaktır.
Kullanılan jeotermal suyun geri basılması: Tüketimi artan ve soğuyan geleneksel jeotermal sular kaynak bölgesine başka sondaj kuyularından tekrar yeraltına basılır. Doğanın normal yollardan verdiğinden daha fazla çekilen sıcak su/buhar bir zaman sonra rezervuarın basıncını düşürür ve haznedeki gerilme alanı değişir. Bunu dengelemek için kullanılan su tekrar basıldığında ve bu işlemde kullanılan kapasite artırıldığında tetiklenmiş depremsellik ortaya çıkar. Yapılan son araştırmalar tetiklenmiş depremselliği en fazla etkileyen işlemin jeotermal suyun çekilmesi değil daha çok yeniden yeraltına basılması ile ilgili olduğunu göstermiştir. (11, 12) ABD’deki Geysers jeotermal sahasında 150 yıldır buhar ağırlıklı sıcak su çıkar ve bunun bir bölümü elektrik üretimi için kullanılır. Kullanılan suyun yeraltına basılması sonrası depremsellik artmaktadır. Özellikle son 50 yıldır gelişen tekniklerle alınan kayıtlara göre kullanılan sıcak suyun tekrar yeraltına basılması sırasında depremselliğin arttığı (Şekil 3) daha belirgin şekilde izlenebilmektedir.
Santa Rosa Geysers Su Basma Projesinde günde 41 milyon litre su yeraltına basılmaktadır ve bu değer çok büyüktür. 1987 yılında saniyede 3500 kilo buhar çekilmiş ve 1800 MW elektrik üretilmiş, dolayısıyla büyük miktarlarda su yeraltına basılmıştır. Amerikan Jeoloji Kurumu (USGS) Geysers bölgesinde her yıl 10.000’den fazla tetiklenmiş deprem kaydetmektedir. Büyüklüğü 2 civarında depremlerin yıllık sayısı 200-300 arasındadır. Bu bölgeyle ilgili olarak USGS arşivlerinde kayıtlı 250.000’den fazla tetiklenmiş deprem bilgisi vardır. (13)
ABD’de 1979 yılında 6.6 büyüklüğündeki Imperial Vadisi depremi ve 1987 yılında Cerro Prieto jeotermal sahasında olan 6.1 ve 5.4 büyüklüğündeki depremlerin 1500-3000 metre derinliklerden 250-350 derece santigrad sıcaklıkta çekilen buhar ve suyun boşalttığı yeraltı ortamında gözenek basıncının aşırı düşmesi sonucu olduğu öne sürülmüştür. (3) Bu sahada 1973-1996 yılları arasında bir kilometre küp hacimde (1 milyar ton) sıcak su yeraltından çekilmiş, kullanılmış ve tekrar yeraltına basılmıştır.
Geleneksel jeotermal sahalarda giderek artan elektrik üretim etkinliklerinin yarattığı alan oturması, çökmeler ve tetiklenmiş deprem olaylarının sayısı da çoğalmaktadır. Sahalardaki oturma değeri bazı yerlerde yılda 5 cm’e ulaşmaktadır.
Geliştirilmiş Jeotermal Sistem (EGS) ve tetiklenmiş depremsellik
Geçmiş yıllarda jeotermal alanlarda yüzeye yakın veya kendi basıncıyla yeryüzüne çıkan geleneksel hidrotermal kaynaklar yaygın ve etkili bir şekilde kullanılmıştır. Bu kaynakların kapasiteleri ve debileri elektrik üretimi veya diğer endüstriyel girişimler için sınırlıdır. Bunun yerine derinlerde saptanan doğal jeotermal rezervuarlar veya ‘sıcak kuru/sert kaya’ delinerek ve içerisine yüksek basınçlı su basıp ısıttıktan sonra kullanmak çok daha büyük elektrik üretim kapasitesi yaratmaktadır. Yeraltındaki sıcak ortam bir ısı pompası gibi kullanılır. Gelişmiş Jeotermal Sistem (EGS) olarak adlandırılan bu uygulama biçimi günümüzde giderek gelişmekte ve yaygınlaşmaktadır.
EGS’nin ‘sıcak kuru/sert kaya’ yönteminde, sıcaklıkların 100° C’den yüksek olduğu gözeneksiz kaya katmanına en az 3000metre derinlikte bir sondaj kuyusu açmayı, bu kuyudan yeraltına yüksek basınçta su basmayı içerir (Şekil 4). Yüksek su basıncıyla çatlayan ve gözenekliği artan ortam içinde ısınan su yüksek sıcaklıklarda yeryüzüne alınır ve buhar ve sıcak su yoluyla türbinlerde elektrik üretilir. Bir kübik kilometreden daha büyük bir geçirgen kaya haznesi oluşturduktan sonra, çatlatılmış ortam boyunca sıvılar dolaştırılarak kaya kütlesinden sıcak suyu çıkarmak için ek sondajlar açılır. EGS yoluyla üretim olarak adlandırılan bu endüstriyel etkinlik sürerken çatlatılan ve geçirgenliği artan yeraltında doğal gerilme dengeleri bozulduğu ve gözenek basıncı arttığı için çok sayıda ufak depremler tetiklenir. Üretim ortamının jeolojik ve jeofiziksel özelliklerine bağlı olarak tetiklenen depremlerin sayısı ve büyüklükleri değişir. Bu yöntemle çok sayıda JES işletilen ülkelerde, özellikle depremselliği yüksek yerlerde oluşan hasar yapıcı ve rahatsız edici depremler nedeniyle bu konu giderek teknik ve bürokratik sorunlar yaratmaktadır.
EGS tekniği kuramsal olarak neredeyse sınırsız kaynağı kullanarak büyük miktarda alternatif elektrik enerji üretme kapasitesine sahiptir. 2006’da ABD Cambridge’deki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) bir uzmanlar paneli, EGS’nin 2050 yılına kadar ABD’de 100.000 megawatt elektrik sağlayabileceğini (ulusal kapasitenin yaklaşık % 10’u) tahmin etmiştir (9). Yöntemin dezavantajlarından biri, tetiklenmiş depremlere neden olmasıdır. Yüzeyde duyulabilecek, hatta yapılara hasar verebilecek mikro-depremler tetiklenmektedir. Ayrıca yeraltına basılan yüksek miktarda sıvının bölgedeki etkin fayları zamanından önce harekete geçirerek daha büyük depremlere neden olabileceği tartışılmaktadır.
Jeotermal üretim ve tetiklenmiş deprem etkinliği üzerine birkaç örnek
Soultz-sous-Forêts (Fransa), Basel (İsviçre), Berlin (El Salvador), Gross Schönebeck (Almanya), Groningen (Hollanda), İzlanda, Kaliforniya Gayzer alanları (ABD) ve Cooper Havzası (Avusturalya) EGS projelerinde tetiklenmiş binlerce küçük deprem yanı sıra çevresindeki yerleşim alanlarında hasar yapan depremler de oluşmuştur. Son yıllarda artan şikâyetler ve hasar nedeniyle Avrupa ve ABD’de EGS enerji üretimine yönelik izleme (monitoring), denetleme ve gerekirse üretimi durdurma veya azaltmaya yönelik çok sayıda araştırmalar yapılmaya başlanmış ve yönergeler hazırlanmıştır. Üretim alanında depremsellik özel olarak kurulan deprem kayıt ağlarıyla 7/24 izlenmekte, deprem artışında ikaz verilerek üretim azaltılmakta hatta durdurulmaktadır. Bu yöntemin adı “trafik ikaz ışığı” yöntemidir.
Fransa Soultz-sous-Forets olayı: İlk modern EGS projesi 1987’de Fransa’da Soultz-sous-Forets bölgesinde uygulanmıştır. Bölgede yeraltındaki granit tabakası içerisine üç tane 5000 metre derinlikte sondaj kuyusu açılmıştır. (15) Kuyunun birine 2000 yılında 13 MPa basınç ve saniyede 30-50 litre akış hızı ile 23.000 ton su basılmıştır. Diğer iki kuyuya da benzer oranlarda su basılmış ve 2010 yılında dünyada ilk kez olmak üzere 1,5 Mw’lık elektrik enerjisi üretilmiştir. Ancak bu işlemler sırasında günde sayısı 8000’e varan, toplamda 114.000 adet tetiklenmiş deprem olmuştur. Bu deneme sırasında depremler bölgedeki halkta rahatsızlıklara neden olmuştur.
İsviçre Basel olayı: 1996 yılında İsviçre Basel kentinde GeoPower Basel (GPB) şirketi tarafından bir EGS projesi olan “Derin Isı Madenciliği Projesi” başlatıldı. (14) Projeye göre yeraltında sıcak kaya olarak adlandırılan granit tabaka içerisine ısıtılmak için su basılacak ve yeryüzüne alınıp elektrik üretimi için kullanılacaktı. Sondaj kuyusu 5 km derinliğe kadar delindi ve çevresine 6 tanesi kuyu içerisinde olmak üzere 30 adet deprem kayıtçısı yerleştirildi. 2 Aralık 2006’da artan su basıncı uygulamasıyla kuyudan derinlere 11.570 metreküp (ton) su basılmaya başlandı. Beklendiği gibi binlerce tetiklenmiş mikro-deprem kaydedildi. Artan ve yüzeyde hissedilen tetiklenmiş deprem etkinliği nedeniyle, yeraltına su basma işlemi 8 Aralık’ta durduruldu. Birkaç saat sonra 3.4 büyüklüğünde bir deprem olunca ve yerel halk sallanınca halkta korku ve öfke oluştu. Bu durum uluslararası medyanın dikkatini çekti. Su basma işlemi durdurulduktan sonra tetiklenmiş depremsellik azalmaya başladı ve iki ay içerisinde büyüklüğü 3.0’den fazla üç tane daha deprem oldu. GPB, 9 Aralık’ta yapılan basın açıklamasında, projenin ürettiği depremlerin beklenenden daha büyük olduğunu söyleyerek üzüntüsünü açıkladı. Hafif hasar alan birçok ev sahibi tarafından tazminat davaları açıldı ve GPB’nin ödediği tazminatlar 9 milyon doları aştı. Kuyular kapatıldı ve proje terk edildi. Olaydan sonra iki yıl geçmesine rağmen kuyulardaki deprem kayıtçıları zaman zaman küçük deprem etkinlikleri kaydetmeyi sürdürdü.
Büyük Menderes Havzası (Graben) jeotermal kuşağında depremsellik ve jeotermal elektrik santralleri ilişkisi
Aydın ve Denizli illerinin alanı içerisinde bulunan ve doğu-batı doğrultusunda uzanan Büyük Menderes Havzası son 15 milyon yıllık jeolojik süreçte oluşan bir yerkabuğu genişleme ve çöküntü (graben) alanıdır. Batı Anadolu’nun en büyük akarsuyu olan Büyük Menderes Nehri bu çöküntü alanı boyunca akar. Büyük Menderes Havzası tektonik hareketler nedeniyle K-G yönünde genişlemekte olup, doğu-batı yönünde yaklaşık 170 km uzunlukta 3-30 km arasında değişen genişliktedir (Şekil 5). Havzanın K-G yönünde genişleme hızı ortalama yılda 3-4 cm arasındadır. (16) Bu genişlemenin büyük bir bölümü havzayı çeşitli yönlerde kesen ve birçok deprem üreten aktif normal faylar üzerindeki kayma ile karşılanmaktadır. (17)
Depremsellik özelliklerini incelediğimiz alan Büyük Menderes Havzası içerisindeki jeotermal elektrik santrallerinin bulunduğu alanı kapsar. İncelediğimiz bu alan 37.76-38.04 derece kuzey enlemleri ile 27.35-29.00 derece doğu boylamları arasında kalmaktadır (Şekil 5). Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (19) kaynaklarına göre Büyük Menderes Havzası tarihsel dönem (1900 yılı öncesi) ve aletsel kayıt döneminde (1900 yılı sonrası) hasar ve can kaybına neden olmuş depremler bakımından depremselliği yüksek bir alandır. Bu alanda tarihsel dönemde yıkıcı nitelikte MÖ 26 (Aydın), 23.02.1653 (Aydın), 19.08.1895 (Aydın) ve 20.09.1899 (Uşak, Aydın, Denizli) yılında depremler olmuş, bunların hasar şiddetleri 9 olarak verilmiştir.
9 hasar şiddeti, deprem merkezinde ortalama 6.5-7.0 büyüklükteki depremlere karşılık gelir. Tarihsel dönemlerde deprem kayıt cihazları olmadığından daha küçük birçok deprem kayıt dışı kalmıştır. Dolayısıyla deprem verisi tamlığı açısından en güvenilir zaman aralığı 1900 yılı sonrası aletsel kayıt dönemidir. Bu dönemde de ancak 1950 sonrası büyüklüğü 4.0 ve daha fazla olan depremler tamlık ölçütünü sağlayabilmektedir. Şekil 6’da Büyük Menderes Havzası’nda 1901-2017 yılları arasında olmuş tüm depremleri (üst şekil) ve büyüklüğü 4.0 ve daha fazla olan depremlerin dış merkez dağılımları verilmiştir. Aynı depremlerin büyüklük ve kümülatif deprem enerjisinin zamanla değişimi Şekil 7’de görülmektedir. Grafikte belirtilen 1974 tarihi, havzada kurulan ilk jeotermal elektrik santralinin zamanını işaret eder.
2017 tarihi itibariyle Türkiye’nin jeotermal kaynaklı elektrik enerjisi kurulu gücünün % 80’i Büyük Menderes Havzası’nda Söke-Aydın’dan Denizli- Sarayköy’e kadar olan bölgede kurulan elektrik santralleri tarafından üretilmektedir. Aydın-Denizli arasındaki bu havzada elektrik üretimi yapan jeotermal elektrik santrallerinin kurulu gücü değişimi grafiği Şekil 8’de tarihsel sıraya göre çizilmiştir. Grafiğe göre bölgede kurulu güç 2013 yılından sonra üstel olarak artmaya başlamış, 2017 yılı itibariyle 870 MWe kurulu güce erişmiştir.
Şekil 6’da gösterilen tüm depremlerin dış merkez dağılımlarını incelediğimizde Aydın’ın doğusuyla Nazilli’nin batısında kalan bölümde aletsel dönem depremselliğinin daha az olduğunu görmekteyiz. Bu depremlerin büyüklükleri ve açığa çıkardıkları sismik enerjinin kümülatif dağılımlarının zaman içerisinde etkinliğini incelediğimizde ise (Şekil 7a,b) 1970 sonrası bölgede büyüklüğü 4.5’tan küçük deprem sayısının hızla arttığı anlaşılmaktadır. Bu değişim nedenin iki farklı açıklaması yapılabilir. Birinci neden bölgedeki yakın deprem istasyon sayısının azlığı ve azimutal dağılımındaki yetersizlikler nedeniyle küçük depremlerin kayıt dışı kalması, ikincisi neden ise 1970’lerde kurulmaya başlayan ve sayısı giderek artan jeotermal elektrik santrallerinin tetiklediği küçük deprem etkinliği olabilir. Bu değerlendirmeleri daha somut verilerle desteklemek için jeotermal elektrik santrallerinin yakın çevresinde 7/24 deprem istasyonları çalıştırmak gerekiyor.
Grafiklerde ortaya çıkan durumu açıklamak üzere havzanın çevresindeki deprem istasyon sayısının aynı zaman aralığında değişimini incelediğimizde Büyük Menderes Havzası’ndaki küçük depremleri algılama uzaklığındaki deprem istasyonlarının sayısının 2000 yılından sonra artmaya başladığını görmekteyiz. Ancak o tarihten önce de havzada büyüklüğü 2.6-2.8 olan depremlerin kaydedildiği gözlenmektedir (Şekil 7a, b). Ayrıca 2011 yılından sonra bölgedeki deprem istasyon sayısının artmamasına rağmen küçük depremlerin sayısının artmayı sürdürmesi de uyarılmış deprem etkinliğinin bir göstergesi olarak yorumlanabilir. Dikkat çekici diğer bir özellik 1980 sonrası büyüklüğü 4.5 ve daha büyük depremlerin sayısı azalırken, 4.5’dan küçük depremlerin sayısının hızla artmasıdır. Bu değişimi yaratan etkinin sayısı ve üretim kapasitesi hızla artan jeotermal elektrik santralleri olduğunu savunuyorum (Şekil 8). Bu ilişki yalnızca Türkiye’ye özgü bir durum olmayıp jeotermal üretim sahalarında bu tür tetiklenmiş/uyarılmış depremsellik oluşumu dünyanın birçok yerinde gözlenmekte ve konuyla ilgili çok sayıda bilimsel araştırmalar yapılmakta ve gerektiğinde yakın yerleşimlerde güvenlik önlemleri alınmaktadır. Diğer yandan jeotermal üretim etkinlikleri sırasında oluşan depremsellik oluşumları üç boyutlu tekniklerle incelenerek jeotermal kaynağın fiziksel yapısı ve jeotermal potansiyeli hakkında ayrıntılı bilgiler de edinilmektedir.
Sonuç ve öneriler
Türkiye zengin jeotermal alanlarında giderek artan sayıda ve derinliklerde doğal jeotermal kaynakları kullanma yolunda projeler geliştirmektedir. Dünyadaki örneklerine bakıldığında Türkiye’de sayısı ve kurulu gücü giderek artan jeotermal kaynaklı elektrik üretim alanlarında tetiklenmiş depremsellik olgusunun ortaya çıkması kaçınılmazdır. Bu bağlamda jeotermal elektrik üretim alanlarında mutlaka doğal depremsellik ve tetiklenmiş depremsellik kayıt ve değerlendirme uygulamalarının yapılması gerekiyor. Dünyadaki jeotermal üretim yüzdesi içerisinde üst sıralarda bulunan ülkemizde doğal ve tetiklenmiş deprem ayrımının yapılması, incelenmesi ve literatüre geçirilmesi konusunda üniversitelerimizin ve ilgili kurumlarımızın jeofizik, sismoloji, jeoloji ve sondaj uzmanları bu konuya daha fazla ilgi duymalıdır.
Jeotermal elektrik santrallerinin yoğunlaştığı alanlarda deprem istasyon sayısının arttırılması gerekir. Farklı firmalarca 35 civarında jeotermal elektrik santrali kurulan Büyük Menderes Havzası’nda (Söke-Denizli arası) firmaların bir konsorsiyum yoluyla deprem izleme ağı kurdurmaları ve veri analizleri yapmaları gerekir. Bu tür çalışmaların ilgili jeotermal elektrik üretim şirketleri tarafından zorunlu olarak yapılmasını sağlayacak mevzuat düzenlemesi gerekir.
Jeotermal üretim sahalarında oluşan depremselliğin üretim sondajları, kullanılmış suyun tekrar yeraltına basılması, doğal tektonik yükleme ve ısı kaybı gibi nedenlerden hangisiyle ilgili olduğu gibi birçok başlıkta araştırmalar jeofizikçi ve jeologları beklemektedir. Bugün birçok ülkede jeotermal üretim alanlarında deprem kayıt cihazları ile izlenen tetiklenmiş depremsellik dağılımı derinlerdeki sıcak kaya haznesinin uzanımı, kapasitesi ve hasar yapıcı deprem tetikleme durumu hakkında önemli bilgiler vermektedir.
Kaynaklar
1) IRENAhttp://www.irena.org/
2) Lund, J. W. &Boyd, T. L., 2015. Direct Utilization of GeothermalEnergy 2015 WorldwideReview, Proceedings World GeothermalCongress 2015 Melbourne, Australia, 19-25 April 2015.
3) http://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Jeotermal
4) YEKDEM,http://www.yegm.gov.tr/yenilenebilir/YEKDEM.aspx
5) Kundu, B., Vissa, N. K .&Gahalaut, V. K., 2015. Influence of anthropogenic groundwater unloading in Indo-Gangetic plains on the 25 April 2015 Mw 7.8 Gorkha, Nepal earthquake, Geophys. Res. Lett., 42, 10,607-10,613.
6) Eyidoğan, H., 2017. İnsanMarifetiyleDepremTetiklenirmi?,BilimveGelecek, Ağustos-Eylül, Ekim, Sayı 162-163-164.
7) Foulger, G. R., Wilson, M. P., Gluyas, J. G., Davies, R. J., & Julian, B. R., 2017. Global review of induced and triggered earthquakes. Earth-Science Reviews, submitted.
8) Wilson, M. P., Foulger, G. R., Gluyas, J. G., Davies, R. J., & Julian, B. R., 2017. The Human-Induced Earthquake Database, HiQuake. Department of Earth Sciences, Durham University, UK. Dataset. http://inducedearthquakes.org/reports/
9) Tester, J. W.vediğ., 2006. The future of geothermal energy, pp 372, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts.
10) Gürbüz, C., Serpen, Ü, Öngür, T., Aksoy, N. &Dinçer, Ç., 2011. Tracing reinjected water by seismic monitoring, Proceedings, Thirty-Sixth Workshop on Geothermal Reservoir Engineering, Stanford.
11) Stark, M. A., 1990. Imaging injected water in The Geysers reservoir using microearthquake data, GRC Transactions, 17, 1697-1704.
12) Majer, E. L., & Peterson, J. E., 2008. The impact of injection on seismicity at The Geysers, California geothermal field, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 44, 1079-1090.
13) Stark, M.A., Box Jr., W. T., Beall, J. J., Goyal, K.P. &Pingol, A.S., 2005. The Santa Rosa-Geysers Recharge Project, Geysers Geothermal Field, California. GRC Transactions, 29, 145-150.
14) Hirschberg, S., Wiemer, S. &Burgherr, P. (eds.), 2015. Energy from the earth: Deep geothermal as a resource for the future? TA-SWISS, Centre for Technology Assessment, vdfHochschulverlag AG an der ETH Zürich, Swiss Federal Institute of Technology.
15) Calo, M., Dorbath, C., &Frogneux, M., 2014. Injection tests at the EGS reservoir of Soultz- sous-Forets. Seismic response of the GPK4 stimulations, Geothermics, 52, 50-58.
16) Bozkurt, E.&Sözbilir, H. 2006. Evolution of the Large-scale Active Manisa Fault, Southwest Turkey: Implications on Fault Development and Regional Tectonics, Jeodinamica Acta, 19:6, 427-453, DOI: 10.3166/ga.19.427-453.
17) Eyidoğan& Jackson, 1985. A seismological study of normal faulting in the Demirci, Alaşehir and Gediz earthquakes of 1967-1970 in western Turkey: implications for the nature and geometry of deformation in the continental crust. Geop. J. Royal Astr. Soc. London 81, 569-607.
18) Kazancı, N., Gürbüz, A. &Boyraz, S., 2011. Büyük Menderes Nehri’nin Jeolojisi ve Evrimi, Türkiye Jeoloji Bülteni Cilt 54, Say 1-2, Nisan-Ağustos 2011
19) http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/zeqdb/
