Japonya’da Pirinç Tarlalarının Üzerine Kurulan Güneş Panelleri, Elektrik Üretirken Ürün Verimini de Koruyor

Japonya, yenilenebilir elektrik üretimini artırırken verimli tarım arazilerinden vazgeçmek zorunda kalmadan ilerleyebileceği bir yöntem geliştirmiş olabilir. Tokyo Üniversitesi tarafından gerçekleştirilen ve Journal of Photonics for Energy dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmaya göre, çift eksenli güneş takibi yapan fotovoltaik (PV) panellerin üç metre yükseklikten pirinç tarlalarının üzerine kurulması, rekabetçi düzeyde elektrik üretimi sağlarken yüksek kaliteli pirinç veriminin de korunmasına imkân tanıyor.

Pilot proje, Japonya’nın Nagano Eyaleti’ne bağlı Miyada-mura köyünde gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlar, özellikle tarım yapılabilir arazilerin kısıtlı olduğu ülkelerde, tarım ve güneş enerjisini aynı arazide birleştiren agrivoltaik sistemlerin Japonya’nın güneş enerjisi kapasitesini artırmak için umut vadettiğini gösteriyor.

Işık Takibi, Mahsulü Gölgelemeden

Araştırmacılar, mevsimsel ve günlük olarak eğim ve yön değiştirebilen hareketli güneş panelleri kurdu. Ekim dönemi ile büyümenin ilk safhalarında, sistem panel açılarını daha fazla gün ışığının tarlaya ulaşmasına izin verecek şekilde ayarladı. Tarımsal üretimin olmadığı dönemlerde ise sistem, elektrik üretimini maksimize edecek konuma geçti.

İki büyüme sezonu boyunca yapılan gözlemlerde, panellerin altında kalan alandaki pirinç üretimi, ilk yıl komşu tarlaların %75’i, ikinci yıl ise sistemin iyileştirilmesiyle %85’i oranında verim sağladı. Bu veriler, gölgelemenin azaltılmasıyla verim artışının mümkün olduğunu ortaya koydu.

Her iki yılda da elde edilen pirinç, Japonya’nın en yüksek kalite sınıfına ulaştı. Sonuçlar, ışık yönetiminin doğru yapıldığında hem verimin hem de kalite standartlarının korunabileceğini kanıtladı.

Elektrik Performansı da Umut Veriyor

Güneş paneli sisteminin enerji üretimi de etkileyici düzeydeydi. Yıllık yaklaşık 44.000 kilovat-saat elektrik üretildi ve sistem, kurulu kilovat başına 961,4 kWh verimlilik gösterdi. Bu değer, Avrupa’daki benzer agrivoltaik projelerle eş düzeyde kabul ediliyor.

Araştırmacılar, 20 yıllık işletme ömrü ve devlet desteği olmadan sistemin kilovat-saat başına yaklaşık 27 yen maliyetle elektrik ürettiğini hesapladı. Bu rakam, çalışmanın gerçekleştirildiği dönemde Japonya’daki konut elektrik tarifesiyle yaklaşık aynı düzeydeydi.

Arazi Kısıtlaması İnovasyonu Zorluyor

Japonya’nın dağlık yapısı, geniş ölçekli güneş enerjisi tarlaları için düz ve açık alan bulmayı zorlaştırıyor. Bu da yenilenebilir enerji yatırımları ile yerli gıda üretimi arasındaki çatışmayı daha da keskinleştiriyor.

Geleneksel güneş enerjisi santralleri çok fazla alan gerektiriyor. Örneğin, bir megavatlık bir güneş enerjisi sistemi genellikle dört ila beş dönüm arazi kaplıyor. Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemlerinde bu ihtiyaç daha da fazla. Karbon bazlı bir santral (kömür ya da doğalgaz) ise 500 MW enerji üretimini 100 dönümden az bir alanda gerçekleştirebilirken, benzer ölçekte güneş enerjisi kurulumu binlerce dönüm araziye ihtiyaç duyabiliyor. Bu da habitat kaybı ve ekolojik bölünme riski yaratıyor.

Agrivoltaik sistemler, tarım ve enerji üretimini aynı alan üzerinde birleştirerek bu çatışmaya çözüm sunuyor. Aynı parselde hem ürün yetiştirilebiliyor hem de elektrik üretilebiliyor.

Tokyo’daki pilot uygulama, Japonya’da güneş enerjisine yönelik yatırımların hızlandığı bir dönemde gerçekleştirildi. Hükümet yetkilileri ayrıca, 2027’ye kadar bir milimetreden ince panellere sahip 100 megavatlık yeni kurulumlar gerçekleştirmeyi hedefliyor. Bu girişim, enerji güvenliğini artırmak ve fosil yakıt ithalatına bağımlılığı azaltmak amacıyla planlanıyor.

Geleceğe Yönelik Ayarlamalar

Araştırma ekibi, panel açılarının güneş ışığı, hava durumu ve ürün büyümesine göre gerçek zamanlı ayarlanmasını sağlayacak yapay zeka destekli kontrol sistemleri üzerinde çalışmayı planlıyor. Aynı zamanda, yarı saydam ya da daha yüksek verimli PV malzemeleri de test ediliyor. Bu tür paneller, bitkilerin daha fazla görünür ışık almasına izin verirken, güneş spektrumunun daha büyük bölümünden enerji üretilebilmesini hedefliyor.

Bu teknolojik gelişmeler sayesinde, pirinç verimi klasik tarlalara yaklaşırken elektrik üretimi de sürdürülebilirse, agrivoltaik sistemler arazi kıtlığı yaşayan ülkeler için ana akım bir seçenek haline gelebilir.

Japonya hükümetinin, 2030 yılına kadar güneş enerjisinin ulusal enerji karmasında daha büyük bir pay almasını beklediği göz önüne alındığında, söz konusu araştırma agrivoltaik projelerin ölçeklenmesi için veri temelli bir gerekçe sunuyor.

Enerji üretiminin ötesinde, bu yaklaşım çiftçilere ikinci bir gelir kaynağı sağlayarak ekonomik direnç kazandırabilir ve kırsal bölgelerin temiz enerji dönüşümüne katılımını artırabilir.

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://interestingengineering.com/energy/solar-energy-above-rice-fields