TARIMSAL SULAMADA GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM OLANAKLARI

TARIMSAL SULAMADA GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM OLANAKLARI Serkan IŞIK 1, Hacı Veli DEVECİ 2, Ali Çağlar ÇELİKCAN 3 1 Gıda Tar.Hay.Bak.,Çlş.Gr..Sor.,Ankara 2 Gıda Tar.Hay.Bak.,Daire Başkanı,Ankara 3 Gıda Tar.Hay.Bak.,Çlş.Gr.Sor.,Ankara ÖZET Nüfus artışı, sanayileşme ve gelir artışı enerji tüketimini her geçen gün artırmaktadır. Uluslararası Enerji Ajansı (UEA) nın farklı senaryolar için yapmış olduğu projeksiyonlara göre dünya birincil enerji talebinde 2035 yılında; mevcut enerji politikaları ile devam senaryosuna göre %47 oranında artış olacağı öngörülmekte iken, 450 ppm senaryosuna göre %16 oranında bir artış olması beklenmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının 2035 yılındaki payının ise mevcut politikalar senaryosuna göre %14, yeni politikalar senaryosuna göre %17 ve 450 ppm senaryosuna göre ise %26 olacağı beklenmektedir. Ülkemizin enerjide kendine yeterlik göstergesi olan genel enerji dengesi tablosu incelendiğinde, 2013 yılında 120 milyon TEP olan birincil enerji arzının, 96 milyon TEP inin ithalat yoluyla karşılandığı görülmektedir. 10.Kalınma Planı Yerli Kaynaklara Dayalı Enerji Üretim Programı Eylem Planında: 2012 ve 2013 yıllarında dış ticaret açığının sırasıyla yüzde 62 ve yüzde 49 u net enerji ithalatından kaynaklanmıştır. Hızla büyümekte olan enerji talebinin karşılanabilmesi için petrol, doğal gaz ve taşkömürü ithalatı sürekli artmaktadır. Bu durum enerjide yüksek oranlı dışa bağımlılığın sürmesine yol açmakta, cari işlemler dengesi ve enerji arz güvenliği üzerinde baskı oluşturmaktadır denilmektedir. Aynı eylem planında, 2013 yılında 10 TWh olan yenilenebilir kaynaklardan sağlanan elektrik üretim miktarının 2018 yılında 29 TWh e ulaşması hedeflenmektedir. Yukarıda sayılan nedenler dikkate alındığında, kendine yetebilirlik, çevre ve sürdürülebilirlik açısından yenilenebilir kaynaklardan enerji üretiminin ülkemiz açısından önemi daha iyi anlaşılmaktadır. Yenilenebilir enerji çeşitlerinden biri de güneş enerjisinin doğrudan elektrik enerjisine çeviren güneş panelleridir. Son yıllarda güneş panellerinin verimlerindeki artış ve birim maliyetlerindeki düşüş kullanım oranlarının da artmasına neden olmaktadır. Güneş panellerinin kullanım alanlarından biri de tarımsal sulamadır. Sulamada güneş enerjisinin kullanılması çok iyi hesaplanması ve planlanması gereken bir durumdur. Karar verme öncesinde, basma yüksekliği, gerekli debi, güneşlenme süresi ve buna bağlı olan en uzun sulama süresi gibi konular hesaplamada kullanılması gereken önemli parametrelerdir. Bu çalışmada, ülkemizdeki tarımsal sulama faaliyetlerinde enerjinin etkin ve verimli kullanılması konusuna değinilerek, sulamada güneş enerjisinin kullanım olanaklarına açıklık getirilmeye çalışılacaktır. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Sulama 1. GİRİŞ Enerji, ülkelerin kalkınmasında önemli rolü bulunan bir araç olup, artan nüfus artışı, yaşam standardındaki yükseliş ve teknoloji kullanımı ile sanayileşme enerjiye olan gereksinimini artırmaktadır. Son 20 yıllık geçmiş verilere baktığımızda, enerji ihtiyacının, gelişmekte olan ülkeler başta olmak üzere önümüzdeki yıllarda da artarak devam edeceği sonucu çıkarılabilir. Çeşitli kuruluşlar tarafından yapılan projeksiyonlara göre, enerji verimliliği alanındaki tüm gelişmeler hesaba katıldığında dahi, 2050 yılında küresel enerji ihtiyacının günümüzün yaklaşık iki katı olması beklenmektedir [3]. Gelecek yıllardaki, Türkiye nin toplam birincil enerji talepleri hesaplanmıştır. Böylelikle, toplam birincil enerji arzının 2015 yılında 129, 2020 yılında 146, 2023 yılında 157, 2025 yılında 165, 2030 yılında 185, 2035 yılında ise 208 milyon tep olacağı tahmin edilmiştir [7]. 1

Her geçen gün enerji ihtiyacımızın artması ve enerjide dışa bağımlı bir ülke olmamız çeşitli tedbirleri alma zorunluluğu getirmektedir. Bunlardan biri de enerji ithal edilen ülkelerin çeşitliliğinin artırılarak riskleri azaltmaktır. Bunun yanında 10. Kalkınma planı Yerli Kaynaklara Dayalı Enerji Üretim Programı Eylem Planında da değinildiği üzere: Türkiye ekonomisinin yüksek ve istikrarlı büyüyebilmesi için mümkün olan bütün yerli kaynakların enerji üretimi amacıyla değerlendirilmesi öncelikli bir husustur. Özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının hem birincil enerji arzı hem de elektrik üretimi amacıyla değerlendirilmesi sürdürülebilir kalkınmanın temini açısından önem taşımaktadır. Tarımda kullanılan enerjinin bir kısmını sulama amacıyla kullanılan enerji oluşturmaktadır. Sahip olduğu topografik yapı nedeniyle birçok durumda suyun temini ve iletimi için enerji kullanımı gerekmektedir. Bazı durumlarda enerji kullanımının maliyeti sulamanın sağladığı faydaya değmeyecek seviyelerde olabilmektedir. Bunun sebepleri olarak: su kaynağı ile götürüleceği arazi arasındaki büyük yükseklik farkı, bitki su tüketimlerinin çok olduğu coğrafi alanlar ve sulama randımanının düşüklüğü sayılabilir. Tarımda sulama amaçlı enerji kullanımında fayda/maliyet oranı, dikkate alınması gereken önemli faktörlerdendir. Hangi durumlarda maliyetin ne olacağına ilişkin hesaplamalar güneş enerjili sistemlerde belki biraz daha karışık olabilmektedir. Güneş enerjisi sistemlerinin zaten pahalı yatırımlar olması bu hesaplamaları daha önemli hale getirmektedir. 2. DÜNYADA ENERJİNİN DURUMU Dünyadaki nüfus artışı, uzun dönemde ortalama %3.6 büyümesi beklenen dünya ekonomisi, sanayileşme ve kentleşme, doğal kaynaklara ve enerjiye olan talebi önemli ölçüde arttırmaktadır [2]. Geçen 1990-2011 yılları arasındaki yirmi bir yıldaki birincil enerji arzının artışı, Türkiye de %117 olurken, Dünyada %49, OECD de %17, ABD de %14, Japonya da ise sadece %5 olmuştur. Bu değerleri karşılaştırınca, Türkiye nin enerji kullanma artışının oldukça yüksek olduğu anlaşılmaktadır [7]. Uluslararası Enerji Ajansı, Dünyadaki iklim değişikliği, kullanılan kaynakların giderek azalması, teknoloji ve enerji verimliliğindeki gelişmeler, ekonomik ve sosyal şartların getireceği zorunluluklar düşünülerek senaryolar yapmaktadır. Bunlar: mevcut politikalar, yeni politikalar, 450 ppm senaryolarıdır [7]. Uluslararası Enerji Ajansı (UEA) nın farklı senaryolar için yapmış olduğu projeksiyonlara göre 12,7 milyar ton eşdeğer petrol (TEP) olan dünya birincil enerji talebinin 2035 yılında; - Mevcut enerji politikaları ile devam senaryosuna göre %47 oranında artışla 18,7 milyar TEP, - Yeni politikalar senaryosuna göre %35 oranında artış ile 17,2 milyar TEP, - 450 ppm senaryosuna göre %16 oranında bir artışla 14,8 milyar TEP e ulaşması beklenmektedir[4]. BP nin yılda bir yayınladığı çalışmada, 2012 sonu rakamlarıyla, dünya genelinde bir değerlendirme yapıldığında, mevcut kanıtlanmış petrol rezervlerinin 53, doğal gaz rezervlerinin 56, kömür rezervlerinin de 109 yıllık ömre sahip olduğu hesaplanmaktadır [2]. Elektrik, modern yaşam için vazgeçilmez bir enerji türü olup, birincil enerji tüketiminde önemli bir paya sahiptir. Dünya elektrik üretiminde kullanılan kaynakların dağılımları incelendiğinde elektrik üretimi için en yaygın olarak kullanılan kaynağın kömür olduğu ve hemen arkasından doğal gazın geldiği görülmektedir [4]. 2.1. Dünyada Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Durumu Her geçen gün artan enerji ihtiyacı, enerji güvenliği politikalarını da etkilemektedir. Enerji arz ve tüketimlerinin çevre üzerine olumsuz etkileri, çevre dostu sürdürülebilir enerji arzını ve enerji verimliliğini gündeme taşımaktadır. 2

Teknolojideki muhtemel gelişmelerle çeşitli maliyet dezavantajlarının da önümüzdeki dönemde giderilmesi beklenmekte olup, giderek daha fazla sayıda ülkenin başta rüzgâr ve güneş olmak üzere yenilenebilir enerji kaynaklarından azami ölçüde yararlanma eğilimine gireceği tahmin edilmektedir [3]. Yenilenebilir enerji kaynaklarının 2035 yılındaki payının mevcut politikalar senaryosuna göre %14 oranında, yeni politikalar senaryosuna göre %17 ve 450 ppm senaryosuna göre ise %26 olacağı beklenmekte olup, 2030 yılına kadar olan süreçte; yenilenebilir kaynaklar yıllık ortalama %7,6 büyüme payları ile en hızlı büyüme oranına sahip enerji kaynaklarıdır [4]. 3. TÜRKİYE DE ENERJİNİN DURUMU Türkiye nin ekonomik büyümesi beraberinde enerji tüketimini de arttırmıştır. Dünya çapında bakıldığında da Çin den sonra elektrik ve doğalgaz talebinin en hızlı arttığı ikinci ülke Türkiye olup, Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından yapılan açıklamalarda, bu eğilimin gelecek dönemde de korunmasının beklendiği kaydedilmektedir [3]. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının hazırladığı 2013 Yılı Enerji Denge Tablosu incelendiğinde Türkiye nin birincil enerji ihtiyacını ağırlıklı olarak kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlardan karşıladığı görülmektedir. 2013 Yılı Enerji Denge Tablosuna göre Türkiye, kömür, petrol ve doğalgaz ithal eden bir ülke konumunda olup, 2013 yılında toplam ithal ettiği enerji 96 MTEP olmuştur. Türkiye nin toplam birincil enerji arzı ise 120,29 MTEP dir. Türkiye nin, 2012 yılında enerji açığı 52 milyon dolar, cari işlemler dengesi ise eksi 47 milyon dolar olarak gerçekleşmiş olup, enerji verimliliğine yönelik politikalar; enerji arzının güvence altına alınmasına, dışa bağımlılıktan kaynaklanan risklerin azaltılmasına, enerji maliyetlerinin sürdürülebilirliğinin sağlanmasına, iklim değişikliği ile mücadeleye yönelik çalışmaların etkinliğinin arttırılmasına ve çevrenin korunmasına odaklanmaktadır [5]. 2012 ve 2013 yıllarında dış ticaret açığının sırasıyla yüzde 62 ve yüzde 49 u net enerji ithalatından kaynaklanmıştır. Hızla büyümekte olan enerji talebinin karşılanabilmesi için petrol, doğal gaz ve taşkömürü ithalatı sürekli artmaktadır. Bu durum enerjide yüksek oranlı dışa bağımlılığın sürmesine yol açmakta, cari işlemler dengesi ve enerji arz güvenliği üzerinde baskı oluşturmaktadır [9] Gelecek yıllardaki, Türkiye nin toplam birincil enerji talepleri hesaplanmış ve toplam birincil enerji arzının 2015 yılında 129 MTEP, 2020 yılında 146 MTEP, 2023 yılında 157 MTEP, 2025 yılında 165 MTEP, 2030 yılında 185 MTEP, 2035 yılında ise 208 MTEP olacağı tahmin edilmiştir [7]. 3.1. Ülkemizde Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Durumu Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı nın 2013 yılı Enerji Denge Tablosu incelendiğinde; toplam 120,29 MTEP olan birincil enerji arzının yaklaşık 5,11 MTEP ini hidrolik, 1,17 MTEP ini jeotermal, 0,65 MTEP ini rüzgar, 0,795 MTEP ini güneş enerjisinin oluşturduğu görülmektedir. Türkiye ekonomisinin yüksek ve istikrarlı büyüyebilmesi için mümkün olan bütün yerli kaynakların enerji üretimi amacıyla değerlendirilmesi öncelikli bir husus olup, özellikle yenilenebilir enerji kaynaklarının hem birincil enerji arzı hem de elektrik üretimi amacıyla değerlendirilmesi sürdürülebilir kalkınmanın temini açısından önem taşımaktadır [9]. Tablo 1. Onuncu Kalkınma Planı Yerli Kaynaklara Dayalı Enerji Üretim Programı Eylem Planında yer alan yenilenebilir enerji kaynakları hakkındaki gösterge ve hedef [9] Gösterge Adı Yenilenebilir kaynaklardan sağlanan elektrik üretim miktarı (Rüzgar, güneş, jeotermal ve biyokütle) (TWh) Mevcut Durum 2014 2015 2016 2017 2018 10 13 16 20 24 29 3

4. TARIMSAL SULAMADA GÜNEŞ ENERJİSİNİN KULLANIM OLANAKLARI 4.1. Tarımsal Sulamada Enerji İhtiyacı Sulamada Enerji İhtiyacının Ana Unsuru: Taşıma Buna teknik olarak su iletimi de denilebilir. Suyun kaynağından, ihtiyaç duyulan yere taşınması için gerekli olan enerjidir. Bu enerjinin hesaplanmasında kullanılan ana parametreler: su kütlesinin ağırlığı (m) ve suyun taşınacağı yer ile kaynak arasındaki yükseklik farkıdır (h). Yükseklik farkının negatif olduğu durumlarda enerji gereksinimi olmadan iletim sağlanabilmektedir ki buna cazibeli sulama denilmektedir. Sulamada genellikle ihtiyaç duyulan enerjinin çoğunu, taşıma için gereken enerji oluşturmaktadır. Sulamada Enerji İhtiyacının Tali Unsurları: Kayıplar Sulamadaki enerji ihtiyacının bir kısmı da enerji kayıpları nedeniyle oluşmaktadır. Bunlar iletim, dağıtım ve tarla içi uygulama esnasında oluşan kayıplardır. Enerji kayıplarına neden olan sistem unsurları motor, pompa, borular, bağlantı ve su alma elemanları, vanalar, yağmurlama başlığı ve damla sulama elemanları olarak sayılabilir. 4.2. Güneş Enerjisinden Elektrik Üretimi Ülkemiz, güneş enerjisi potansiyeli açısından coğrafi konumu itibariyle şanslı durumdadır. Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kwh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kwh/m²) olduğu tespit edilmiştir [6]. Güneş enerjisinden elektrik üretilmesi ve bunun kullanılması için gerekli olan sistemin unsurları: güneş paneli, şarj kontrol ünitesi, akü ve invertörlerdir. Güneş Panelleri: Güneşten, doğrudan elektrik üretmek için kullanılan elemanlardır. Çeşitli boyut ve güçte güneş panelleri bulunmaktadır. Şarj Kontrol Üniteleri: Elektriğin hemen kullanılmayıp depolanması gerektiği durumlarda akülerin sağlıklı şekilde şarj olmaları için kullanılan sistem elemanlarıdır. Aküler: Elektrik üretimi amacıyla kurulan güneş enerji sistemlerinde, elektriğin güneş olmadığı zamanlar için depolanması amacıyla kullanılırlar. İnvertörler: Güneş panellerinde doğru akım (DC) olarak elde edilmiş olan elektriğin alternatif akıma (AC) dönüştürülmesi ve gerekli gerilim değerine yükseltilmesi için kullanılır. Güneş Takip Sistemleri: Güneşten azami oranda faydalanabilmek için kullanılan, güneş panelini veya panel guruplarını güneşe yönlendirerek ışığın panele dik olarak vurmasını sağlayan sistemlerdir. 4.3. Tarımsal Sulamada Güneş Enerjisinin Kullanımına İlişkin Örnek Hesaplamalar Tarımsal sulamada enerji ihtiyacının karşılanması için elektrik olmayan yerlerde petrol türevi yakıtlarla çalışan pompalar kullanılmaktadır. Bu gibi durumlarda güneş enerjili sulama pompalarının kullanımı da mümkündür. Sulamada kullanılmak üzere güneş panelleri vasıtasıyla üretilen elektrik enerjisi birden çok şekilde kullanıma sunulabilir. Bunlar: - Üretilen enerjinin doğrudan sulamada kullanılması, - Üretilen enerjinin sulamada sonradan kullanmak üzere depolanması, - Yukarıda sayılan iki yöntemin beraberce kullanıldığı yöntemlerdir. Bu çalışmada, öncelikle güneş enerjisinden üretilen elektrik enerjisinin doğrudan sulamada kullanılmasına yönelik hesaplama yapılarak bu yöntemin kullanılabilirliğine bakılacak daha sonra bunun sonuçlarından faydalanarak diğer yöntemlerin uygulanabilirliği tartışılacaktır. 4

Sulamada enerji gereksinimi için kurulacak sistem için gerekli elemanların kapasitelerinin hesaplanmasında ana unsurları, motor (pompa için), panel ve gerekmesi durumunda akü oluşturmaktadır. Hesaplamalarda kullanmak üzere ihtiyaç duyduğumuz veriler: motor, pompa, güneş paneli uygulama verimleri, sulama randımanı, yükseklik (hm), sulama alanı, aylık bazda bitki su tüketimi ile güneşlenme süresidir. Hesaplarımızda Ankara/Merkez için hesaplanan güneşlenme süresi ile şekerpancarı bitki su tüketimi verileri kullanılmıştır. Güneşlenme süresine ilişkin veriler Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü nün internet sayfasından, bitki su ihtiyacına ilişkin veriler ise Mülga Topraksu Genel Müdürlüğü nün Türkiye de Sulanan Bitkilerin Su Tüketimleri Rehberi kitabından temin edilmiştir. Diğer verilerde ise konu hakkındaki saha uygulamalarındaki tecrübeler esas alınmıştır. Tablo 2. Ankara/Merkez için şekerpancarına ait bitki su ihtiyacı [1] Aylar Yağış (mm) Bitki Su İhtiyacı (mm) Nisan 35,70 78,10 Mayıs 50,60 97,80 Haziran 30,30 204,90 Temmuz 13,20 322,80 Ağustos 8,50 360,10 Eylül 18,20 208,80 Ekim 21,70 55,00 TOPLAM 178,20 1327,50 Tablo 3. Ankara ili için aylık bazda günlük güneşlenme süreleri [8] Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Ort. Güneşlenme Süresi (saat) 2,5 3,5 5,2 6,4 8,4 10,2 11,3 11,6 9,2 6,5 4,4 2,3 Hesaplamalarda kullanılacak verilerin düzenlenmesi amacıyla; - Etkili yağış değerleri kullanılarak net bitki su ihtiyaçları, sulama randımanları kullanılarak da bürüt bitki su ihtiyaçları (sulama suyu ihtiyacı), - Güneşlenme süreleri kullanılarak ay bazlı ortalama günlük faydalanabilir güneşlenme süreleri hesaplanmıştır. Hesaplamalar yüzey sulama ve basınçlı sulama yöntemleri için ayrı ayrı yapılmıştır. Maksimum faydalanabilir güneşlenme süresi esas alınarak debi (lt/sn) hesaplanmış, elde edilen veri yardımıyla gerekli motor gücü bulunmuştur. Daha sonra enerji ile ilgili veriler hesaplanmıştır: Gerekli panel gücü (kw), aylık bazda üretilen, kullanılan ve kullanılamayan enerji (kw/h) miktarları hesaplanarak kapasite kullanım oranları elde edilmiştir. Daha sonra sistemin mali hesaplamaları yapılmıştır. Mali hesaplamalar sadece güneş enerjisi sistemi unsurlarını içermekte olup, sulama sistemi maliyeti hesaplamalara dâhil edilmemiştir. Gerekli motor gücü hesaplamasında kullanan eşitlik: 5

Hesaplamada kullanılan diğer veriler: Yükseklik (hm) = 10-150 m arasında 10 m ara ile değişik yükseklikler, Alan = 10 da Kabule dayalı veriler: Motor Randımanı = %90, Pompa Randımanı = %75, Yüzey Sulama Randımanı %55, Basınçlı Sulama Randımanı = %80 Parasal Kabuller: Elektrik birim fiyatı olarak ise 6094 Sayılı Kanunun ekinde yer alan I sayılı Cetveldeki Güneş enerjisine dayalı üretim tesisi değeri esas alınmıştır. Hesaplamalar esnasında basınçlı sulamada sistem kayıpları 20 m kabul edilmiştir. Ayrıca paneller için güneş takip sistemi kullanılmadığı varsayıldığından güneşlenme süreleri %20 azaltılarak hesaplamalara dâhil edilmişlerdir. Güneş panellerinin güç testleri ideal koşullar altında yapıldığından hesaplamalarda elde edilen gerekli güneş paneli güç değerleri % 15 oranında artırılmıştır. Kablolama, varsa şarj kontrol ünitesi ve invertör içinde kayıplar göz önüne alınmalıdır. Gerilim düşümü hesaplaması yapıp doğru kalınlık ve uzunlukta kablo kullanımı ile doğru bağlantı elemanlarının kullanımı kablolama kayıplarını çok düşük seviyelere çekebilir. Eğer sistemde şarj ve motor kontrol üniteleri ve invertör kullanılacaksa bunların kayıplarının hesaplanmasında cihazların teknik dokümanlarından yararlanılabilinir. Ayrıca alınan güneşlenme süreleri uzun yıllar ortalaması olduğundan, bulutlu geçebilecek günlerde göz önüne alınarak, sulamanın sürekliliğini sağlayıp, yapılan sulama programlamasının sağlıklı uygulanabilmesi için enerjinin depolanması amacıyla akü kullanılabilir. Bunun için burada ayrıca bir hesaplama yapılmamıştır. Hesaplamalar sonucunda bulunan değerler tablo 4, tablo 5 ve tablo 6 da verilmiştir. Tablo 4. Farklı yükseklikler için hesaplanmış olan motor ve panel güçleri Gerekli Motor Gücü Gerekli Panel Yükseklik (kw) Gücü (kw) (m) Yüzey Basınçlı Yüzey Basınçlı 10 0,897 1,851 1,056 2,178 20 1,795 2,468 2,112 2,903 30 2,692 3,085 3,167 3,629 40 3,590 3,702 4,223 4,355 50 4,487 4,319 5,279 5,081 60 5,384 4,936 6,335 5,807 70 6,282 5,553 7,390 6,533 80 7,179 6,170 8,446 7,258 90 8,077 6,787 9,502 7,984 100 8,974 7,404 10,558 8,710 110 9,871 8,021 11,613 9,436 120 10,769 8,637 12,669 10,162 130 11,666 9,254 13,725 10,888 140 12,564 9,871 14,781 11,613 150 13,461 10,488 15,836 12,339 6

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Panel Gücü (kw) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Panel Gücü (kw) Tablo 5. Farklı yükseklikler için hesaplanan enerjiler ve kapasite kullanım oranı Yükseklik (m) Toplam Gerekli Enerji (kw/sa) Toplam Kullanılamayacak Enerji (kw/sa) Kapasite Kullanım Oranı (%) Yüzey Basınçlı Yüzey Basınçlı Yüzey Basınçlı 10 850,860 1.754,899 933,748 1.925,856 47,68 47,68 20 1.701,721 2.339,866 1.867,496 2.567,807 47,68 47,68 30 2.552,581 2.924,832 2.801,244 3.209,759 47,68 47,68 40 3.403,441 3.509,799 3.734,993 3.851,711 47,68 47,68 50 4.254,302 4.094,765 4.668,741 4.493,663 47,68 47,68 60 5.105,162 4.679,732 5.602,489 5.135,615 47,68 47,68 70 5.956,022 5.264,698 6.536,237 5.777,567 47,68 47,68 80 6.806,883 5.849,665 7.469,985 6.419,519 47,68 47,68 90 7.657,743 6.434,631 8.403,733 7.061,470 47,68 47,68 100 8.508,603 7.019,598 9.337,482 7.703,422 47,68 47,68 110 9.359,464 7.604,564 10.271,230 8.345,374 47,68 47,68 120 10.210,324 8.189,531 11.204,978 8.987,326 47,68 47,68 130 11.061,184 8.774,497 12.138,726 9.629,278 47,68 47,68 140 11.912,045 9.359,464 13.072,474 10.271,230 47,68 47,68 150 12.762,905 9.944,430 14.006,222 10.913,182 47,68 47,68 Farklı yüksekliklerdeki gerekli güç ihtiyacı ve gerekli enerjileri gösteren grafikler şekil 2 de gösterilmiştir. Tablo 6. Üretilen enerjinin parasal karşılıkları Üretilen Enerjinin Parasal Yükseklik Karşılığı ($) (m) Yüzey Basınçlı 10 237,35 489,54 20 474,71 652,72 30 712,06 815,90 40 949,41 979,08 50 1.186,76 1.142,26 60 1.424,12 1.305,44 70 1.661,47 1.468,62 80 1.898,82 1.631,80 90 2.136,18 1.794,98 100 2.373,53 1.958,16 110 2.610,88 2.121,34 120 2.848,24 2.284,52 130 3.085,59 2.447,70 140 3.322,94 2.610,88 150 3.560,29 2.774,06 YÜKSEKLİK-KULLANILAN ENERJİ İLİŞKİSİ 15.000,000 10.000,000 5.000,000 0,000 Yükseklik (m) Yüzey Sulama Basınçlı Sulama YÜKSEKLİK-GEREKLİ PANEL GÜCÜ İLİŞKİSİ 20,000 15,000 10,000 5,000 0,000 Yükseklik (m) Yüzey Sulama Basınçlı Sulama Şekil 2. Yükseklikle enerji ve panel gücü ilişkisi 7

Hesaplamalar neticesinde Ankara/Mekez de 10 dekar tarım arazisinde, 50 metre derinlikten su çıkarılarak yapılan şekerpancarı yetiştiriciliği için gerekli motor gücü, yüzey sulama için yaklaşık 4,5 kw, basınçlı sulama için 4,3 kw hesaplanmıştır. Bu motor gücü için gerekli güneş paneli gücü yüzey sulama için 5,28 kw, basınçlı sulama için 5,08 kw olarak hesaplanmış olup, sistemin toplam ürettiği enerji, yüzey sulamada 8.923 kw/sa, basınçlı sulamada ise 8.588 kw/sa olarak hesaplanmıştır. Yüzey sulama için yapılan hesaplamada, üretilen enerjinin 4.254 kw/sa tinin, basınçlı sulamada ise üretilen enerjinin 4.095 kw/sa tinin kullanılabileceği bulunmuştur. Bu değerler ile kapasite kullanım oranı her iki sulama yönteminde de % 47,68 olmuştur. Mali yönden yapılan hesaplamalarda, tablo 6 daki değerler elde edilmiştir. Tablo incelendiğinde 50 m yükseklik için üretilen toplam enerjinin parasal karşılığı, yüzey sulamada 1.186,76 ABD $ olurken, basınçlı sulamada bu 1.142,26 ABD $ olarak hesaplanmıştır. 5. TARTIŞMA VE DEĞERLENDİRME Burada yapılan hesaplamalar, üretilen enerjinin doğrudan kullanılmasına yönelik bir sistem üzerine yapılmıştır. Bu nedenle kapasite kullanım oranı % 46 larda kalmıştır. Yetiştirilecek bitkinin vejatasyon zamanı yetiştirildiği bölgenin güneşlenme zaman ve süresiyle ne kadar uyumlu olursa bu kapasite kullanım oranı o denli yüksek olacaktır. Sulamada enerji kullanımlarının büyüklüğünü anlatmak için yukarıdaki aynı hesaplamaları, büyüklüğü 200 da olan, 150 m derinlikten su çekmek durumunda kalan ve basınçlı sulama yapan bir tarım arazisi için hesapladığımızda; yaklaşık 210 kw motor gücü gerekeceği, yıllık toplam yaklaşık 200.000 kw/sa enerjiye ihtiyaç duyacağı hesaplanmıştır. 5.1. Enerjinin Depolanması: Enerjinin önemi, değeri ile verimlilik esasları düşünüldüğünde kullanılamayan enerjinin başka şekillerde değerlendirilmesi veya depolanması gerektiği sonucu ortaya çıkmaktadır. Enerjinin depolanarak yine sulamada kullanılması örneği düşünülecek olursa: Hesaplanan panel büyüklükleri, kapasite kullanım oranı nispetinde azaltılarak ihtiyaç olmadığı zamanlarda üretilen enerji, suyun yüksek bir konumda depolanması amacıyla kullanılabilir. Yukarıdaki örnek hesaplamada toplam sulama suyu ihtiyacının yaklaşık 11.600 mm olduğu ve bunun 11.600 m 3 sulama suyuna karşılık geldiği bulunmuştu. Bu miktarın %47 sinin (5.452 m 3 ) güneşli zamanlarda doğrudan alana verilmesi gerekirken, kalan 6.148 m 3 ü için uygun bir yüksekliğe su depolama yapısı yapmak gerekecektir. Enerjinin depolanmasında kullanılabilecek diğer bir yolda akü kullanılmasıdır. Toplam gerekli enerji miktarının % 47 si güneş panelinden alınarak doğrudan, kalan kısmın ise depolama biriminden karşılanacağı düşünülebilir. Bu durumda, örneğimizdeki şartlarda, 50 metre yükseklik ve basınçlı sulama için toplam gerekli enerji miktarı 4.095 kw/saat dir. Bunun %53 ü yani 2.170 kw/saat i akülerde depolanarak kullanılmalıdır ki, bunun tamamının sulama sezonu dışında üretilen enerji olduğu varsayılırsa, 12V-200Ah kapasitesindeki akülerden yaklaşık 900 adet kullanılması gerektiği sonucuna ulaşılmaktadır. Aslında buradaki durum, sadece sulama sezonu dışında üretilen enerjinin depolanmasından ibaret olmayabilir. Çünkü azda olsa sulama sezonunda da aküler doldur-boşalt şeklinde kullanılabilir ki bunun için iyi şekilde hesaplama yapılarak optimizasyona gidilmesi gerekebilir. İhtiyacın artması üzerine su depolama yapısında yapılacak büyütme neticesinde veya iklim değişikliğinin etkisi ile tam dolmayan su depolama yapılarına, diğer su kaynaklarından su pompalanarak takviye edilmesi durumu söz konusu olabilir. Mevcut su depolama yapılarının diğer su kaynaklarıyla takviye edilmesi amacıyla yapılan tesislerin enerji ihtiyacını karşılamak amacıyla da güneş enerjisinden faydalanılabilir. 5.2. Tarımsal Sulamada Güneş Enerjisi Kullanımına İlişkin Gıda Tarım Ve Hayvancılık Bakanlığı Uygulamaları Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığınca 2012 yılından itibaren güneş enerjili sulama sistemlerine % 50 hibe desteği verilmektedir. Bakanlıkça verilen desteğin özeti tablo 7 de verilmiştir. 8

Tablo 7. Gıda Tarım ve Hayvancılık Bakanlığı nın güneş enerjili sulama sistemi destekleri Proje Sayısı Sulama Alanı (Da) Hibe Tutarı (TL) 61 2.554,79 1.336.205,93 Bu kapsamdaki destekleme, mevcut durumda sadece kuru tarım yapılan, açık kanaldan veya yer üstü su kaynaklarından dizel motopompalarla sulama yapılan, elektrik şebekesinin bulunmadığı (enerji nakil hattı ve trafo gerektiren) tarım arazilerine verilmektedir. Ayrıca sistem mutlaka bir sulama sistemini de içermelidir. Hibeye esas mal alım tutarı içinde sulama sistemi maliyeti %50 nin altında olmamalı ve projenin tamamlanmasından sonra sistemden elektrik şebekesine bağlantı yapılmamalıdır. 6. SONUÇ Yapılan hesaplamalar göstermektedir ki sulama önemli ölçüde enerji gerektiren bir faaliyettir. Büyük alanların, pompaj tesisleri yardımıyla sulanmasında enerji maliyetleri çok büyük boyutlara ulaşabilmektedir. Sulama maliyetleri bazen ürün maliyetini o kadar artırmaktadır ki yapılan tarımsal faaliyetten zarar edilebilmektedir. Sulu tarımın getireceği katma değerin, sulama maliyetleriyle kıyaslanması, kaynakların etkin ve verimli kullanılması açısından önem taşımaktadır. Bu nedenle, günümüz teknik ve teknolojisinde, sulamada güneş paneli uygulamalarının, katma değeri yüksek ürünlerin yetiştirildiği özel durumlarda ve küçük alanların sulanmasında daha uygun olacağı düşünülmektedir. Sulamada enerji ihtiyacının karşılanması amacıyla, elektrik şebekesi çekilmesinin gerektiği durumlarda, bu işin maliyetini göz önünde bulundurarak, enerjinin yerinde üretildiği güneş enerjili sistemlerin alternatif bir yöntem olabileceği düşünülebilir. Birçok avantajları olmasına ve desteklenmesine rağmen, tarımsal sulamada güneş enerjisi kullanımında kurulacak sistemde kullanılacak malzeme kalitesi için standartlara dikkat edilmesi gerekmektedir. Ayrıca bazı uygulamalarda tarım arazilerinin güneş panelleriyle kapatılarak kullanılamayacak hale gelmesi de değerlendirilmesi gereken hususlardandır. KAYNAKLAR: [1] Anonim, Türkiye de Sulanan Bitkilerin Su Tüketimleri Rehberi. Köyişleri ve Kooperatifler Bakanlığı, No: 718, Ankara, 1982. [2]http://www.enerji.gov.tr/File/?path=ROOT%2F1%2FDocuments%2FSekt%C3%B6r+Raporu%2FEUAS- Sektor_Raporu2013.pdf (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [3] https://ekonomi.isbank.com.tr/userfiles/pdf/ar_13_2013.pdf (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [4]http://www.enerji.gov.tr/File/?path=ROOT%2f1%2fDocuments%2fEnerji+ve+Tabii+Kaynaklar+G%C3 %B6r%C3%BCn%C3%BCm%C3%BC%2fSayi+08.pdf (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [5]http://www.eie.gov.tr/duyurular_haberler/document/UEVEP_TASLAK_YeniSurum.pdf (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [6] http://www.eie.gov.tr/eie-web/turkce/yek/gunes/tgunes.html (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [7]http://dektmk.org.tr/upresimler/Enerji-Raporu-2013.pdf (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [8] http://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx (Erişim tarihi: Ağustos 2015) [9]http://odop.kalkinma.gov.tr/dokumanlar/YPK_Karari_2015-3_Sayili.pdf (Erişim tarihi: Ağustos 2015) 9