GELENEKSEL VE YENİLEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI

Birincil enerji kaynakları kendi içinde yenilenebilir enerji kaynakları (güneş enerjisi,
rüzgâr, dalga enerjisi, jeotermal enerji ve hidrolik enerji) ve yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (bugün için enerji kaynaklarımızın %80’ini oluşturan kömür, ham petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar ve uranyum) olarak iki geniş gruba ayrılmaktadır. Ülkemizdeki enerji kaynaklarının %80’ini oluşturan yenilenebilir olmayan enerji kaynakları içinde doğal gaz, kül ve cüruf bırakmadan yanan, depolanma sorunu bulunmayan ve yanma sonucu havayı kirleten kükürt içerikli gazların emisyonuna sebep olmayan çevre dostu çok önemli bir enerji kaynağıdır.

Birincil enerji kaynakları kendi içinde yenilenebilir enerji kaynakları (güneş enerjisi, rüzgâr, dalga enerjisi, jeotermal enerji ve hidrolik enerji) ve yenilenebilir olmayan enerji kaynakları (bugün için enerji kaynaklarımızın %80’ini oluşturan kömür, ham petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar ve uranyum) olarak iki geniş gruba ayrılmaktadır.

İngiltere doğal gaz kullanımını ticaretleştiren ilk ülkedir. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin kullanılmaya başlaması ile birlikte dünyada hızla artan doğal gaz tüketimi, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir. ABD’de ise doğal gaz ilk defa 1625 yılında Erie Gölü’nde Amerikan yerlileri tarafından bulunmuş ve 1816’dan itibaren Baltimor’da sokakların aydınlatılmasında kullanılmıştır.

Ülkemizde doğal gaz iletiminde kullanılan başlıca ana akım hatları Rusya Federasyonu ile aramızdaki 847 km’lik Batı Hattı, 893 km’lik Rusya Federasyonu-Karadeniz Türkiye Mavi Akım Hattı ve 1490 km’lik Doğu Anadolu-İran İletim Hattı’dır. Bu ana hatlara ek olarak, Güney Kafkasya Gaz Boru Hattı; Azerbaycan’ın Şah Denizi sahasında üretilen gazı, Gürcistan üzerinden Türkiye’ye iletmeyi ve Erzurum’da BOTAŞ ağına bağladıktan sonra Avrupa’nın hızla artan gereksinimine yanıt vermeyi hedefleyen bir boru hattı projesidir.

İdeal gaz yasası düşük basınç değerlerinde kullanılabilen ve bazı temel varsayımlar içeren en yaygın hâl denklemlerinden biridir. İdeal gaz yasasının kapsadığı varsayımlar aşağıdaki gibidir:
1. Gaz moleküllerinin toplam hacmi, içinde bulundukları kabın hacmi yanında ihmal edilebilecek düzeydedir.
2. Gaz molekülleri arasındaki çekim ve/veya itme kuvvetleri ihmal edilmektedir.
3. Gaz moleküllerinin kendi aralarında çarpışmaları sonucunda enerji kaybetmedikleri varsayılmaktadır.

PV = NRT

Petrol endüstrisinde, yüksek basınç altındaki gazlar için en sık kullanılan hâl denklemi gerçek gaz yasası olarak isimlendirilmektedir. Gerçek gaz yasası, ideal gaz yasasına bir sıkıştırılabilme katsayısı (z) eklenerek elde edilmektedir: PV = zNRT

İlk olarak gazın sıkıştırılabilme katsayısını hesaplamak için ortalama bir basınç değeri hesaplayalım. Ortalama basınç ilk ve son basınçların ortalamasını alarak elde edilebilir:
P = (3+5)/2 = 4 atm

 eşitliği kullanılarak 

Stratigrafi (katmanbilim) tabakalı kayaların formasyonları, bileşimleri ve istiflenmeleri ile ilgili bir jeoloji dalıdır. Tektonik
yer kabuğuuğunun türlü yapıları ile buna neden olan olayları açıklayan bilim kolu, porozite katmanlardaki boşluk hacminin toplam katman hacmine oranı, permeabilite ise bir katman veya kayacın sıvı veya gaz cinsinden geçirgenliğini ifade eder.

İngiltere doğal gaz kullanımını ticaretleştiren ilk ülkedir. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin kullanılmaya başlaması ile birlikte dünyada hızla artan doğal gaz tüketimi, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir. ABD’de ise doğal gaz ilk defa 1625 yılında Erie Gölü’nde Amerikan yerlileri tarafından bulunmuş ve
1816’dan itibaren Baltimor’da sokakların aydınlatılmasında kullanılmıştır. İlk doğal gaz
kuyusu 1821 yılında Fredonia, New York’da açılmıştır. 1885 yılında, Robert Bunsen tarafından icat edilen ve oksijenle doğal gazı doğru oranlarda karıştırarak alev ve ısı elde edilmesini sağlayan Bunsen Beki sayesinde, doğal gaz evlerde de kullanılmaya başlanılmış ve kullanım alanları biraz daha genişlemiştir.

Şeyl türü formasyonlardan doğal gaz elde edilebilmesi için gerekli teknolojik bileşenler üç ana grupta toplanmaktadır:
Hidrolik çatlatma: Kaya formasyonları içine belirli özellikte sıvıları yüksek basınçla pompalayarak çatlaklar oluşturma işlemi 1940’lı yıllardan beri kullanılmaktadır.
Yatay sondaj: Petrol sanayi tarafından 1970’lerden beri kullanılmaktadır.
Sismik arama teknolojileri: Bilgi işlem teknolojilerinin gelişmesi ile birlikte uzaktan algılama, üç boyutlu yeraltı haritalarının çıkarılması gibi teknikler gelişmiş olsa da doğal gaz üretiminde eskiden beri var olan sismik çalışmalar hâlâ önemini korumaktadır.

Doğal gaz için kullanılan yeraltı ve yerüstü depolama teknikleri şu şekilde sıralanabilir:
• Boru hatlarında depolama
• Sıvılaştırılmıs doğal gaz (LNG) depolanması
• Yüksek basınçlı tanklarda depolama
• Yeraltında açılan boşluklarda depolama
• Akiferlerde depolama
• Terk edilmiş petrol ya da gaz rezervuarlarında depolama

Türkiye’de doğal gazın varlığı ilk olarak 1970’de Kırklareli Kumrular bölgesinde tespit edilmiş ve doğal gaz 1976’da Pınarhisar Çimento Fabrikası’nda kullanılmaya başlanmıştır.

2014 Yılında En Fazla Doğal Gaz Rezervine Sahip ilk 10 Ülke

10. Cezayir
9. Nijerya
8. Venezuella
7. BAE
6. Türkmenistan
5. S. Arabistan
4. ABD
3. Katar
2. İran
1. Rusya

Enerji kaynakları; birincil ve ikincil enerji kaynakları olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Birincil enerji kaynakları; odun, kömür, ham petrol, doğal gaz, uranyum, rüzgâr, hidrolik enerji ve güneş enerjisi gibi doğrudan tüketilebilen enerji kaynaklarıdır. İkincil enerji kaynakları ise birincil enerji kaynaklarından elde edilen “kullanılabilir” formdaki elektrik, benzin ve mazot gibi enerji kaynaklarıdır.

Doğal gaz, ne olduğu anlaşılmadan önce insanlara gizemli bir olay gibi görünmüştür. Yeraltındaki gaz sızıntılarının, şimşek çakması gibi doğal olaylar nedeniyle yanmaya başlaması pek çok medeniyet tarafından hayret ve şaşkınlık ile karşılanmış ve bu olaylar, yerin derinliklerinden bir işaret kabul edilerek pek çok batıl inancın kökeni olmuştur. Bu tip alevlerin en meşhur olanı antik Yunanistan’da Parnasus Dağı’nda (MÖ 1000 dolayları) bir çoban tarafından görülmüş ve bunun bir kehanet olduğu düşünülerek alevin oluştuğu yere bir mabet yapılmıştır. İngiltere doğal gaz kullanımını ticarileştiren ilk ülkedir. 1920’lerde boru hattı taşımacılığı yöntemlerinin kullanılmaya başlaması ile birlikte dünyada hızla artan doğal gaz tüketimi, özellikle II. Dünya Savaşı’ndan sonra sürekli olarak gelişmiştir. ABD’de ise doğal gaz ilk defa 1625 yılında Erie Gölü’nde Amerikan yerlileri tarafından bulunmuş ve 1816’dan itibaren Baltimor’da sokakların aydınlatılmasında kullanılmıştır. İlk doğal gaz kuyusu 1821 yılında Fredonia, New York’da açılmıştır. Sıcaklık ayarlamalı termostatik sistemlerin keşfedilmesi ile doğal gazın ısıtma potansiyelinden daha fazla yararlanılmaya başlanılmıştır. Doğal gaz taşımacılığı boru hatları kullanımı sayesinde gelişmiş ve bu hatlar sayesinde doğal gaz tüketimi evlerde, iş yerlerinde, sanayi ve elektrik üretimi gibi alanlarda hızla yaygınlaşmıştır.

Doğal gazın sanayi ve şehir şebekelerinde kullanım çalışmalarına, 1984 yılında SSCB ile imzalanan Doğal Gaz Sevkiyatı Anlaşması’nın ardından başlanmıştır. 1986 yılında iki ülkenin yetkili kuruluşları doğal gaz alım-satım anlaşmasını imzalamışlar ve bu anlaşma ile doğal gazın sanayi ve şehir şebekelerinde yaygın kullanım çalışmaları başlamıştır. Doğal gaz, şehirci evsel ve ticari olarak ilk kez 1988’de Ankara’da kullanılmıştır. Hamitabat Doğal Gaz Çevrim Santrali’nde üretilen elektrik miktarı hızla artarken 1989’da Ambarlı Doğal Gaz Çevrim Santrali’nde de doğal gaz kullanılarak elektrik üretimi başlatılmıştır. SSCB ile imzalanan doğal gaz sevkiyatı anlaşmasını kaynak çeşitlenmesi amacıyla Cezayir ve Nijerya ile yapılan LNG ve çevre ülkelerle yapılan boru gazı anlaşmaları takip etmiştir. Ülkemizde doğal gaz iletiminde kullanılan başlıca ana akım hatları Rusya Federasyonu ile aramızdaki 847 km’lik Batı Hattı, 893 km’lik Rusya Federasyonu-Karadeniz Türkiye Mavi Akım Hattı ve 1490 km’lik Doğu Anadolu-İran İletim Hattı’dır. Bu ana hatlara ek olarak, Güney Kafkasya Gaz Boru Hattı; Azerbaycan’ın Şah Denizi sahasında üretilen gazı, Gürcistan üzerinden Türkiye’ye iletmeyi ve Erzurum’da BOTAŞ ağına bağladıktan sonra Avrupa’nın hızla artan gereksinimine yanıt vermeyi hedefleyen bir boru hattı projesidir. Proje kapsamında, 12 Mart 2001 tarihinde BOTAŞ ve SOCAR arasında Azerbaycan doğal gazının Türkiye’ye sevkine ilişkin Doğal gaz Alım-Satım Anlaşması imzalanmıştır. Bir diğer doğal gaz iletim projesi olan Türkiye-Yunanistan-İtalya Boru Hattı Projesi ile ilgili anlaşma Roma’da 26 Temmuz 2007 tarihinde imzalanmıştır.

Petrol ve doğal gaz ile ilgili merak edilen önemli unsurlardan biri de rezerv ömrüdür. Petrol ve doğal gaz rezervlerinin ömrü, kanıtlanmış toplam rezerv miktarının (R) yıllık toplam üretime (P) bölünmesi ile bulunur (R/P). Birçok uzman tarafından petrolün yedeği olarak görülen doğal gazın ömrünün tayini çok önemlidir. Şekil 5.4’te farklı bölgeler için rezerv ömürleri verilmiştir. Bu şekilde görüldüğü gibi, en uzun ömürlü doğal gaz rezervleri 146,7 yıl ile Ortadoğu’da bulunmaktadır.

İdeal gaz yasasının kapsadığı varsayımlar aşağıdaki gibidir: 1. Gaz moleküllerinin toplam hacmi, içinde bulundukları kabın hacmi yanında ihmal edilebilecek düzeydedir. 2. Gaz molekülleri arasındaki çekim ve/veya itme kuvvetleri ihmal edilmektedir. 3. Gaz moleküllerinin kendi aralarında çarpışmaları sonucunda enerji kaybetmedikleri varsayılmaktadır.

İdeal gaz yasasını kullanmak için verilen sıcaklık ve basınçta metan gazının mol sayısını (N) bulmak gerekmektedir. Metanın ağırlığı 16 g/mol olduğu için;

N = 48g ⸓ 16g / mol = 3 mol

İdeal gaz denklemi kullanılarak hacim aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

V = NRT / P

Bu eşitlikte sıcaklık Kelvin biriminde olduğu için verilen sıcaklığı ˚C (santigrad)’den Kelvin’e çevirmek gerekmektedir. Bunun için (K = ˚C + 273,15) eşitliğini kullanmak yeterli olacaktır:

T= 24+273,15=297,15

V=23,42 L

Basınç değeri çok yüksek olmadığı için yoğunluk ideal gaz denklemi;

T (K) = T(˚C) + 273,15 = 233,15 K olarak hesaplanır.

ρ = P(MW) / zRT= 3,34