Kenya’nın en yeni jeotermal enerji santrali olan Sosian Menengai Jeotermal Enerji Santrali, verimliliği en üst düzeye çıkaran, maliyetleri düşüren ve ölçeklenebilirliği artıran modüler teknolojiyle çalışıyor.
Kenya’nın doğal Rift Vadisi bölgesi, tam anlamıyla bir jeotermal potansiyel kaynağıdır. Afrika kıtasını iki levhaya ayıran 6.400 kilometrelik (km) tektonik bir ayrışma olan geniş Doğu Afrika Rift Vadisi Sistemi’nin (EARS) bir parçası olan Kenya’nın Rift Vadisi, yoğun faylanma ve volkanik aktivite, sıcak su kaynakları, fumarol ve kükürt sızdıran çatlaklardan oluşan dikey bir koridor oluşturur. Ancak ülke 1950’lerde enerji geliştirme için jeotermal araştırmaya başlasa da yatırımlarının çoğu, Nakuru İlçesi’ndeki flamingolarla dolu Naivasha Gölü yakınlarındaki Hell’s Gate Milli Parkı içinde bulunan Olkaria bölgesine odaklanmıştır. Olkaria’daki altı jeotermal santralden beşi KenGen’e aittir (toplam kapasite 799 MW’tır), Nevada merkezli Ormat Technologies 150 MW’lık bir santrale sahiptir. Olkaria santralleri 2023 yılında Kenya’nın toplam üretiminin yaklaşık %45’ini sağladı ve Doğu Afrika santralinin yetersiz 3,3 GW kurulu kapasitesine önemli bir katkı sağladı.
2008’de, ülkenin jeotermal kaynak gelişimini hızlandırmakla görevli devlete ait özel amaçlı bir araç olan Jeotermal Geliştirme Şirketi (GDC), odağını Olkaria’nın hemen kuzeyindeki, dünyanın en büyük kalderalarından birine sahip devasa bir kalkan yanardağının bulunduğu Menengai bölgesine genişletti. GDC, Menengai kompleksinin 1.600 MW potansiyel barındırıyorUzun vadeli hedefi ise 465 MW jeotermal buhar eşdeğeri geliştirmektir.
2013 yılında, kompleksteki ilk üç 35-MW’lık güç projesini üç bağımsız güç üreticisine (IPP) rekabetçi bir şekilde vermek için ilk adımı attı: Orpower 22 (New York firması Symbion’un eski bir yan kuruluşu, şu anda Çin’in Kaishan Group’una ait), Güney Afrika merkezli Quantum Power East Africa (şu anda çoğunluk hissesi İngiltere firması Globeleq’e ait) ve Nairobi merkezli Sosian Energy. Ağustos 2023’te, bu projelerden ilki olan Menengai III, artık resmen Sosian Menengai Jeotermal Gücü olarak biliniyor, 16 aylık bir inşaat zaman dilimini tamamladı ve şebekeye ilk gücü vermeye başladı.
Bir Teknoloji Atılımı
Geleneksel jeotermal geliştirme göz önüne alındığında Sosian’ın yoğunlaştırılmış zaman dilimi özellikle şaşırtıcıdır. yedi yılı aşabilir. Bu kısmen, birden fazla kuyunun delinmesi ve test edilmesi, merkezi bir enerji santrali yeri seçilmesi, buhar türbinleri sipariş edilmesi ve kapsamlı buhar toplama ve yeniden enjeksiyon sistemleri inşa edilmesini içeren karmaşık bir süreçten kaynaklanmaktadır. Geleneksel yaklaşım ayrıca, buhar basıncı düşüşlerinden kaynaklanan enerji kayıpları, uzun mesafelerdeki termal kayıplar ve değişen basınçlara sahip kuyuların yetersiz kullanımı gibi önemli gecikmeler ve verimsizlikler de dahil olmak üzere risklerle doludur.
Sosian, bir ölçüde, GDC’nin jeotermal geliştirmenin önceden risklerini üstlendiği Menengai’yi geliştirmek için kamu-özel sektör ortaklığı modelinden yararlandı. Devlet şirketi ayrıca, sondajlı kuyulardan 25 km’lik bir buhar toplama ve borulama sistemi aracılığıyla santrallere buhar sağladığı 105 MW’lık bir “buhar satışları” modeliyle başlayarak sahayı beş aşamada geliştirmeyi de dikkate değer bir şekilde planladı. 2023 itibarıyla GDC, 169 MW potansiyeli olan 53 kuyu delmişti.
Ancak santralin başarısı, Çin’in Kaishan Grubu tarafından tanıtılan özgün yeni bir jeotermal geliştirme sürecine de atfedilebilir. Kaishan Grubu genel müdürü Dr. Tang Yan, uzmanların geleneksel yöntemlerin tuzaklarını tartıştığı 2015 yılında Avustralya’nın Melbourne kentinde düzenlenen bir jeotermal konferansında dramatik bir değişime ihtiyaç olduğunu fark ettiğini hatırladı. “‘Neden kuyunun başına bir santral koyup bunu aşama aşama yapmıyorsunuz?’ dedim.” diye anlattı.
Geleneksel Zorlukların Üstesinden Gelmek
Yaklaşım, gelecekteki proje genişlemesini desteklemek için gelir sağlarken başlangıçtan itibaren kademeli güç üretimini desteklemeyi önerse de, Yan yaklaşımı destekleyecek hiçbir teknolojinin ticari olarak mevcut olmadığını öğrendi. O zamanlar dev bir Şanghay merkezli hava kompresörü üreticisinden çeşitlendirilmiş küresel bir şirkete geçişini başlatmış olan Kaishan, 2012’de geliştirilen Organik Rankine Döngüsü (ORC) genleştirici ve vidalı buhar genleştirici teknolojilerinden yararlanmak için harekete geçti.
Yan, başlangıçta rafinerilerden ve çelik fabrikalarından atık ısı geri kazanımı için geliştirilen teknolojilerin Kaishan’ın değişen kuyu koşullarından enerji çıkışını en üst düzeye çıkararak, verimsizlikleri azaltarak ve farklı jeotermal sahalara daha hızlı dağıtılabilen ve daha iyi adapte olabilen dört tip merkezi olmayan, modüler enerji santralinin geliştirilmesini sağlayarak jeotermal enerji üretimini optimize etmesine olanak sağladığını söyledi. GÜÇ“Bu modüler enerji santralleri arasında buhar vidalı genleştirici modüler enerji santralleri, buharlı ORC modüler enerji santralleri, tuzlu su ORC modüler enerji santralleri ve buhar ve tuzlu su çift kaynaklı modüler enerji santralleri yer alıyor” diye açıkladı.
Buhar vidalı genleştiriciler jeotermal kuyularda yaygın olan ıslak veya doymuş buharı işlemek için özel olarak tasarlanmıştır ve yüksek verimli kuyular da dahil olmak üzere daha geniş bir kuyu koşulu aralığından etkili bir şekilde enerji çıkarır yoğunlaşmayan gaz (NCG) Geleneksel türbinler için uygun olmayabilecek içerik. Bu arada ORC sistemleri, aksi takdirde israf olacak yan ürünler olan düşük sıcaklıktaki buhar ve tuzlu suyu ek elektriğe dönüştürmede ustadır, dedi Yan.
Ayrıca, Kaishan’ın modüler tesisleri, herhangi bir üretim kuyusu koşulunu karşılamak, güç çıkışlarını en üst düzeye çıkarmak ve düşük basınçlı (WHP) boşa harcanan kuyuları veya boşta duran kuyuları ortadan kaldırmak için hibrit çevrimler veya termal sistemler oluşturmak için kullanılabilir. Teknolojiler farklı proje sahalarındaki belirli jeotermal kaynak koşullarına uyarlanabildiğinden, yıldız verimliliği sağlamak üzere özelleştirilebilirler, dedi. “Örneğin, orta entalpili kuyuların kuyu termal verimliliğini %18 ve %19’a kadar artırabiliriz,” dedi. Bunun, yalnızca tek flaşlı buhar kullanan geleneksel merkezi enerji santralleri için yalnızca %8 ila %12 ile karşılaştırıldığında olduğunu belirtti.
Yeni Jeotermal Enerji İçin Rekabet Avantajı
Kaishan, niş teknolojiyi hızla kazançlı bir işe dönüştürdü. Dört aşamadan ilkini çevrimiçi hale getirdiğinden beri Endonezya’da 240 MW Sorik Marapi Jeotermal Projesi 2018 yılında, Türkiye, ABD ve Macaristan’daki projelerin yanı sıra Endonezya’da bulunan 10 MW’lık Sokoria Jeotermal’i inşa etti. Kaishan’ın Kenya’daki ilk projesi olan Sosian’da şirket, mühendislik, tedarik ve inşaat (EPC) yüklenicisi olarak görev yaptı.
Yan’a göre Kaishan’ın maliyet açısından uygun fiyat noktası önemli bir seçim avantajı olduğunu kanıtladı. Kaishan’ın EPC sözleşmesi, bölgenin üç eşit büyüklükteki IPP projesinden biri olan Menengai II için yakın zamanda verilen 108 milyon dolarlık EPC sözleşmesine kıyasla 65 milyon dolar değerinde. Yan, fiyat farkının teknoloji seçiminden kaynaklandığını açıkladı. Sosian’ın 35 MW’lık projesi merkezi bir enerji santrali olarak tasarlanmış olsa da, iki buharlı vidalı genleştirici ve üç ıslak buharlı ORC modüler enerji santrali tarafından destekleniyor.
Ancak GDC’nin buharı %3,3 NCG içeriyor ve bu da “çok büyük bir yüzde” anlamına geliyor. Sosian geleneksel buhar türbinleri kullansaydı, buharı 6 bar mutlakta genişletmeleri ve ardından buhar enjektörleri ve vakum pompaları kullanarak NCG’yi gidermek için saatte 30 tondan fazla buhar tüketmeleri gerekirdi. Bunun yerine Sosian, doymuş buhar deşarjını idare etmek için buhar vidalı genleştiriciler ve bir alt çevrim kullanır ve buharı tüm süreç boyunca atmosferik seviyelere düşürürken vakum sistemleri tarafından tipik olarak tüketilen parazitik gücü ortadan kaldırır.
Yan, “Geleneksel bir buhar türbinine kıyasla genel verimlilik, bu tesis için büyük bir oyun değiştiricidir,” dedi. “Projenin yalnızca 33,25 MW’lık bir garantiye ihtiyacı vardı ve hedef 35 MW’tı, ancak aslında 37 MW üretiyoruz.” Aynı zamanda, projenin bir buhar enjektörü için ekstra %10 buhar satın almasına gerek olmadığını, bu sayede GDC’ye daha az yük bindiğini söyledi.
Boş Kuyular İçin Bir Çözüm
Yan, sistemin modülerliğinin inşaatı hızlandırmak ve en önemlisi COVID salgınının getirdiği tedarik zinciri ve proje yönetimi zorluklarının üstesinden gelmek için de faydalı olduğunu söyledi. Kaishan’ın genellikle modülleri bir araya getirdiğini ve altı ila dokuz ay boyunca bir fabrika ortamında bileşen testleri gerçekleştirdiğini söyledi. “Ve sonra, sahaya gönderdiğimizde, bunları bir araya getirmek genellikle çok kısa bir zaman alıyor ve güç modüllerinde herhangi bir kaynak yapmanıza gerek kalmıyor,” diye ekledi. “Bazen kalite kontrolünün zor olabileceği yer burasıdır,” diye belirtti.
Yan, Sosian Menegai projesinin başarısının Kenya’nın jeotermal endüstrisine yönelik önemli bir ilgi uyandırdığını söyledi. Bunun temel nedenlerinden biri Kenya’nın çok sayıda kuyuya sahip olması ve bu kuyuların tahmini %25 ila %30’unun merkezi buhar türbinlerinin ihtiyaç duyduğu bir buhar toplama sistemi tarafından desteklenmiyor olması. “Bunlara atıl kuyular veya boşa harcanan kuyular diyorlar ve orada oturup hiçbir şey yapmıyorlar,” dedi, delmeleri maliyetli olsa bile. “Ancak teknolojimizin böyle bir sınırlaması yok çünkü tuzlu su veya buhar üretebilsinler, herhangi bir iyi basıncı kullanabiliriz.”
—Sonal Patel POWER’ın kıdemli editörüdür (@sonalcpatel, @POWERdergisi).
