MAKALELER / Sera Isıtmasında Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımı





Sera Isıtmasında Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımı:

 

1-- Enerjinin oldukça pahalı olduğu çağımızda seraların bitkilerin optimum istekleri

doğrultusunda ısıtılması büyük masrafları gerektirmektedir. Bu nedenle seralarımızda sadece dondan koruma amacıyla ısıtma yapılmaktadır. Bu durum elde edilen ürünlerin verim ve kalitesinin düşük olmasına neden olmaktadır. Kontrollü seralarda ısıtmanın üretim harcamaları içindeki payı % 60’lara kadar yükselmiştir.

 

1.1-- Bu nedenle, sera ısıtma harcamalarını ve giderek tükenmekte olan fosil enerji kaynaklarının kullanımını en aza indirmek için seralarda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına önem verilmelidir.

 

2--Sera Isıtmasında Güneş Enerjisi Kullanımı:

 

2.1--Son yıllarda, sera ısıtılması amacıyla, fosil yakıtlar yerine yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisinin kullanımı gittikçe artan bir yaygınlık kazanmaktadır

 

2.2-- Seraların güneş enerjisiyle ısıtılmasında uygulanan yöntemler aktif ve pasif olmak üzere iki grupta incelenebilir. Bu yöntemlerde uygulanacak sistemlerin işlevlerini yerine getirebilmesi için güneşten gelen ışınım enerjisini toplayarak ısıya çevirecek, depolayacak ve gereksinim duyulan zamanlarda istenen ortam içinde dağıtacak elemanları içermesi gerekir.

 

2.2.1--Öncelikle seranın yerleştirilmesi, çatı eğimi, kullanılan örtü malzemesinin ışık geçirgenliği, sera iskelet malzemesinin kalınlığı gibi etkenlerin gelen güneş ışınlarının en fazlasının sera içersine girmesini sağlayacak şekilde seçilmesi gerekir

 

2.3-- Seralarda güneş enerjili pasif ısıtma sistemlerinde, ısı toplama ünitesi sera içerisindedir veya sera güneş ışınımından en yüksek oranda enerji kazanımına uygun olarak tasarımlandığından, seranın kendisinden bir toplaç olarak yararlanılır.

 

2.3.1--Sera iç ortamında gündüz süresince güneş ışınımından kazanılan ısı, bir akışkan aracılığıyla ısı depolama materyalinde depolanır ve ısı gereksinimi duyulan

gece sürelerinde geri kazanılır. Güneş ışınımından en yüksek oranda enerji kazanılması için seranın geometrik yapısından yararlanılır veya soğuk dönemlerde sera ortamında güneş ışınımından enerji kazancı için yansıtıcı yüzeyler kullanılır.

 

2.4--Pasif ısıtma sistemlerinde ısı depolama materyali olarak; su,toprak, çakıl veya kırma taş ve faz değiştiren materyal (PCM) gibi değişik özellikte materyaller kullanılır

 

2.5--Yapılan bir çalışmada Isı taşıyıcı akışkan olarak su kullanılan ve yansıtıcı yüzeyi metal olan toplaçlarla deneysel ve ticari seralarda yürütülmüş araştırma sonuçlarına göre; toplaç/sera alanı 0.05-0.32 m2, ısı deposu hacmi/sera alanı 0.02-0.08 m3,depo hacmi/toplaç alanı 0.05-0.87 m3 ve sera ısı gereksiniminin karşılanma oranı % 30-60 arasında değişmektedir.

 

2.5.1--Güneş enerjili aktif ısıtma sistemleriyle gece 17 ºC ve gündüz 25 ºC iç ortam sıcaklığı için sera ısı gereksiniminin % 40-90’ı karşılanabilir ve geleneksel ısıtma sistemlerinin uygulandığı seralara göre ürün verimi artar.

3--Sera Isıtmasında Jeotermal Enerji Kullanımı:

 

3.1--Jeotermal enerji, sıcaklık içeriğine göre düşük sıcaklıklı sahalar (20-70 °C), orta sıcaklıklı

sahalar (70-150 °C), yüksek sıcaklıklı sahalar (150 °C’den yüksek) olmak üzere üç gruba ayrılır.Düşük ve orta sıcaklıklı sahalar bugünkü teknolojik ve ekonomik koşullar altında, başta ısıtma olmak üzere (sera, bina, tarımsal kullanımlar), endüstride (yiyeceklerin kurutulması, kerestecilik, kağıt ve dokuma sanayinde, dericilikte, soğutma tesislerinde), kimyasal madde üretiminde (Lityum, KaCl2,borik asit, amonyum bikarbonat, ağır su, akışkandaki CO2’ den kuru buz elde edilmesinde) kullanılmaktadır.

 

3.2--Türkiye, ısıtma amaçlı jeotermal enerji potansiyeli olarak, dünyada beşinci sırada yer

almaktadır. Ülkemizdeki jeotermal kaynakların %95’i ısıtmaya uygun sıcaklıkta olup, 30 ºC’nin

üzerinde sıcaklığa sahip 172 adet jeotermal alan bulunmaktadır. Bu alanlar çoğunlukla batı, kuzeybatı ve orta Anadolu’da yer almaktadır.

 

3.3--Türkiye’de mevcut jeotermal ısıtma kapasitesi olan 827 MWt’in 635 MWt’lik kısmını şehir-konut, bina ısıtması ve termal tesis ısıtması (103.000 konut eşdeğeri), 192 MWt’lik (635 dönüm) bölümünü ise sera ısıtması oluşturmaktadır. Jeotermal uygulamalardan merkezi ısıtmada bir önceki plan dönemine göre % 62,sera ısıtmasında % 90, termal turizmde (kaplıca) % 23 olmak üzere toplam kullanımda % 50 oranında bir artış sağlanmıştır.

 

3.4--Isıtma sistemleri içerisinde, jeotermal enerji uygulamalarına en uygun sistemin, zeminden veya toprak altından yapılan ısıtma sistemi olduğu belirlenmiştir. Bu sistemin aynı kaynaktan beslenen ortam havası ısıtma sistemi ile desteklenmesi en iyi çözümü sağlamaktadır. Toprak ısıtma sistemi belirli derinlik ve aralıklarla gömülü ve içerisinde sıcak akışkan dolaşan ısıtma borularından oluşur.

 

3.4.1--Günümüzde plastik malzemelerden yapılmış ısıtma boruları,yüksek sıcaklığa dayanıklı ve kolay bir şekilde döşenebilir olmaları nedeni ile yaygın olarak kullanılmaktadır

 

3.5--Serada fan ve ısı değiştirici üniteleriyle hava ısıtma sisteminde fan ve ısı değiştirici üniteleri seranın çatı konstrüksiyonuna asılır. Bu üniteler sudan havaya ısı değiştirici ve basıcı fanlardan oluşur. Genellikle seralarda yapılan her türlü yetiştirme sistemi için olumlu etkilere sahip bu ısıtma sistemleri,sadece geçici olarak ısıtma yapılması gereken ılıman iklimler için uygundur.

 

3.6—Dağıtma kanallarıyla hava ısıtma sistemlerinde jeotermal akışkan, sera boyunca uzatılan ve üzerinde delikler bulunan PE boru içersine yerleştirilmiş diğer bir PE borudan geçerek, hava fan yardımıyla sera ortamına dağıtılır. İçersinden jeotermal akışkan geçen PE boru, üzerinde delikler olan PE kanal içerisine yerleştirilir. Sistem, ısı değiştirici etkinliğinin düşük olması nedeniyle, sadece ılıman iklim koşulları için uygun olabilmektedir.

 

3.7--Seralarda ısıtma sistemlerinin kombine kullanımı, ılımlı ve soğuk bölgelerde uygun olabilir.Kombine ısıtma sistemlerinde, toprak ve su ısıtma sistemleri sadece asıl ısıtma sistemi olarak dikkate alınmalıdır. Fan yardımıyla çalışan konvektörlü ısıtma sistemleri aşırı ısı yüklerinin karşılanması için uygundur. Hava ısıtma sistemleri, serada asıl ısıtma sistemi olarak uygun değildir. Bu sistemler aşırı veya asıl ısı yüklerini karşılamak amacıyla kombine olarak kullanılabilir.

 

3.8--Sera ısıtılmasında doğrudan ya da dolaylı olarak kullanıldıktan sonra soğuyan jeotermal

kaynaklı sular, çevreye bırakılmamalıdır. İçerdikleri ağır metaller ve toksik elementler nedeniyle çevre kirliliğine neden olmamak için, derin kuyular açılarak yeniden derin katmanlara enjekte edilmeleri uygun olur. Bunun yanı sıra jeotermal kaynaklar içerdiği metaller nedeniyle kullanım sırasında borularda kabuklaşma ve korozyona da neden olmaktadır.

 

4. Sera Isıtmasında Biyokütle Enerjisi Kullanımı:

 

4.1--Ülkemizde, hayvansal dışkı kaynaklı biyokütleden 2.8-3.9 milyar metreküp biyogaz

üretilebileceği anlaşılmıştır. Bu potansiyelin yıllık enerji cinsinden değeri 24.5 kWs’dir. Bununla da toplam ülke enerji tüketiminin yaklaşık % 5’i karşılanabilecektir (Eniş, 2003).

Biyogaz üretiminde hayvansal atıklar, bitkisel atıklar ve organik içerikli şehir ve endüstriyel

atıklar kullanılmaktadır.

 

4.2--Kırsal kesimde biyogaz üretimi açısından hayvansal ve bitkisel atıklar önem taşımakta olup, bunlar genellikle ayrı ayrı kullanılırlar. Ancak bitkisel atıklardan biyogaz üretiminde proses kontrolünün zor olması nedeniyle tarım işletmeleri için biyogaz üretiminde asıl kaynak

hayvansal atıklardır.

 

4.3--Etkili bir biyogaz üretimi için üreteç içerisindeki sıcaklık değeri büyük önem taşımaktadır. En uygun sıcaklık değeri 30-35 ºC’dir. Bu yüksek sıcaklık değerinin elde edilebilmesi için özellikle soğuk bölgelerde ısıtma yapılması gerekir. Bu ise ek bir maliyet gerektirir. Genellikle 10 ºC’nin altındaki ortam sıcaklıklarında biyogaz üretimi durmaktadır.Modern bir biyogaz tesisi, esas olarak üç ana bölümden oluşmaktadır. Bunlar üreteç (reaktör),gaz deposu ve gübre deposudur

 

4.3.1--Gaz deposunun kapasitesi en az günlük gereksinimi karşılayacak kadar olmalıdır. Üretece alınacak organik atığın kuru madde kapsamının % 8’i geçmemesi için belli oranlarda su ile karıştırılması gerekir. Fermantasyon süresi sonunda üreteçten çıkan bu karışımın depolanması için bir depolama havuzuna gereksinim duyulur

 

5—Rüzgar Enerjisi:

 

5.1--Herhangi bir bölgede rüzgar enerjisinden ekonomik olarak yararlanılabilmesi için, yıllık

en düşük rüzgar hızının ortalama 5 m/s olması gerekir. Bölgenin topografik özellikleri ve diğer bazı etmenler de dikkate alınmalıdır. Uygulamada seralar için rüzgar enerjisinin yararlılığı, rüzgar hızının yeterli olduğu bölgelere kurulmuş seraların ısı gereksiniminin karşılanmasından çok, bu enerjiden sadece elektrik enerjisi kaynağı olarak yararlanılması durumunda ticari önem kazanır

 

6—Atık Isı: Elektrik üretim santrallarından ve bazı endüstri tesislerinden büyük miktarlarda atık ısı dışarıya bırakılmaktadır. Bu tesislerden dışarıya bırakılan atık ısıdan seraların ısıtılmasında yararlanılabilir.

 

7-- Sonuç olarak; Seracılığımızın en önemli sorunlarından biri ısıtmadır. Seraların ısıtılmasında kullanılan odun,kömür, sıvı ve gaz gibi yakıtların pahalılığı üreticiyi ısıtma yapmadan yetiştiriciliğe yöneltmektedir.

 

7.1--Seracılık işletmelerinde ısıtma giderleri, yetiştirme mevsimi ve konuma bağlı olarak toplam üretim giderlerinin % 40-80’i arasında değişim gösterebilmektedir. Ülkemiz seralarında düzenli bir ısıtma yapılmamakta, sadece bitkileri dondan korumak amacıyla ısıtma uygulanmaktadır.

 

7.2--Düzenli ısıtma yapılmaması, verim düşüklüğü, üretim çeşidinde sınırlama, tarımsal savaş ilacı ve hormon kullanma zorunluluğu gibi problemleri beraberinde getirmektedir.Seralarda ısıtma giderleri sera karlılığını etkileyen en önemli etmendir.

 

7.3--Son yıllarda hem ülkemizde hem de diğer ülkelerde, ucuz ve çevre dostu olmaları nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarının seraların ısıtılmasında kullanılması giderek yaygınlaşmaktadır. Ülkemizde jeotermal kaynaklara dayalı seracılığın geliştirilmesi başta Ege Bölgesi olmak üzere, diğer tüm bölgelerde seracılığa önemli katkılarda bulunacaktır.

 

Kaynak: Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Sera Isıtmasında Kullanımı-Berna KENDİRLİ1, Belgin ÇAKMAK1--1Ankara Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü, ANKARA




Makalenin İzlenme Sayısı : 117

Eklenme Tarihi : 28.11.2022

Önceki sayfaya geri dön.