Tübitak Projeleri

PROJE ADI
Türkiye'de Termik Santrallar ve Sanayi Tesislerinden Gelen Karbondioksit Emisyonu Envanterinin Çıkartılması ve Karbondioksitin Yeraltı Jeolojik Ortamlarda Depolanma Potansiyelinin Belirlenmesi

PROJE NO
TUBİTAK KAMAG 106G110, 2009

PROJE KAPSAMI
Bu proje çalışması, CO2 depolanması için uygun jeolojik ortamların belirlenmesini ve Türkiye’deki 500 MW üzerinde kurulu gücü olan termik santrallerden, çimento fabrikalarından, demir çelik endüstrisinden, şeker fabrikalarından ve rafinerilerden açığa çıkan CO2 emisyon miktarlarının hesaplanmasını kapsamaktadır. Emisyon kaynakları ve olası depolama yerleri değerlendirildiğinde Çaylarbaşı petrol sahası seçilmiş ve bu sahaya yaklaşık 130 km uzaklıkta bulunan bir çimento fabrikasının emisyonlarının kullanılmasına karar verilmiştir. Hem depolama, hem de ek petrol üretiminin alınabileceği petrol sahasına enjeksiyon modellenmiş, buna bağlı olarak, CO2 kaynağından depolanacak sahaya kadar taşıma ve enjeksiyon için teknik tasarım önerilmiş ve ekonomik değerlendirme yapılmıştır. Çimento fabrikasında CO2 yakalama tesisleri bulunmamaktadır fakat modelleme sırasında CO2’nin fabrika alanında mevcut olduğu varsayılmıştır.

PROJE AMACI
Projenin birincil amacı Türkiye’de karbondioksitin depolanabileceği yeraltı yapılarının olup olmadığını tesbit etmek ve seçilecek yapılardaki depolama kapasitesini belirlemek olmuştur. İkinci hedef ise seçilen bir sahada karbondioksitin yeraltına enjekte edilerek depolanmasının jeolojik ve sayısal model ile detaylarının incelenmesi ve ekonomik analizin yapılmasıdır.

Projedeki çalışmalar 6 kısımda gerçekleştirilmiştir:
1. Karbondioksit emisyonlarının en fazla olduğu termik santraller, rafineriler, çimento fabrikaları, demir çelik sanayi tesislerinin yıllık yakıt miktarı ve yakıt türlerinin temin edilmesi,
2. IPCC Tier 1 metoduna göre yakıt tüketiminden CO2 emisyon miktarlarının hesaplanması,
3. Türkiye’de depo olabilecek petrol, doğal gaz, derin akifer ve soda mağaraları gibi yapıların incelenmesi,
4. Seçilecek yapıda CO2’nin enjeksiyonu ve depolanmasının modellenmesi,
5. Sanayi tesisinde tutma teknolojisi ile ayrıştırılacağı kabul edilen CO2’nin tanker ile veya boru hattı ile taşınma seçeneklerini kullanarak seçilecek sahada depolanmasının teknik ve ekonomik uygulanabilirlik analizinin yapılması,
6. Seçilecek tesislere teknik gezi gerçekleştirilmesi ve projeyi tanıtıcı toplantılar yapılması.

PROJE YÜRÜTÜCÜSÜ KURUM VE KURULUŞLAR
1- ORTA DOĞU TEKNİK ÜNİVERSİTESİ PETROL ARAŞTIRMA MERKEZİ (ODTÜ PAL)
2- TÜRKİYE PETROLLERİ ANONİM ORTAKLIĞI (TPAO)

PROJE MÜŞTERİ KURUMLARI
1- ENERJİ VE TABİİ KAYNAKLAR BAKANLIĞI
2- ENERJİ İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

PROJE ÖZETİ
Giriş
Türkiye’nin iklim değişikliği ve emisyon envanteri 2007 yılında hazırlanmış ve İklim Değişikliği 1. Ulusal Bildirimi (Ocak 2007) olarak yayınlanmıştır. Yapılan analiz, toplam CO2 emisyonunun 2004 verisine gore 231 Tg olduğunu ve bu değerin dünya toplamının % 0.9’una karşılık geldiğini göstermektedir.

CO2 emisyon envanteri incelendiğinde termik santrallerin, çimento fabrikalarının, demir çelik endüstrisinin ve rafinerilerin yüksek miktarlarda ve merkezileşmiş alanlarda CO2 salınımı yapan en temel kaynaklar olduğu görülmüştür. Ulaşım ve evsel kullanımdan doğan emisyonlar dağınık kaynaklar olup etkinlik ölçümleri ile azaltılabilecekleri düşünülmektedir.

Türkiye’deki emisyon envanteri yıllık emisyon artışının yüksek olduğunu göstermektedir. Enerji verimliliğinin ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının arttırılması amaçlansa da fosil yakıtlara olan bağımlılığın tüm ülkelerde devam edeceği öngörülmektedir. Bu durumda, alınması gereken diğer bir önlem, kömür yakıtlı termik güç santrallerinden CO2 emisyonunu azaltacak teknolojileri destelemek olacaktır. Tüm yanma işlemlerinde CO2 ürün olarak çıktığından CO2’nin tamamen bertaraf edilmesi yine de mümkün olamamaktadır. Bu nedenle, CO2 emisyonlarının azaltılması için önlemler alınmalıdır. CO2 emisyonlarının azaltılması, CO2’nin jeolojik yapılarda yeraltı depolanması ile mümkün olacaktır. Dünya genelinde 7887 endüstri bölgesinden açığa çıkan CO2 emisyonlarının 13.5 Gt/yıl (IEA 2008) olarak belirlendiği düşünüldüğünde, bilinen petrol ve gaz rezervuarları dışındaki jeolojik alanların da değerlendirilmesi gerekmektedir.

CO2 Emisyonlarının Değerlendirilmesi
Yürütülen proje çalışmasında, termik santrallerden, çimento fabrikalarından, demir-çelik endüstrisinden, şeker fabrikalarından ve rafinerilerden 2006 yılı için yakıt tüketimi verisi toplanmıştır. Beklenildiği gibi, fosil yakıt kullanan güç santralleri, demir-çelik endüstrisi, çimento fabrikaları ve petrol rafinerilerinden IPCC metodlarına göre yapılan hesaplamalar sonucunda yüksek miktarlarda CO2 emisyonu açığa çıktığı belirlenmiştir (Şekil 1).

                                               

Potansiyel Depolama Alanlarının Değerlendirilmesi
Potansiyel depolama alanları terk edilmiş veya üretimdeki petrol ve doğal gaz sahaları, derin akiferler, soda madeni tuz mağaraları, metan içeren kömür yatakları ve doğal CO2 sahalarıdır. Şekil 2, Türkiye’deki petrol ve gaz sahalarının dağılımını göstermektedir. Şekil 3’te ise proje kapsamında CO2 emisyonları belirlenen endüstriyel tesis ve güç santrallerinin yerleri gösterilmektedir.

                                                           

                               

Türkiye’de keşfedilmiş en büyük doğal CO2 sahası olan Dodan Sahası’ndan şimdiden Batı Raman EOR projesi için 7 milyar Sm3 CO2 üretilmiştir ve bu kapasitesi ile saha depolama için kullanılabilir. CO2 depolama projeleri için jeolojik yapıların özellikleri önem taşımaktadır ve hemen hemen tüm petrol ve gaz sahalarının karakterizasyon verisi mevcuttur. 1954 yılından beri sürdürülen arama çalışmaları sonucunda Türkiye’de 120’den fazla petrol ve gaz sahası bulunmuştur; fakat bu sahaların büyüklükleri çok fazla değildir ve en büyük saha bir ağır petrol sahası olan Batı Raman’dır. Türkiye’deki petrol sahalarının dağılımına bakıldığında neredeyse tamamına yakınının Güney Doğu Anadolu Bölgesi’nde bulunduğu görülmektedir. Doğal gaz sahalarının ise büyük bir kısmı Trakya Bölgesi’nde bulunmaktadır. Bu projedeki hedef sahalar, Güney Doğu Anadolu Bölgesi’nde yer alan ve bir güç santraline veya çimento fabrikasına yakın olan petrol sahalarıdır. Bu sahalar içinde, Çaylarbaşı Sahası (Şekil 4) en az derinliğe ve en yüksek gözenek hacmine sahip olması ve az çatlaklı veya çatlaksız olması özellikleri nedeniyle seçilmiştir. Enjekte edilen CO2, depolama aşamasından önce üretilebilir petrol miktarını artırmak için EOR (enhanced oil recovery) aracı olarak kullanılacaktır. Çaylarbaşı Sahası 1993 yılında keşfedilmiş ve aynı yıl sahadan üretime başlanmıştır. Kireç taşı rezervuarın petrolünün ortalama gravitesi 11.8 ?API’dır. Çaylarbaşı Sahası’nda bugüne kadar 7 adet kuyu açılmış olup bu kuyuların da 3 adedinde halen üretim devam etmektedir.

                                                               

Modelleme Çalışması Sonuçları
Çaylarbaşı Sahası’nın jeolojik ve sayısal modellemesi Petrel- Eclipse bilgisayar yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Kabul edilebilir bir tarihsel çakışma elde edildikten sonra, CO2 enjeksiyon döngüsü 20 yıl sürdürülmüştür. Daha sonra, CO2 depolama dönemi başlatılmıştır. 8 farklı senaryo çalışılmıştır. En iyi senaryoya göre, 8 yıl boyunca 2 milyon varil petrol üretimi sağlanmış ve 280 milyon Sm3 CO2’nin sonraki 12 yıl boyunca depolanmasının mümkün olduğu görülmüştür. Teknik olabilirlik analizinde de yapıldığı gibi, proje boyunca üretilen CO2’nin “re-cycling” üniteleri kullanılarak tekrar enjekte edileceği varsayılmıştır. Seçilen sahada depolanabilen CO2 miktarı, sadece sahadan 130 km uzaklıktaki bir çimento fabrikasının emisyonlarını karşılayabilmektedir. Teknik ve ekonomik olabilirlik analizi bu sonuca dayanmaktadır.

Teknik ve Ekonomik Olabilirlik
Seçilmiş çimento fabrikası sahadan 130 km uzaklıktadır (Şekil 5). CO2’nin fabrika alanında mevcut olduğu varsayılmıştır, bu nedenle olabilirlik analizi sıvılaştırma işlemini ve boru hatları veya tankerlerle taşımayı da kapsamaktadır. Çaylarbaşı Sahası’nda yeni üretim ve CO2 enjeksiyon kuyularının açılması ve kompresörler ile recycling üniteleri ile ilgili yatırımlar da dikkate alınmıştır.

                                                                   

Tanker ile taşımanın yatırım maliyeti tutarı 34 milyon ABD dolar ve işletme maliyeti tutarı 408.000 ABD dolar/ ay değerleri boru hattı ile taşıma yatırım maliyeti tutarı 53,5 milyon ABD dolar ve işletme maliyeti tutarı 414.000 ABD dolar/ay değerleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, tanker ile taşıma CO2’nin düşük miktarda olması ve proje süresi göz önüne alındığında daha uygulanabilir olacaktır. % 10 indirim oranındaki bir ekonomik analiz, petrol 100 ABD doları/varil değerinde olur ise CO2’nin 6 yıl süre ile enjekte edilebileceğini ve üretilebileceğini göstermektedir. CO2 depolama süreci boyunca, depolama operasyonunun işletme masraflarının desteklenmesi için yeni teşvik ve mekanizmaların gerekli olduğu açıkça görülmektedir.

Sonuçlar
• Değerlendirmeler Türkiye’nin dünya CO2 emisyonunun sadece %1’den sorumlu olduğunu göstermektedir. Karbon Marketi’nin kurulması değerlendirmelerde yer alacak sektörlerin ve aktivitelerin belirlenmesini sağlayacaktır.
• Bu çalışma, düşük hacimlerinden dolayı, bilinen petrol ve gaz rezervuarlarının sadece küçük endüstriyel sahaların CO2 emisyonlarını muhafaza edebileceğini göstermektedir.
• Böyle bir durumda, CO2’nin taşınmasının tankerlerle yapılmasının daha uygulanabilir olduğu bu projede görülmektedir.
• Doğal bir CO2 rezervuarı olan Dodan uygun yüksek hacimli bir rezervuar olarak, şu an 7 milyar Sm3 uygun hacmi ile depolama için düşünülebilir.
• Derin tuzlu su akiferlerine depolama olasılığı da değerlendirilmelidir. Uygun bir pilot proje tarafların uygunluk durumunu incelemesine olanak tanıyacaktır.
• Karbon yakalama ve depolama uygulamalarının en önemli unsurlarından biri CO2 depolama için teşviklerin konulmasıdır.
• Batı Raman’daki CO2-EOR uygulamalarından kazanılan, CO2 enjeksiyonu ile ilgili teknik bilgi gelecekteki CO2 depolama projelerinin kolay bir şekilde sürdürülmesini sağlayacaktır.

Referanslar
- İklim Değişikliği 1. Ulusal Bildirimi (Ocak 2007)
- IEA 2008, Energy Technology Perspectives, Scenarios and Strategies 2050
- IPCC 2007, Climate Change 2007: Synthesis Report

Sayfa Başına Dön | Anasayfa