The Use of Geothermal Energy Potential in Heating System in Fatsa, Ordu

Öz

Turkey has significant potential in terms of geothermal energy from renewable energy sources, given its geopolitical and geographical position. In this study, design of the system was carried out by drawing installation application projects for a Thermal Hotel located in Ilıca neighborhood of Fatsa district in Ordu province, in order to meet the hot water demand from showers using a geothermal heat pump. The primary objective of our study is to provide hot water for domestic use by selecting a suitable heat pump for a geothermal source with low temperature and flow rate. Due to the low flow rate of the geothermal source water in the selected facility, it was determined that the geothermal source cannot be directly used in the heat pump. Therefore, it was ensured that the pool water, which is used during the day in the thermal pools, is drained and stored outside the usage hours, aiming to utilize the waste water heat. In addition, an application project was prepared for meeting the hot water demand of the geothermal facility through a geothermal wastewater heat pump, and the current initial investment cost, energy consumption expenses, and project payback periods were evaluated economically by comparing them with other energy sources. It was observed that the heat pump has a 59% advantage compared to conventional fuel-oil heating in terms of fuel consumption. However, in terms of initial investment cost, it is higher compared to calculations made for conventional systems. When both fuel and energy costs are taken into account, it is estimated that the payback period will be approximately 4.69 years, and the high initial investment cost will become advantageous when combined with fuel costs.

Anahtar Kelimeler

• Geothermal energy
• Heat pump
• heat recovery
• project amortization period

Ordu İli Fatsa İlçesi Jeotermal Enerji Potansiyelinin Isıtma Sistemlerinde Kullanımı

Öz

Türkiye yenilenebilir enerji kaynaklarından jeotermal enerji açısından, jeopolitik ve coğrafi konumu itibari ile önemli bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, Ordu İli Fatsa İlçesi Ilıca mahallesinde bulunan, bir Termal Otel için jeotermal kaynaklı ısı pompası ile duşlardan olan sıcak su ihtiyacının karşılanması için tesisat uygulama projeleri çizilerek sistemin tasarımı yapılmıştır. Çalışmamızın öncelikli amacı, düşük sıcaklık ve debiye sahip jeotermal bir kaynak için uygun bir ısı pompası seçilerek kullanım sıcak suyunun temin edilmesidir. Örnek alınan tesis için jeotermal kaynak suyu debisinin düşük olması sebebi ile jeotermal kaynağın doğrudan ısı pompasında kullanılamayacağı tespit edilmiş olup, bu sebeple termal havuzlarda gün içerisinde kullanılan havuz suyunun kullanım saatleri dışında boşaltılıp depolanması sağlanmış ve böylelikle atık su ısısından faydalanılması amaçlanmıştır. Ayrıca, jeotermal tesise ait kullanım sıcak su ihtiyacının, jeotermal kaynaklı atık su ısı pompası vasıtasıyla karşılanabilmesi için bir uygulama projesi hazırlanmış, 2023 yılı güncel ilk yatırım maliyeti, enerji tüketim giderleri ile beraber proje amortisman süreleri diğer enerji kaynakları ile karşılaştırılması yapılarak ekonomik açıdan değerlendirilmesi yapılmıştır. Isı pompasının kalorifer yakıtı fuel-oil kullanımına göre % 59 avantajlı olduğu görülmüştür. İlk yatırım maliyeti açısından bakıldığında ise hesaplama yapılan klasik sistemlere göre yüksek olduğu görülmektedir. Yakıt ve enerji maliyetlerinin her ikisi beraber değerlendirildiğinde amortisman süresinin yaklaşık 4.69 yılda kendisini amorti edeceği, ilk yatırım maliyetinde öne çıkan yüksek fiyatın yakıt maliyeti ile beraber avantajlı duruma geçeceği görülmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Jeotermal enerji
• Isı pompası
• Isı geri kazanımı
• Proje amortisman süresi

Teşekkür

Bu çalışma, Doç.Dr. Mehmet Sami GÜLER danışmanlığında ve Dr.Öğr.Üyesi İlhan Volkan ÖNER ikinci danışmanlığında, Tuncay ŞAHİN tarafından tamamlanan "Ordu İli Fatsa İlçesi Jeotermal Enerji Potansiyelinin Isıtma Sistemlerinde Kullanımı" başlıklı yüksek lisans tezinden üretilmiştir (Tez No. 595712).

Kaynakça

1. Akkuş, İ. ve Alan, H. (2016). Türkiye'nin jeotermal kaynakları, projeksiyonlar, sorunlar ve öneriler raporu. TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası Yayınları. https://www.jmo.org.tr/genel/bizden_detay.php?kod=8581&tipi=58&sube=0
2. Akkuş, İ., Akıllı, H. ve Ceyhan, S. (2005). Türkiye jeotermal kaynakları envanteri. Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü.
3. Altaş, S. (2010). Kızılcahamam jeotermal merkezi ısıtma sistemi ile klasik merkezi ısıtma sisteminin karşılaştırılması. [Yüksek lisans tezi]. Gazi Üniversitesi.
4. Anonim, (2019). Isı pompası nedir? Isı pompası nasıl çalışır? https://www.tesisat.org/isi-pompasi-nedir-isi-pompasi-nasil-calisir.html adresinden 16 Mart 2021 tarihinde alınmıştır.
5. Çentez, M., (2011, 11 Nisan). Yer altından gelen enerji: Jeotermal. http://www.elektrikport.com:/sektor-rehberi/yer-altindangelen-enerjijeotermal/2856#ad-image-0 adresinden 16 Mart 2021 tarihinde alınmıştır.
6. Demiral, D., Yenice Y. E. ve Balta, M. T. (2010). Jeotermal kaynaklı ısı pompasının hidronik ısıtma sistemlerine entegresi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi , 26 (2) , 112-124 . https://dergipark.org.tr/tr/pub/erciyesfen/issue/25574/269777
7. Enerji Kentleri Birliği, (2022). Türkiye jeotermal kentsel ısıtma verileri. http://ekb.gov.tr/Icerik-217-JeotermalEnerji adresinden 16 Mart 2021 tarihinde alınmıştır.
8. Gültekin, F., Temizel H.E. ve Ersoy F.A., (2015, Kasım 4-6). Sarmaşık (Fatsa-Ordu) jeotermal sularının hidrojeokimyası [Sözlü sunum]. 3 üncü Jeotermal Kaynaklar Sempozyumu ve Sergisi, TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası, Ankara.

9. JEÇGR, (1996). Madencilik özel ihtisas komisyonu endüstriyel hammaddeler alt komisyonu. Jeotermal enerji çalışma grubu raporu (Dpt. 2441, Öik. 497). T.C. Başbakanlık Devlet Planlama Teşkilatı Müsteşarlığı. https://www.emo.org.tr/ekler/02a35b1563d0db5_ek.pdf?tipi=38&turu=X&sube=0
10. Kılıç, M. Y., ve Adalı, S. (2021). Yeşil bir villanın tasarım maliyetinin klasik villa tasarım maliyetiyle karşılaştırılması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(2), 822-835. https://doi.org/10.29130/dubited.820515
11. Makine Mühendisleri Odası (2018). Sıhhi Tesisat Proje Hazırlama Esasları (Yayın No. 260/9).
12. Makine Mühendisleri Odası (2022). Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları (Yayın No. 352).
13. Miroslav V. K., Aleksandar S. A., Vaclav H.,Vladimir M. M. ve Melissa B. (2020). Shallow geothermal energy integration in district heating system: An example from Serbia. Renewable Energy, 147(2), 2791-2800. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.11.103
14. Öztürk, H. H., Yaşar B. ve Eren Ö., (2010, Ocak). Tarımda enerji kullanımı ve yenilenebilir enerji kaynakları [Sözlü sunum]. Türkiye Ziraat Mühendisliği VII. Teknik Kongresi, Ankara.
15. Self, S. J., Reddy, B. V. ve Rosen, M. A., (2013). Geothermal heat pump systems: Status review and comparison with other heating options. Applied Energy, 101, 341-348. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.01.048
16. Şahmerdan, O. (2020). Oylat jeotermal merkezi ısıtma sisteminin eşdeğer doğalgazlı merkezi ısıtma sistemiyle teknik ve mali açıdan karşılaştırılması ve termoekonomik analizi. [Yayımlanmamış yüksek lisans tezi]. Bursa Uludağ Üniversitesi.
17. Şahin, T., Güler, M. S. ve Öner, İ. V. (2019). Ordu ili Fatsa ilçesi jeotermal enerji potansiyelinin ısıtma sistemlerinde kullanımı [Yayımlanmamış yüksek lisans tezi]. Ordu Üniversitesi.
18. Şener, M. F., Baba, A., Uzelli, T., Akkuş, İ. ve Mertoğlu, O., (2022). Türkiye jeotermal kaynaklar strateji raporu. Maden ve Petrol İşleri Genel Müdürlüğü. https://mapeg.gov.tr/Home/Announcement/1424
19. Tangaç, Ö.F. ve Erzenoğlu Z. (1986). Fatsa (Sarmaşık) kaplıcası Ilıca-1 sıcak su sondajı kuyu bitirme raporu. MTA Enerji Hammadde Etüt ve Arama Dairesi Başkanlığı, Ankara.
20. Uluşahin, A., (2009, Haziran). Enerji gereksiniminde bazı gerçekler, jeotermal enerji ve yasal durum. V. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu [Sözlü Sunum]. Diyarbakır, Türkiye. https://www.emo.org.tr/ekler/ca1581359aabfb2_ek.pdf
21. Uzel, Ö. F. (1992). Ordu-Fatsa-Sarmaşık kaplıcası Ilıca-2 sıcak su sondajı kuyu bitirme raporu. MTA Enerji Hammadde Etüt ve Arama Dairesi Başkanlığı.
22. Yenal, O., Usman, N. ve Kanan, E., (1976). Türkiye maden suları. İstanbul Üniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Radyoloji ve Hidro-Klimatoloji Kürsüsü Kâğıt Basım İşleri A.Ş.