Genser Muhendislik: Arazi Tipi Güneş Enerji Santrallerinde (Saha Konstrüksiyonlarında) Temel Sistemleri

Tipik bir güneş enerjisi saha konstrüksiyonu, üst yapı, temel ve zemin bileşenlerinden oluşur. Temel, yapı yüklerini ve yükün dağılımını altta bu yükü taşıyacak zeminin taşıyabileceği şekle dönüştürerek aktaran bir sistemdir. Bu niteliği ile de hem yapıdan hem de zeminden etkilenir. Bu sebeple, temel tasarımı bir yapı-zemin etkileşimi problemidir.

Temel tipi, genel olarak yerel koşularının değerlendirilmesinden sonra, zemin mekaniği ilkelerine göre seçilmelidir. Zemin ve temel etütleri, temel tasarımı ile zemin-temel yapı etkileşiminin irdelenmesinde kullanılacak zemin özellikleri ve zemin parametrelerinin tayini için yapı, alan ve çevresinde zemin ve yeraltı suyu ile ilgili bütün verilerin toplanması amacıyla yapılan çalışmalar olup bu çalışmaların sonucunda temel ön tasarımı yapılmaktadır.

Ülkemizde temel tasarımında aşağıda belirtilen belli başlı yönetmelikler ve özel şartnameler kullanılmaktadır;

TS 500-2000, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları
DLH-2007, Geoteknik Tasarım Esasları
DBYBHY-2007, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik

Güneş enerji santrallerinde temel tipi zemin ve konstrüksiyon cinsine göre değişkenlik göstermektedir. Seçimi yapılan temel tipi, konstrüksiyon üst yapısını hem dizayn hem de uygulama aşamasında doğrudan etkilendiğinden doğru uygun temel seçimi büyük önem teşkil etmektedir.

Ülkemizde sık karşılaşılan güneş enerji santralleri için temel tipleri;

(1) Yüzeysel temel

Betonarme Tekil temel

(2) Kazıklı Temeller

Çakma çelik kazıklar

Çakma çelik vida kazıklar

Beton dolgulu çelik kazıklar

Betonarme Tekil Temeller

Betonarme tekil temeller (Resim 1.) çakma işleminin gerçekleşmediği, ayrışmamış kaya ya da az ayrışmış kaya tipi zeminlerde tercih edilir. Betonarme tekil temeller ile uzun aralıklar kolayca geçilebilmekte ve konstrüksiyon çakma temellere göre tonaj olarak daha düşük çıkmaktadır. 1 MW güneş enerjisi saha konstrüksiyonu için ortalama 200-250 m³beton kullanılmaktadır. Bu temel sisteminde durabilite, korozyon, vs. yönlerinden avantaj sağlanırken uygulama süresi ve bir yenilenebilir tesisinde çevreye yaptığı kalıcı etki, negatif yönleri olarak belirtilebilir. Bu temel sistemi eğilmeden ziyade, ağırlık / stabilite prensibiyle çalıştıklarından, temellere çatlak donatısı teşkil etmek birçok durumda yeterli olmaktadır.

Resim 1. Güneş enerji santrallerinde betonarme tekil temel uygulaması

Çakma Çelik Kazıklar

Çakma çelik kazıklar (Resim 2.) çakma işleminin kolayca gerçekleştiği zemin cinsleri (kum, kil, çakıl veya ayrışmış kaya) için tercih edilir. Çakma çelik kazıklar için en önemli konu çakma işleminin gerçekleşeceği profil tercihidir, bu aşamada çakmaya uygun profil seçimi konstrüksiyon dizaynı yapılırken göz önünde bulundurulmalıdır. Çakım profillerinde uygun korozyon koruması tesisin ekonomik ömrü açısından kritik önemdedir.

Resim 2. Güneş enerji santrallerinde çakma çelik kazık uygulaması

Çakma Çelik Vida Kazıklar

Çakma çelik vida kazıklar (Resim 3.) çakma çelik kazıkların kullanım amacı ile aynıdır. Çakma çelik vidaların tercih sebebi çakım kolaylığı ve çekme kapasitesinin vida diş yivleri sayesinde daha yüksek olmasıdır.

Resim 3. Güneş enerji santrallerinde çelik vida kazık uygulaması

Beton Dolgulu Çelik Kazıklar

Beton çelik kazıklar (Resim 4.) çakma işleminin kolayca gerçekleştiği zemin (kum, kil, çakıl veya ayrışmış kaya) ya da gerçekleşmediği zemin (ayrışmamış ve ayrışmış kaya) durumlarının her ikisi için de kullanılır. Beton çelik temel tercihi genel olarak çakılabilir zayıf zeminlerde kazık taşıma gücünü artırmak için kullanılır, kayada ise durum biraz daha farklıdır. Kayada kullanım amacı betonarme tekil temel tercih edilmeyen durumlarda kayada karotlama işlemi ile delik açılır, bu delik içine çelik profil yerleştirilir ve daha sonrasında beton dökülür, betonun işlevi çelik kazık ile kaya arasında aderansı sağlamak, sistemin durabilite ve korozyon performansını artırmaktır.