Güneş Enerjili Sulama Sistemleri

Güneş enerjisinin farklı alanlarda kullanımı teknolojiyle paralel olarak ilerlemektedir. Elektrik üretiminden ısıtmaya, soğutma sistemlerinden sulamaya kadar birçok alanda kullanılabilen güneş enerjisi aynı zamanda yenilenebilir ve sürekli olması itibariyle oldukça avantajlıdır. Güneş enerjisinin son günlerde yaygın olarak kullanıldığı bir diğer alan ise tarımdır. Özellikle tarımsal sulamada güneş enerjisi ile çalışan su pompama sistemleri güneş enerjisinin en verimli olarak kullanılabildiği alanların başında gelmektedir. Bu yazımızda da tarımsal sulamada güneş enerjisinin kullanımını sizler için inceledik.

A- A+

13.05.2014 tarihli yazı 30003 kez okunmuştur.

Günümüzde artan enerji ve elektrik fiyatları özellikle tarım sektörüyle ilgilenen insanların bir numaralı sorunu haline gelmiştir. Birçok zirai faaliyette bulunan çiftçiler yalnızca sulama için binlerce lira elektrik faturası ödemek zorunda kalmaktadırlar. Bu tür sorunlara teknoloji ve doğa birçok çözüm getirebilmektedir. Bunlardan birisi de özellikle tarımda güneş enerjisinin kullanımıdır. Öncelikle güneş enerjisinden elektrik üretim sistemini incelemek için aşağıdaki linke tıklayabilirsiniz.

Tarımsal sulama sistemlerinde en fazla elektrik tüketen aksam pompalardır. Çalışma prensibi ve uygulama alanları bakımından birçok çeşidi bulunan sulama pompaları harcadığı elektriği genel olarak fosil kökenli kaynaklardan sağlar. Aynı zamanda güneş enerjisini kullanarak da göl, akarsu veya yerin altından su pompalamak mümkündür. Tarımsal arazilerin kırsal kesimlerde merkezi yerlerden uzak olduğu düşünülürse elektrik enerjisinin bu tür yerlere ulaştırılması da ekstra zorluk ve maliyet getirmektedir. Oysa güneş enerjili sistemlerin merkezi enerji nakil hatlarından bağımsız olarak çalışabilmesi, ekonomik ve çevreci olması gibi avantajları tarımsal sulamada güneş enerjisinin kullanımını giderek daha da zorunlu hale getirmiştir.

►Güneş Enerjisi Elektrik Üretiminin Tasarlanması ve Maliyet Hesabı

Güneş Enerjili Su Pompalama Sistemleri

Bir güneş enerjili su pompalama sistemi iki temel komponentten oluşur. Birincisi güç sağlayıcı, yani güneş enerjisinin elektriğe dönüştüren fotovoltaik paneller. Bu panellerin en küçük bileşenleri ise solar hücrelerdir. Her solar hücre özel olarak hazırlanmış iki ya da daha fazla yarıiletken malzemenin birleşimiyle oluşmaktadır. Işığa maruz kalan bu hücreler doğru akım (DC) üretebilirler. Bu doğru akım kablolar tarafından bir panelde toplanır. Daha sonra oluşturulan güç, pompalarda kullanılmak üzere akülerde depolanır.

Şekil 1: Güneş enerjili su pompalama sisteminin basit, şematik görünümü

Bu sistemlerin en önemli bir diğer bileşeni ise pompalardır. Bu pompalar güneş enerjisinin en verimli şekilde kullanılması için özel olarak dizayn edilmişlerdir. Konvansiyonel pompalar jeneratörlerden sağlanan alternatif akımı (AC) kullanırlar. Solar pompalar ise PV paneller veya bataryalardan gelen doğru akımı (DC) kullanırlar.

►İlginizi Çekebilir: Türkiye'de Güneş Enerjisinin Durumu ve Geleceği

Sistem Bileşenleri

1-Pompa Kontrolorü

Pompa kontrolörünün birincil işlevi, akü grubunun gerilimini artırıp azaltarak pompanın giriş voltajını ayarlamak. Bir pompa kontrolörü olmadan, PV’nin gerilimi akü grubu tarafından belirlenir ve güneş panelleri kapalı pompayı çalıştırarak elde edilen gerilim seviyesine indirebilir. Örneğin yük altında, iki tam şarjlı bataryanın 26 volt üzerinde gerilim üretmesi için, seri bağlanmış iki PV panelin 30-34 Volt arası gerilim üretmesi gerekir.

Şekil 2: Pompa kontrolörü akü grubunun gerilimini artırıp azaltarak pompanın giriş voltajını ayarlar.

►İlginizi Çekebilir: Güneş Enerjisi Destekli Isı Pompası Tasarımı

2-Şarj Kontrol Regülatörleri

Şarj kontrol regülatörleri diğer ismiyle invertörler yüksek veya düşük voltaj koşularına karşı pompayı korur. İdeal ışık koşullarında maksimum düzeyde su pompalanmasını sağlar aynı zamanda optimum koşullarda çalışmayı ayarlar. AC pompalar, daima solar panellerden pompaya sağlanan DC akımı dönüştüren ve elektronik bir bileşen olan invertörlere ihtiyaç duyarlar.

3-Bataryalar

Bataryalar hayvancılıkta kullanılan güneş enerjili sulama sistemlerinde çok tercih edilmezler. Çünkü sistem komponentleri ve bakımı oldukça masraflı olup yeterince verimli değildir. Bunun yerine elektriği depolamak amacıyla piller kullanmak daha ekonomik ve daha basittir.

►İlginizi Çekebilir: Fotovoltaik Sistemlerde Kullanılan İnvertörler(Eviriciler)

4-Diğer Ekipmanlar

Bir pompada bulunan şamandıra anahtarı açılıp kapanarak stok tankı doldurulur veya boşaltılabilir. Kontrol ünitesi pompaya bağlanır ve buradan kontrolü sağlanır. Su kesme elektrotları ise düşük veya yüksek su debilerinde pompayı korumaya yardımcı olur.

►Şekil 3 :Tübitak tarafından desteklenen ve dünyada ilk olma iddiasıyla yola çıkan Mobil Solar Sulama Sistemi

Sistem Kurulumu ve Dizaynı

Her pompalama ve stok-sulama sistemi kendine özgüdür. Ortalama bir tüketicinin beklentisi ise bu tür sistemlerin, kendi koşullarına uygun ve nitelikli durumda olmasıdır. Sistem seçiminde en önemli parametreler ise maliyetin düşüklüğü, verimliliğin maksimum miktarda olması ve arazi koşullarına uygunluğudur.

Doğru ve uygun bir tasarım için gerekli olanlar ise şöyle sıralanabilir:

►Ne kadar ve ne zaman suya ihtiyaç var

►Hava şartlarında sistemin çalışma durumu

►Birim zamanda akabilecek su miktarı

►Uygun derinlikte çalışma koşulu

►Pompalanması gereken suyun ne kadar yükseğe çıkabileceği

►Su kalitesi ile ilgili sorunları giderme

►Ne kadar depolama yapılabilir, tankların dizilişi

Şekil 4: Güneş enerjili sulama sistemleri elektriksel ve mekanik bigi isteyen ciddi bir mühendislik çalışması gerektirir.

Güneş enerjili bir pompanın kurulumu oldukça komplekstir. Elektriksel çalışma ilkesinin sağlanması dışında ağır işçilik ve inşaat gerektirir(kaynak, beton dökme, hafriyat vs.). Bunun yanında yazılı talimatlar her zaman alması gerektiği gibi işlemeyebilir. Büyük projeler içinse traktör, kazıcı ve yükleyici gibi unsurlar olmazsa olmazlardandır.

►Şekil 5: Bir tarım arazisinde kurulmuş, pompalara elektrik sağlayan güneş panelleri

►İlginizi Çekebilir: Güneş Pilleri Nasıl Çalışır?

Sonuç olarak fotovoltaik bir sistemden üretilen gücün artısı benzin veya dizelden üretilen güce oranla oldukça fazladır. Özellikle tarımsal sulamada güneş enerjisinin kullanılması elektrik üretiminde birim maliyetlerin stabil olmasını sağlar. Şebeke bağlantısının olmadığı kırsal bölgelerde solar pompalama sistemlerinin tercih edilmesi tarımla uğraşan kimseler için oldukça avantajlı ve karlıdır. Daha ileriki yıllarda bu tür sistemler daha çok yaygınlaşıp fiyat açısından cazip hale gelecektir.