Sürdürülebilir tarım için güneş enerjisi

Güneş enerjisi, özellikle teknoloji maliyetlerinin hızla düşmesi ve yenilenebilir enerjiye geçişin dünya çapında yayılmasıyla birlikte, yenilenebilir enerji sektöründe önde gelen bir trend haline geliyor.

Báo Nhân dân•30/11/2025

Dau Tieng güneş enerjisi santrali, Tay Ninh eyaleti. (Fotoğraf: MINH PHUONG)

Güneş enerjisi, özellikle teknoloji maliyetlerinin keskin bir şekilde düşmesi ve yenilenebilir enerjiye geçişin dünya çapında yayılmasıyla birlikte, yenilenebilir enerji sektöründe önde gelen bir trend haline geliyor. Güneş enerjisini insan ihtiyaçlarını karşılayacak elektriğe dönüştürmenin en yaygın yollarından biri de güneş panelleri kullanmaktır.

Ancak uzmanlara göre, dünya çapında güneş enerjisi santrallerinin geliştirilmesi, çevre ve arazi kaynakları açısından önemli sınırlamalar ortaya koymaktadır. Fotovoltaik üretim sürecinde, özellikle üretim işçileri için sağlık riskleri oluşturabilen hidroklorik asit, sülfürik asit, nitrik asit ve hidrojen florür gibi zehirli kimyasallar kullanılmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Enerji Araştırma Enstitüsü'nün (IER) bir raporuna göre, güneş panelleri aynı enerji birimi için nükleer santrallere göre 300 kat daha fazla tehlikeli atık üretmektedir. Kurşun, krom ve kadmiyum gibi ağır metaller kullanan güneş panelleri, ezilip toprağa gömüldüklerinde toprak ortamına zarar verebilir.

Ayrıca, büyük ölçekli güneş panelleri çok fazla yer kaplayarak altlarındaki bitki örtüsünün büyümesini engeller ve bu alanları verimsiz arazilere dönüştürür.

Vietnam'da, özellikle ülkenin "güneş enerjisi başkenti" olarak kabul edilen Ninh Thuan'da, güneş enerjisi son yıllarda hızla gelişti. Bu patlama, hızlı ekonomik büyüme, yüksek enerji talebi ve keskin bir şekilde düşen teknoloji maliyetleri ortamında gerçekleşti. Bununla birlikte, büyük ölçekli güneş enerjisi projeleri çok fazla arazi işgal ederek çevre üzerinde baskı oluşturuyor. Çoğu projede, güneş panellerinin kullanım ömrünün sonunda nasıl bertaraf edileceğine dair planlar bulunmuyor; ayrıca bu cihazlar, geleneksel çöp depolama yöntemleriyle bertaraf edildiğinde kirliliğe neden olabilecek malzemeler ve ağır metaller içeriyor.

Dünya çapında birçok araştırma grubu, yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojisini kullanarak düz panel güneş enerjisinin sınırlamalarının üstesinden gelmeye çalışmıştır. Bu teknoloji, güneş ışığını küçük bir alana odaklayarak ihtiyaç duyulan fotovoltaik hücre sayısını önemli ölçüde azaltır. Çin'deki bir grup bilim insanı, güneş ışığının bileşenlerini ayıran bir model öneren ilk gruplardan biriydi; bu modelde kırmızı ve mavi ışık tarımda kullanılırken, geri kalanı elektriğe dönüştürülür. Bununla birlikte, bu model çok pahalıdır çünkü ışığı ayırmak için pahalı nano-optik filmlerin kullanılmasını gerektirir, dayanıklılığı düşüktür ve odaklama faktörü sadece birkaç on kat olduğundan teknoloji yalnızca laboratuvar kullanımı için uygundur.

Son zamanlarda, Phenikaa Üniversitesi'nden bir grup yazar, Ulusal Bilim ve Teknoloji Geliştirme Fonu (Nafosted) tarafından finanse edilen "Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojisine dayalı çevre dostu fotovoltaik-tarım sisteminin araştırılması, tasarımı ve üretimi" projesini uyguladıktan sonra, yukarıda belirtilen eksikliklerin üstesinden gelen ve pratik koşullara uygun yeni bir yaklaşım geliştirdi.

Proje lideri Doçent Vu Ngoc Hai, düz bir çizgi yakınsaması oluşturmak için parabolik bir oluk kullanmak yerine, araştırma ekibinin ince, hafif, ucuz ve ışığı yüzlerce kata varan bir yakınsama katsayısıyla küçük bir noktaya yoğunlaştırabilen optik bir bileşen olan Fresnel merceği kullanmaya geçtiğini söyledi. Işık bu kadar güçlü bir şekilde sıkıştırıldığında, ihtiyaç duyulan fotovoltaik hücrenin alanı yüzlerce kat azalır; bu da daha az malzeme, daha az zehirli kimyasal madde, daha az atık ve daha düşük maliyet anlamına gelir. Bu Fresnel merceği de bu proje kapsamında ekip tarafından geliştirilen bir buluştur.

Doçent Doktor Vu Ngoc Hai, araştırma ekibinin birleşme noktasında doğal ışığın bileşenlerini ayırmak için yarı yansıtıcı bir ayna yerleştirdiğini açıkladı. Kırmızı ve mavi ışık (bitkilerin güçlü bir şekilde emdiği iki ışık bölgesi) aynadan geçerek büyüme alanına iletilir. Geriye kalan ışık, özellikle çok fazla ısı enerjisi taşıyan kızılötesi bölge, geri yansıtılır ve yüksek verimli güneş paneline yoğunlaştırılır. Işık bileşenlerinin küçük bir noktada ayrılması, filtre kaplaması gerektiren yüzey alanını 25-30 kat azaltarak daha dayanıklı, daha ucuz ve endüstriyel olarak üretilen kaplama tekniklerinin kullanılmasını sağlar. Bu, dünya çapındaki mevcut teknolojilere kıyasla önemli bir gelişmedir.

Ayrı ayrı kırmızı ve mavi ışık kaynakları optik fiberlere yönlendirilir ve optik yapılar kullanılarak yeniden dağıtılır. Bu, bitkilere eşit ışık dağılımı sağlayarak gölgeleri ortadan kaldırır ve geniş aralıklı güneş panellerine veya sera çatılarına monte edilmiş panellere sahip modellere kıyasla verim düşüşlerini önler. Yüksek enerjili yansıyan ışık, geleneksel düz panel teknolojisine göre daha yüksek verimlilikle elektrik enerjisine dönüştürülür.

Araştırma ekibine göre, bu teknoloji Vietnam'daki tarımsal fotovoltaik modellerde, özellikle yüksek radyasyon yoğunluğuna sahip ve elektrik üretimini tarımla birleştirme ihtiyacı duyulan bölgelerde potansiyel uygulama alanları açıyor. Bir sonraki aşamada, araştırma ekibi sistemin daha eksiksiz bir seviyeye geliştirilmesini ve pratik uygulamasının değerlendirilmesini, böylece teknolojinin ülkedeki işletmelere ve tarımsal fotovoltaik modellere aktarılmasını hedefliyor.

Ölçeklenebilirliği sağlamak için ekip, optik, malzeme ve yenilenebilir enerji alanlarında uzmanlığa sahip bir kurum olan Myongji Üniversitesi (Güney Kore) ile işbirliği yaparak deneysel kullanım için eksiksiz bir prototip sistem geliştirdi. Bu işbirliği, ekibin Hanoi'nin tropikal iklimi ve Güney Kore'nin Seul şehrinin ılıman iklimi de dahil olmak üzere çeşitli çevresel koşullar altında performans ölçümleri yapmasına olanak sağladı. Fresnel lenslerin ve optik filtrelerin dayanıklılığını değerlendirdiler ve bitkiler üzerindeki ışık dağılımının kararlılığını doğruladılar. İlk test sonuçları, sistemin aynı radyasyon koşulları altında geleneksel düz panel modellere kıyasla daha yüksek enerji dönüşüm verimliliği sunduğunu, bitki büyümesi için yeterli kırmızı-yeşil spektrum sağladığını, yerel gölgelenmeyi önlediğini ve verimi düşürmediğini gösterdi. İşbirliği programının ilk başarıları, Q1 sıralamasında yer alan uluslararası dergi Plos One'da yayınlandı.

Ulusal Bilim ve Teknoloji Geliştirme Fonu temsilcilerine göre, bu araştırma projesi sadece yeni nesil fotovoltaik tarım teknolojisinin uygulanabilirliğini göstermekle kalmıyor, aynı zamanda Vietnam'ın sürdürülebilir tarım için yoğunlaştırılmış güneş enerjisi teknolojisine sahip ülkeler arasına katılması için de büyük fırsatlar sunuyor. 2025-2027 döneminde optik malzemelerin daha da optimize edilmesi, maliyetlerin düşürülmesi ve daha büyük ölçekli prototiplerin oluşturulması amacıyla, sistemin saha denemelerine geçmesi, işletmelere aktarılması ve Vietnam'ın yeşil tarım, döngüsel ekonomi ve yenilenebilir enerji hedeflerine doğrudan katkıda bulunması bekleniyor.

KARLI IŞIK

Kaynak: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html