Oulun kalliolämpövarasto. Osa 3. Varaston lämpötekninen ja kalliomekaaninen tarkastelu

Kemira Oy:n Oulun tehtailla syntyy hukkalämpöä vuodessa noin 10 MW:n teholla. Hukkalämmön varastointiin on suunniteltu vanhaa 190 000 m3:n teollisuusbensiinivarastoa. Kalliovarasto on ollut käyttämättömänä ja täyttynyt pohjavedellä. Varastoa on suunniteltu käytettäväksi prosessilämmön varastointiin, kun lämmöntuotto ylittää Oulun kaupungin tarpeen. Varastoitavan veden lämpötila on 110 °C ja lataus- ja purkauskertoja on vuodessa noin kahdeksan. Tässä tutkimuksessa on tarkasteltu lämmön etenemistä kallioon 58 kk:n ajan ja pyritty arvioimaan lämpöhäviöt kallioon tänä aikana ja kallion lämpenemisestä syntyvät jännitykset ja liikkeet. Varaston keskimääräinen lämpöhäviö oli tarkastelujakson alussa noin 23 w/m2 ja lopussa 10 W/m2. Kallion lämpenemisestä aiheutui maanpinnan kohoamista, joka oli noin 30 mm laskenta-ajan (58 kk) lopussa. Lineaarisella mallilla laskettuna olivat jännitykset varaston katossa luokkaa 25 MPa kimmomoduulin arvolla 25 GPa. Rakomallilla lasketut tulokset eivät aiheuttaneet vetojännityksiä varaston ja maapinnan väliselle alueelle. Puristusjännitykset olivat samaa suuruusluokkaa kuin lineaarisessa mallissa. Yleisesti ottaen voidaan kalliovaraston pysyvyyttä lämpövarastokäyttöön pitää riittävänä edellyttäen, että varastoon ei asenneta laitteita eikä varastoitavan veden lämpötila poikkea laskennassa käytetystä