Yeraltında ısı enerji depolamada jeolojik parametrelerin araştırılması: İstanbul-Ataşehir örneği
Abstract
İstanbul ve Ankara illerinin kapalı sistem kuyular ile ısı enerjisi depolama potansiyellerinin ortaya çıkarılması için il alanları içinde yüzeylenen kayaların termal iletkenlikleri, yoğunlukları ve su içerikleri ile bozulmamış yer sıcaklıkları araştırılmıştır. İstanbul bölgesinde İller Bankası Ataşehir binası yer kaynaklı ısı pompası sistemi için gerçekleştirilen Toprak Isıl Duyarlılık Testi gerçekleştirilmiştir. Bu veriler kullanılarak İstanbul ve Ankara bölgelerinde 100 m derinlikte açılacak bir kuyu ısı değiştiricisinden sadece ısıtma ve soğutma için minimum sürdürülebilir ısı değişim potansiyeli hesaplanmıştır. Metakumtaşı ve kiltaşları yapılaşmanın yoğun olduğu alanlarda yer almakta ve termal iletkenlikleri 1,038 ile 5,047 W/mK arasında değişmektedir. Tek bir kuyu ısı değiştiricisinden 10,2 MWh/yıl ısı değişim potansiyeline sahiptir. En yüksek termal iletkenlikler İstanbul bölgesinde Aydos Formasyonu'nu oluşturan kuvarsit kayalarında 5,252 W/mK elde edilmiş olup en yüksek 31,88 MWh/yıl ısı değişim potansiyeline sahiptir. Ankara bölgesinde gabro, mermer, kireçtaşı türü kayaçlarda 2,8 W/mK'e kadar yüksek değerler elde edilmiştir. Bu tür kayalar 7,7- 9,1 MWh/yıl ısı değişim potansiyeline sahiptir. Sistem tasarımında önemli rol oynayan kaya termal iletkenlikleri magmatik, kumtaşı, kireçtaşı ve metamorfik kayalarda ölçülerek kaya petrografik özellikler ile birlikte incelenmiştir. Magmatik kayaların fenokristal içeriği, boyutları ve kuvars içeriği ile termal iletkelik doğru orantılıdır. Kumtaşlarında ara madde destekli dokudan tane destekli dokuya doğru termal iletkenlik artmaktadır. Kireçtaşlarında ara maddeyi oluşturan mikrit, spar ve kil oranı termal iletkenliği belirlemektedir. Mikrit ve kil içeriği arttıkça termal iletkenlik değerleri düşmektedir. Kireçtaşı içerisindeki spar kalsit ve silis içeriği, bioklastların birbiri ile temas yüzeyi arttıkça termal iletkenlik değeri yükseldiği belirlenmiştir. Metamorfik kayalarda tane boyutları ve metamorfizma derecesi arttıkça termal iletkenlik artmaktadır.