Burak ŞEN, Remzi GÖZYUMAN, Mustafa BAYRAK, Oğuzhan YILDIZ

Niğde Bölgesinde Tarımsal Sulama Amaçlı Güneş Enerjisi Potansiyelinin Teorik ve Deneysel İncelenmesi

Yenilenebilir enerji kaynaklarına olan yönelme son yıllarda giderek artmaktadır. Bu yöneliş, öncelikle potansiyel hesaplamalarıyla başlamış, zamanla teknolojilerin uygulamasına geçilmiştir. Teknolojik anlamda güneş enerjisi uygulamaları; genelde ısıtma, elektrik üretme ve tarımsal sulama amaçlı olmaktadır. Elektrik üretmede fotovoltaik pil (PV) uygulamaları, dünya çapında büyük ivme kazanmıştır. Fotovoltaik sulama sistemlerinde boyut analizi yapılırken, kullanılan eski metotlar, sadece üretilen hidrolik enerjinin gereksinimlerini dikkate alırdı. Bu metotların aksine bu çalışmada problem, sistematik olarak ele alınıp, sistemin bütün elemanlarının ve bileşenlerinin analizleri yapılmıştır. Bu çalışmada, öncelikle Niğde’nin tarımsal yapısına uygun olarak, patates üretimi yapılan işletmenin enerji ihtiyacı belirlenmiştir. Söz konusu çalışmalar göstermiştir ki; tarımsal amaçlı sulamada, çok büyük bir enerji ihtiyacı bulunmaktadır. Bu enerji ihtiyacının güneş enerjisi ile karşılanmasının ekonomik boyutu sistemin projelendirilmesi, uygulanması ve üretilen elektriğin değerlendirilmesine göre çok değişkenlik göstermektedir. Çalışmada, bu sorunlar uygulama ve farklı senaryolar dahilinde irdelenmiştir.

Theoretical and Experimental Examination of Solar Energy Potential for Agricultural Irrigation Purposes in Niğde Province

There has been a growing interest in renewable energy in the recent years. This trend was primarily initiated through calculation for potentials, which was followed by the application of new technologies. Technological applications of solar power are implemented for heating, electricity production and agricultural irrigation in general. Photovoltaic battery applications have gained a great momentum for electricity production throughout the world. The archaic methods employed for dimension analysis of photovoltaic irrigation systems take into consideration solely the requirements of hydraulic energy. Contrary to these methods, this paper uses a systematic approach to the problem and analyses all the fragments and components of the system. In this paper, the energy requirements of a potato producing enterprise is established, which was chosen in accordance with the agricultural structure of Niğde province. And the results indicate that agricultural irrigation requires a great deal of energy consumption. The economic gain of obtaining this energy need from sun changes depending on the Project design, application and use of the produced electricity. In this paper, these problems are studied with different scenario of application.

PDF

___

Abdolzadeh M, Amerı M. 2009. “Improving the effectiveness of a photovoltaic water pumping system by spraying water over the front of photovoltaic cells”, Renewable Energy 34(1), 91– 96.
Al-Alı AR, Rehman S, Al-Agılı S, Al-Omarı MH, Al-Fayezı M. 2001. “Usage of photovoltaics in an automated irrigation system”, Renewable Energy 23, 17–26.
Amer EH, Younes MA. 2006. “Estimating the monthly discharge of a photovoltaic water pumping system: Model verification”, Energy Conversionand Management 47(15-16), 2092–2102.
Anonim. 2009. Türkiye Enerji Raporu, Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi (0013/2009), Ankara, s.98.
Anonim. 2011. Tarımsal Uygulamalarda Güneş Enerjisi Kullanımı Araştırma Raporu, Karacadağ Kalkınma Ajansı. Ceylanpınar. s67.
Avicenna Programme Papers for distribution. 1997. Prepared by it power as part of the concerted action for the testing and cost reduction of PV water pumping systems, Contract AVICT094–0004, IT Power Ref. 95501.
Bahaj A, Mohammed A. 1994. “Sizing of a photovoltaic pumping system and its storage capacity to meet crop water requirements in remote areas”, Proceedings of the 12th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Amsterdam, s.1969-1972.
Barlow R, Mclenis B, Derrick A. 1993. “Solar Pumping: An introduction and update on the technology, performance, costs, and economics”, İntermediate Technology Publications Ltd., London, s.4-17.
Betka A, Attali A. 2010. “Optimization of a photovoltaic pumping system based on the optimal control theory”, Solar Energy 84(7), 1273–1283.
Cuadros, F, Lopez RF, Marcos A, Coello JA. 2004. “Procedure to size solar powered irrigation (photirrigation) schemes”, Solar Energy 76, 465–473,
Dalkılıç E. 2012. Güneş enerjisiyle çalışan damla sulama projesinde hidrolik aksamı, Bitirme Tezi, Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Sakarya, s. 62.
EPDK. 2016. http://www.epdk.gov.tr. [Erişim: 05.04.2016] FAO. 1999. The state of food insecurity in the World, Food and Agricultural Organization of the United Nations, Roma, İtalya.
Fiaschi D. Graniglia R, Manfrida G. 2005. “Improving the effectiveness of solar pumping systems by using modular centrifugal pumps with variable rotational speed”, Solar Energy 79, 234–244.
Gençoğlu MT. Cebeci M, Güneş M. 2010. Güneş enerjisi ile çalışan PLC kontrollü su pompası sistem tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, F.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ.
Ghoneim AA. 2006. “Design optimization of photovoltaic powered water pumping systems”, Energy Conversion and Management, 47(11–12), 1449–1463.
Glasnovic Z, Margeta J. 2007. “A model for optimal sizing of photovoltaic irrigation water pumping systems”,Solar Energy 81, 904–916.
Hamidat A. Benyoucef B, Hartani T. 2003. “Small-scale irrigation with photovoltaic water pumping system in Sahara regions”, Renewable Energy 28(7), 1081–1096.
Hamidat A, Benyoucef B. 2009. “Systematic procedures for sizing photovoltaic pumping system, using water tank storage”. Energy Policy, vol. 37, issue 4, 1489-1501.
Jafar M. 2000. “A model for small-scale photovoltaic solar water pumping”, Renewable Energy 19, 85–90.
JRC. 2016. re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php. [Erişim: 05.04.2016]
Kenna J, Gillet B. 1985. Solar Water Pumping: A Handbook, Intermediate Technology Publications, London.
Köksal M.A. 2012. Güneş enerjisiyle su pompalama üzerine bir araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Ç. Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.
MGM, 2016. https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceleristatistik.aspx?m=NIGDE (Erişim: 05.04.2016)
Mokeddem A, Midoun A, Said Hiadsi DK, Raja IA. 2011. “Performance of a directly-coupled PV water pumping system”,Energy Conversion and Management 52(10), 3089– 3095.
Odeh AI, Yohanis YG, Norton B. 2006a. “Influence of pumping head, insolation and PV array size on PV water pumping system performance”, Solar Energy 80(1), 51–64.
Odeh AI, Yohanis YG, Norton B. 2006b. “Economik viability of photovoltaic water pumping systems”, Solar energy 80(7), 850–860.
Öztürk HH. 2009. “Güneş pili ile çalışan tarımsal sulama sistemleri için tasarım ölçütlerinin belirlenmesi”, 4. Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi Bildiriler Kitabı, Mersin, 6-7 Kasım. s. 58–73.
Öztürk HH, Eren Ö, Özsavran M, Arslan M. 2011. “Güneş enerjisiyle termo-mekanik dönüşüm ilkesine göre çalışan su pompalama uygulamalarının değerlendirilmesi”, 5. Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi Bildiriler Kitabı, Mersin, 6-7 Ekim. s.277–294.
Öztürk HH, Küçükerdem K, Gökalp Y. 2016. "Tarımsal Sulamada Güneş Enerjisi Kullanımı Üzerine Bir Araştırma." International Multidisciplinary Congress of Eurasia, Odessa, 11-13 July. p.415-421.
Purohit P, Kandpal TC. 2005. “Renewable energy technologies for irrigation water pumping in India: projected levels of dissemination, energy delivery and investment requirements using available diffusion models”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 9(6), 592–607.
Sallem S, Chaabene M, Kamoun MBA. 2009. “Energy Management algorithm for an optimum control of a photovoltaic water pumping system”, Applied Energy 86, 2671-2680.
Şen Z. 2007. Solar Energy Fundamentals and Modeling Techniques: Atmosphere, Environment, Climate Change and Renewable Energy, Springer-Verlag London Limited, İstanbul.
Vilela OC, Fraidenraich N, Tiba C. 2003. “Photovoltaic pumping systems driven by tracking collectors. Experiments and simulation”, Solar Energy 74(1), 45–52.
White JA, Case KE, Pratt DB. 2010. “Principles of engineering economic analysis. Haboken NJ”, Willey Higher Education.
Yesilata B, Fıratoglu ZA. 2008. “Effect of solar radiation correlations on system sizing: PV pumping case”, Renewable Energy 33, 155–161.
Yalçın L. 2010. Haymana Araştırma ve Uygulama Çiftliği’nin güneş enerjisi potansiyelinin belirlenmesi ve güneş enerjisinden yararlanabilme olanakları, Doktora Tezi, A.Ü.Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, s. 220.
Yusufoğlu G. 2013. Şebeke elektriğinin bulunmadığı tarımsal alanlarda güneş enerjisiyle sulamanın yapılması, Yüksek Lisans Tezi, M.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, s. 55.