Tarımda Yeşil Dönüşüm için Güneş Enerjisi (Tarımsal Fotovoltaik, Tarım-FV)

Kurum/Kuruluş(lar): ODTÜ-GÜNAM (Lider), Erciyes Üniversitesi, TAT-Gıda

Stratejik Hedef: Fotovoltaik teknolojisi ile yenilenebilir enerji üretimi ve bununla beraber tarımsal faaliyet alanında toprak nem kaybının azalması, tarımsal verimlilik artışı, bitkilerin yoğun ışığa karşı korunması, sulamanın azalması ve dondan korumanın yanı sıra arazinin çift yönlü kullanımında verimlilik artışı.

Faaliyet Alanı: TarımGES kapsamında yenilenebilir enerji üretimi, Gıda üretimi, Gıda güvenliği, İklim değişikliğine uyum ve dayanıklılık.

Proje Özeti: Yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanmak için önemli katkı sunan fotovoltaik sistemler, tüketim noktasına yakın bölgelerde kurulabilmesi açısından da avantajlı olmasına karşın geniş kurulum alanlarına ihtiyaç duymakta ve özellikle araziye kurulum, tarımsal amaçlı ekim yapılabilir alanlara karşı baskı yaratmaktadır. Ülkelerin enerji geçiş stratejisinde temel bir unsur olan fotovoltaik sistemler için artan talebe bir yanıt olaran Tarımsal Fotovoltaik Sistemler (TarımGES), enerji üretiminin yanı sıra gıda üretimine de faydalar sağlayan bir seçenek olarak öne çıkmaktadır. Tarım alanı üzerine tarımsal faaliyeti etkilemeyecek yapıda (örneğin 3m ile 5m arasında yükseltilmiş paneller ile) kurulacak fotovoltaik sistemler, yenilenebilir enerji ve gıda üretimi için yeni bir fırsat sunmaktadır. Özellikle içinde bulunduğumuz yüzyılda artan zorlayıcı doğa olayları (ani ve yoğun yağış, yüksek ve uzun süreli ışıma ve su kıtlığı gibi) tarım üreticisinin üstesinden gelemediği temel sorunlardır. Ayrıca, tarımsal üretimdeki girdi maliyetlerinin artışı da bu sorunları derinleştirmektedir. Girdi maliyetlerinin en önemlisi (ülkemiz özelinde de) meyve ve sebze üretimi sürecinde sulama amaçlı kuyu suyu kullanımının oluşturduğu enerji maliyetidir. Bahsi geçen tarımsal üretime yönelik problemlerin üstesinden gelinmedikçe ürünlerde oluşacak fiyat artışı ile karşılaşmak kaçınılmazdır. Bu proje kapsamında sunulan TarımGES önerileri söz konusu problemlere yönelik önemli bir çözüm sunmaktadır.

Projede, ülkemiz koşullarına uyumlu TarımGES tasarımlarıyla meyve ve sebze üretiminde iki farklı tesis inşa edilecektir:

1. Bursa: TAT Gıda deneme arazisinde kurulacak pilot tesis altında bezelye ve domates üretimi

2. Kayseri: Erciyes Üniversitesi, Ziraat Fakültesi deneme arazisinde kurulacak pilot tesis altında ise kayısı yetiştiriciliği gerçekleştirilecektir.

Yürütülen çalışmalar: Geçirgen panel tasarımı ve karakterizasyonu, Tarımsal faaliyeti engellemeyecek şekilde geçirgen panel tasarımlarıyla TarımGES tasarımlarının geliştirilmesi, Gölgelenme analizleri, Zirai uzmanlarla iş birliği yapılarak en uygun TarımGES tasarımlarının belirlenmesi, Karar verici algoritma tasarımı ve geliştirilmesi, TarımGES altında tarımsal verimin referans alındığı karşılaştırmalı analizler, Arazinin ikili kullanım verimliliğinin değerlendirilmesi

Proje sonunda tarımsal faaliyetlerde, daha az toprak nem kaybı, tarımsal üründe verim artışı, bitkilerin yüksek ışımaya karşı daha etkin korunabilmesi, daha az su tüketimi, meyvecilik için dondan etkilenmeme gibi iyileşmeler beklenmektedir. Bunlarla birlikte, arazinin çift yönlü kullanım oranında da artış beklenmektedir. Bu temel çıktıların yanı sıra Tarım-FV’nin sağladığı enerji ile tarım üreticisi mevcut işletme akışlarını optimize edilebilecek, hasat edilen ürünleri işleyebilecek, soğutma ve havalandırma gibi enerji tüketen işlemleri enerji tüketim maliyetlerini gözetmeksizin yapabilecektir. Ayrıca yakın gelecekte birçok diğer sektörde de olacağı gibi tarım sektöründe de tarım makinelerinin bataryalı ve elektrikle çalışan türleri yaygınlaşacaktır. Bu durumda Tarım-FV sahibi tarım üreticileri diğer üreticilere göre önemli bir avantaj kazanacağı açıktır. Bununla birlikte tüm sektörlerde olduğu gibi tarımda da dijitalleşme geliştirilecek kontrol algoritması ile kolayca uzaktan kullanıcı dostu bir ara yüz ile takip edilebilir ve geriye dönük ölçüm verilerine erişilebilecek bir tarım altyapısı bu proje kapsamında geliştirilecektir. Bunun yanı sıra sunulan proje kapsamında gerçekleştirilecek çalışmalar ve bu çalışmaların çıktıları ile tarım sektöründe gerekli olan enerjinin temiz, sürdürülebilir ve yerli kaynaklar ile karşılanması ile sürdürülebilir tarım uygulamalarına ve sera gazı salınım oranlarının azaltılması hedefine katkı sağlanacaktır. Ek olarak, projeler kapsamında geliştirilecek sistemler ile tarım arazilerinin çift yönlü kullanımının önü açılacaktır. Güneş enerjisi santrali kurulumu için gerekli geniş alan ihtiyacı ve bu ihtiyaçtan kaynaklanan kurulum yapılacak arazinin verimsiz kullanılması hususu ortadan kaldırılmış olacak ve aynı arazi üzerinde hem güneş kaynaklı temiz ve yenilenebilir enerji üretimi hem de tarımsal üretim gerçekleştirilebilecektir. Bu doğrultuda sürdürülebilir arazi yönetimi hedeflerine de katkı sağlanmış olacaktır. Yeşil mutabakat altındaki “Yeşil ve Sürdürülebilir Tarım: Tarladan Sofraya Sürdürülebilir Tarım” konu başlığı ile de tarladan sofraya stratejisi ile gıda sürdürülebilirliğini sağlamak ve üreticilere özelikle çiftçilere çevre dostu verimlilik artırıcı çözümlerle destek olunması hedeflenmektedir. Tarım-FV uygulamalarının temel amacı da budur. Proje kapsamında iki alanda teknoloji geliştirilmesi oranlanmıştır. Bunlardan ilki geçirgen panel tasarımı ikincisi ise Tarım-FV kontrol algoritmasının tasarımı ve uygulama devresinin oluşturulmasıdır. Geçirgen panel tasarımında THS 4’den THS 7’ye, kontrol algoritması ve uygulama devresinde de THS 3’den THS 7’ye ulaşılması hedeflenmiştir. Diğer yandan geliştirilecek ve denenecek iki farklı Tarım-FV konsepti de sistemin tamamı açısından THS 7 seviyesine ulaşmış bir güç santrali olacağı değerlendirilmektedir.

Proje Ekibi: Proje ODTÜ-GÜNAM’ın APYK sorumluluğunda, TAT Gıda ve Erciyes Üniversitesi ortaklığında yürütülmektedir. Proje kapsamında ODTÜ-GÜNAM’dan 6 araştırmacı - 1 danışman, TAT Gıda’dan 5 araştırmacı, Erciyes Üniversitesi – Ziraat Fakültesi’nden 4 araştırmacı, ODTÜ’den 2 araştırmacı ve Ankara Üniversitesi – Ziraat Fakültesi’nden 1 araştırmacı; ayrıca 3’ü star bursiyeri olmak üzere 8 bursiyer projede görev almaktadır.