Dünya nüfusunun her geçen gün artması, tüketici alışkanlıklarının değişmesi, sağlıklı ve güvenilir gıda talepleri, insanları tarımsal üretimde yeni tekniklere yönlendiriyor. Günümüzde, süreçleri daha verimli, daha hızlı ve çevre dostu hale getirmek için en gelişmiş sistemlerin çoğu tarıma dahil ediliyor. Gelecekte daha da önem taşıyacak tarımla en içiçe olan tekniklerden biri seracılıktır. Seracılıkta ise önemli bir potansiyele sahip olan ülkemizde seralarda PV uygulamaları pek görülmemekle birlikte seracılığın yoğun olarak yapıldığı (İspanya , İtalya gibi) ülkelerde kullanılmaktadır. PV dizilerini bir seranın yanında güneşli bir yere yerleştirmek, elektrik enerjisi üretiminin en basit ve en etkili yoludur. PV panellerinin gölgeleme malzemesi olarak kullanılması amaçlanıyorsa, PV dizilerinin kısmen bir sera çatısına kurulması tercih edilebilir. Gölgelemeli PV’ler, İspanya veya Suudi Arabistan gibi yüksek güneşlenme bölgelerinde örtü altı yetiştiriciliği için temel olarak önemli bir uygulamadır. Ülkemizin de içinde bulunduğu Akdeniz bölgesinde yeterli seviyede yapılan gölgeleme, yaz aylarında seralarda sıcaklık artışlarını azalttığını, mahsulün büyümesini ve kalitesini iyileştirdiği gözlemlendi. Geleneksel olarak ağlar ve yansıtıcı kaplamalar sera gölgeleme için pratik ve makul yöntemler olarak kullanılmaktadır. Bu basit gölgeleme yöntemleri kullanılarak kısmi güneş ışınımının dışarıya yansıması sayesinde gölgelenme sağlanır. Sera çatısından dışarıya yansıyan güneş enerjisi, mahsul için önemli olmadığı için atılır ama bu ağlar ve yansıtıcı kaplamalar yerine PV paneller yerleştirilerek, hem mahsul için gerekli olan gölgelenme sağlanır hem de enerji üretimine katkı sağlayarak seralarda kullanılan enerji maliyetleri düşürülebilir.
Opak PV Modüller
Opak PV, üzerinde güneş ışınlarını soğurmaya yarayan ve üzerinde opak birçok güneş hücresi bulunduran bir enerji kaynağıdır. Opak PV modülleri gölge üreterek, sera içindeki hava sıcaklığı, bağıl nem, ışık seviyesi ve CO2 konsantrasyonu ve üretkenlik için önemlidir. Mahsuller yere, hava koşullarına ve arazi mevcudiyetine bağlı olarak, iklim kontrolü altında büyümesi gerekir. Bu durumda, PV’nin tarımsal ortamlarda uygulanması, PV modüllerinin seranın dış yüzeyine, özellikle de çatıya entegre edilmesi yoluyla oluyor. Bu etkiyi en aza indirmek için, sera çatısının bir kısmını kaplayan tamamen opak PV modülleri veya elektrik üreten kısmi opak PV modülleri kullanılmaktadır. Bu sayede opak PV modüllerin kapladığı sera alanının yüzdesi, bitkilere ulaşan ışık fotosentez için yeterli olacak şekilde azaltılır. Bu azaltılmaya rağmen ışımalar homojen olmayan bir şekilde dağılır ve mevsime bağlı olarak değişir. Bu nedenle, bitki yetiştirme için en uygun koşulları tanımlamak için sera çatısında PV modüllerinin en ideal düzenlemelerinin yapılması gerekir.
Yarı Saydam PV Modüller
Yarı saydam güneş pilleri, görünür ışık şeffaflığı ve ışıktan elektriğe dönüşümünün faydalarını birleştiren bir teknoloji türüdür. Bu tür teknolojiler için en büyük fırsatlardan biri, enerji açısından sürdürülebilir binalarda pencere, AVM gibi yerlerde çatı pencereleri ve seraların dış yüzeylerine entegre edilerek kullanılabilir. Bir sera çatı yüzeyine yarı saydam PV modüllerinin montajı, mahsuller yüksek ışınlama koşulları altında orta derecede gölgeleme gerektiğinde faydalı olabilir. Bu yarı saydamlıklar, geleneksel PV modüllerinin PV mikro hücrelerine kadar her şey saydamlaşır. Bu sayede uygun seviyede gölgeleme ve elektrik üretimi eş zamanlı olarak gerçekleştirilebilir. Örneğin, rapor edilen bazı araştırmalar gal soğanı, domates, marul gibi ürünler saydam PV panellerinin altında sağlıklı bir şekilde yetiştirilebileceğini gösterdi. Buna göre, yetiştirme ortamı PV tarafından üretilen elektrik enerjisinin kullanılmasıyla serada güneş radyasyonu kullanım verimliliği arttırılmıştır.
Yarı saydam PV modüllerinin gölgeleme yüzdesi kavramı, PV seralarına kurulan opak düzlemsel PV hücrelerininkinden farklıdır. Bir sera çatısına konvansiyonel düzlemsel PV hücrelerinin montajı, sera zeminde belirgin bir gölge alanı oluşturur. Gölgeli alan doğrudan güneş ışığı almadığından karanlık, gölgeli alan dışında kalan kısım ise aydınlıktır. Dünya döndükçe, gölge serada hareket eder. Buna göre, serada sabit bir konumda bulunan bitkiler, dalgalanan güneş ışığından etkilenirler. Buna karşılık, %40 gölgelemenin şeffaf yarı saydamlığı, serada belirgin gölge desenleri oluşturmaz. Güneş ışınlarının belli dalga boyları mikro PV hücreleri tarafından hapsedilmektedir. Hapsedilen kısımdan geriye kalan güneş ışığı bitkiler tarafından emilir.
Ülkemizde seralarda PV kullanımı arttıkça katma değeri yüksek ürünlerle daha çok karşılaşacağız. Ülkemizde halen topraklı tarım metodu ile üretim yapılmakta ancak, modern seracılığa geçişle birlikte topraksız tarım tekniği de yaygınlaşmakta. Yarı saydam PV modüllerinin agrivoltaik sistemlerde kullanım için uygun bir çözüm olduğu biliniyor olsa da modüllerin verimliliğinin artırılması ve maliyetlerin düşürülmesi açısından daha fazla gelişmeye ihtiyaç duyulurken, ekili bitkilerinde bu PV modülleriyle tepkisini gözlemlemek için daha ayrıntılı araştırmalara ihtiyaç vardır.Özellikle seracılar sulama sistemlerine ödedikleri enerji maliyetlerini azaltmak için güneş enerjisi tercih edebilir böylelikle araştırmalara da öncülük etmiş olurlar.
Mustafa KÖKSAL
Enerji Sistemleri Mühendisliği Öğrencisi
No comments yet.