Akademik araştırmalar, anlaşılır dil

Verianla | Akademik Araştırmalardan Türkçe Ekonomi ve Bilim İçerikleri

27 Eylül 2026, Pazar
VERİANLABağımsız bilim yayıncılığı
Menüyü aç veya kapat
...
Home / Uygulamalı Bilimler / Enerji Araştırmaları / Agrivoltaik Dizilerde Gölge, Toprak Suyu ve Karbon Dengesi: Sabit ve Güneşi Takip Eden Panellerden İlk Saha Bulguları
Enerji Araştırmaları

Agrivoltaik Dizilerde Gölge, Toprak Suyu ve Karbon Dengesi: Sabit ve Güneşi Takip Eden Panellerden İlk Saha Bulguları

Bu çalışma, tarımsal alanla güneş enerjisi üretiminin aynı arazi üzerinde birleştirildiği agrivoltaik sistemlerde panel tasarımının ışık, toprak suyu, sıcaklık, bitki işlevi, evapotranspirasyon ve karbon alımı üzerindeki etkilerini incelemiştir.

30/07/2026  Veri Anla 47 görüntüleme
Agrivoltaik Dizilerde Gölge, Toprak Suyu ve Karbon Dengesi: Sabit ve Güneşi Takip Eden Panellerden İlk Saha Bulguları

Bu çalışma, tarımsal alanla güneş enerjisi üretiminin aynı arazi üzerinde birleştirildiği agrivoltaik sistemlerde panel tasarımının ışık, toprak suyu, sıcaklık, bitki işlevi, evapotranspirasyon ve karbon alımı üzerindeki etkilerini incelemiştir. Wisconsin’de kurulan 2,25 MWAC kapasiteli araştırma sahasında açık gökyüzü kontrol alanı; sabit eğimli fotovoltaik dizi ve tek eksenli güneş takip sistemiyle karşılaştırılmıştır. Araştırmacılar radyasyon sensörleri, dört farklı toprak derinliğindeki nem ve sıcaklık ölçümleri, girdap kovaryansı kuleleri, fenolojik kamera, yaprak alanı ve stoma iletkenliği ölçümlerini birlikte kullanmıştır.

Sonuçlar, güneş panellerinin araziyi tek biçimde daha serin veya daha nemli hâle getirmediğini göstermiştir. Sabit eğimli paneller altında kalıcı gölge bölgeleri oluşmuş, panel altındaki bazı topraklar daha serin olmasına rağmen yağışın doğrudan toprağa ulaşamaması nedeniyle daha kuru kalmıştır. Panel kenarındaki damlama hatlarında su belirli derinliklerde yoğunlaşmıştır. Tek eksenli takip sistemi ise gölgeyi gün boyunca hareket ettirmiş, panel altına ulaşan ışığı artırmış ve özellikle derin toprak katmanlarında daha yüksek ve daha homojen nem değerleri korumuştur.

1 Haziran–1 Ekim 2025 döneminde sabit eğimli dizi içindeki ölçüm kulesinde, açık alan kontrolüne göre kümülatif net CO₂ alımı %43, evapotranspirasyon %33 daha düşük; kümülatif duyulur ısı akısı ise %74 daha yüksek bulunmuştur. Bu karşılaştırma tek eksenli takip dizisini değil, sabit eğimli dizi ile kontrol alanını kapsamaktadır. Bulgular ayrıca ağustos başındaki biçme ve hedefli herbisit uygulamalarından sonra karbon alımı farkının büyüdüğünü göstermiştir. Bununla birlikte çalışma yalnızca ilk kuruluş yılını, tek bir sahayı ve farklı özelliklere sahip ölçüm alanlarını kapsamaktadır; doğrudan ürün verimi, hasat miktarı veya uzun dönem agrivoltaik başarısı ölçülmemiştir.

Araştırmanın temel sorusu nedir?

Agrivoltaik sistemlerin temel amacı, güneş elektriği üretimiyle tarımsal veya ekolojik arazi kullanımını aynı alanda sürdürmektir. Fakat paneller yalnızca elektrik üreten pasif yapılar değildir. Güneş ışığının toprağa ulaşma biçimini, yağmur suyunun düştüğü yeri, yüzey sıcaklığını, hava hareketlerini ve bitkilerin kullanabildiği su miktarını değiştirir.

Araştırmacılar bu nedenle “Güneş paneli bulunan bir alan daha serin ve daha nemli olur mu?” şeklindeki tek yönlü bir sorudan daha ayrıntılı dört soruya odaklanmıştır:

  1. Sabit eğimli ve güneşi takip eden paneller, doğrudan ve dağınık ışığın gün içindeki dağılımını nasıl değiştirir?
  2. Panellerin gölgelemesi ve yağışı yeniden dağıtması, farklı toprak derinliklerindeki nem ve sıcaklığı nasıl etkiler?
  3. Bitki örtüsü, stoma iletkenliği ve yaprak alanı panel altı, sıra arası ve damlama hattı mikrohabitatlarında nasıl değişir?
  4. Bu küçük ölçekli farklılıklar, arazi ölçeğinde karbon alımı ve evapotranspirasyona nasıl yansır?

Çalışmanın ayırt edici yönü, yalnızca panel altını açık alanla karşılaştırmaması; panel altı, panel kenarı, damlama hattı ve sıra arası koridorları ayrı mikrohabitatlar olarak izlemesidir. Böylece agrivoltaik arazinin tek bir çevresel koşula sahip olmadığı, birbirinden farklı ışık ve su rejimlerinden oluşan bir mozaik olduğu gösterilmiştir.

Araştırma alanı ve panel düzenekleri

Kegonsa Research Campus agrivoltaik sahası, Wisconsin’de yaklaşık 6,7 hektarlık bir alan üzerinde kurulmuştur. Tesis 5.424 adet 530 W çift yüzlü fotovoltaik modülden oluşmakta; 2,87 MWDC ve 2,25 MWAC nominal kapasiteye sahiptir. Panel yüzeylerinin düz izdüşümü tesis alanının yaklaşık %21’ini kaplamaktadır.

DüzenekTeknik yapıÇalışmadaki rolü
Açık gökyüzü kontrolüPanel bulunmayan bitkili referans alanIşık, toprak, mikroklima ve arazi-atmosfer akılarının karşılaştırma tabanı
Sabit eğimli dizi4.800 modül; 2,54 MWDC ve 2,0 MWAC; güneye dönük 25° eğim; doğu-batı sıraları; 5,3–9,7 m sıra aralığıKalıcı ve mekânsal olarak sabit gölgeleme rejiminin incelenmesi
Tek eksenli takip dizisi480 modül; 254,4 kWDC; kuzey-güney sıraları; 200 kW invertörPanel hareketinin gölgeyi, ışığı ve toprak suyunu gün içinde yeniden dağıtmasının incelenmesi
Yükseltilmiş sabit dizi144 modül; 76,32 kWDC; yaklaşık 2,3 m zemin açıklığıGösterim ve araştırma altyapısı; bu çalışmada aktif olarak izlenmemiştir

Sabit eğimli panellerin merkez ekseni yerden yaklaşık 0,76 m yüksekliktedir. Bu düşük açıklık, panel altındaki bitkilere erişimi ve biçme işlemini zorlaştırmıştır. Tek eksenli sistemde paneller güneşin konumuna göre dönerek doğu ve batı tarafındaki gölge konumunu gün boyunca değiştirmiştir.

Panel sıraları içinde hangi mikrohabitatlar izlendi?

Tek eksenli takip dizisinde panel altı, sıra arası koridor, doğu damlama hattı ve batı damlama hattı izlenmiştir. Sabit eğimli dizide ise panel altı, sıra arası koridor, panelin damlama hattı ve kuzey kenarı ayrı ölçüm noktaları olarak tanımlanmıştır.

Bu konumlar iki ana fiziksel süreci ayırmaya yardımcı olmuştur:

  • Işık dağılımı: Panellerin doğrudan güneş ışığını engellemesi ve alanı dağınık ışığın baskın olduğu bölgelere dönüştürmesi.
  • Yağış dağılımı: Yağmurun panel yüzeyinde tutulması, panel altına daha az su ulaşması ve suyun panel kenarlarında yoğunlaşması.

Çalışmanın saha yerleşim haritasında sabit, takip ve yükseltilmiş panel alanları; ölçüm kuleleri, hava istasyonları, toprak testleri ve sürekli izleme transektleri birlikte gösterilmektedir. Deney tasarımı şeması ise ışık, bitki, toprak ve atmosfer ölçümlerinin aynı mikrohabitat düzenine bağlandığını göstermektedir.

Sabit ve hareketli paneller ışığı nasıl değiştirdi?

14 Temmuz 2025 tarihindeki açık gökyüzü ölçümleri, iki panel sisteminin farklı gölge rejimleri oluşturduğunu göstermiştir. Sabit eğimli dizide sıra arası koridor ve damlama hattı günün büyük bölümünde açık alana yakın ışık alırken, panel altı ve kuzey kenarı uzun süre düşük ve dağınık ışık koşullarında kalmıştır.

KonumGünlük PPFD (mol m-2 gün-1)Açık alanla karşılaştırma
Açık alan kontrolü53,3Referans
Sabit dizi damlama hattı54,2Kontrolün %102’si
Sabit dizi sıra arası52,6Kontrolün %99’u
Sabit dizi kuzey kenarı10,3Kontrolün %19’u
Sabit dizi panel altı3,63Kontrolün %7’si
Takip dizisi sıra arası43,2Takip dizisinin en yüksek değeri
Takip dizisi doğu damlama hattı40,0Gölge konumuyla gün içinde değişmiştir
Takip dizisi batı damlama hattı29,9Gölge konumuyla gün içinde değişmiştir
Takip dizisi panel altı16,6Kontrolün %31’i

Sabit eğimli dizide en aydınlık ve en karanlık mikrohabitat arasındaki fark 14,9 kata ulaşmıştır. Takip dizisinde bu oran 2,6 kata düşmüştür. Hareketli paneller panel altındaki doğrudan ışığı tamamen ortadan kaldırmamış; sabah ve öğleden sonra belirli aralıklarla doğrudan ışığın panel altına girmesine izin vermiştir.

Açık alanda öğle saatindeki toplam PPFD 1.711 µmol m-2 s-1, doğrudan ışık 1.540 µmol m-2 s-1 düzeyine ulaşmıştır. Doğrudan ışık, tepe toplam ışınımın yaklaşık %90’ını oluşturmuştur. Panel altındaki yaklaşık 100–200 µmol m-2 s-1 değerler ise doğrudan ışığın büyük ölçüde kesildiği, dağınık ışığın baskın olduğu bir rejimi temsil etmiştir.

Işık ile ekosistem karbon alımı arasında nasıl bir ilişki bulundu?

Haziran başından ekim başına kadar günlük toplam ve dağınık ışınım mevsim ilerledikçe azalmıştır. Günlük doğrudan ışık, dağınık ışık, tarih ve kule konumunu içeren çoklu regresyon modeli, günlük net ekosistem karbon alışverişindeki değişkenliğin %23,9’unu açıklamıştır.

DeğişkenNEE ile ilişkiİstatistiksel sonuç
Doğrudan ışıkHer ek 1 mol m-2 gün-1 için NEE’de +0,148 g C m-2 gün-1p < 0,001
Dağınık ışıkHer ek 1 mol m-2 gün-1 için NEE’de +0,461 g C m-2 gün-1p < 0,001
Ölçüm tarihiGün başına +0,025 g C m-2 gün-1p = 0,001
Kontrol kulesiDizi kulesine göre +0,87 g C m-2 gün-1p = 0,02

Bu analizde pozitif NEE değerleri net karbon alımını göstermektedir. Dağınık ışığın katsayısı doğrudan ışığın katsayısından büyük olsa da ışığın etkisi kuleler arasında istatistiksel olarak farklı bulunmamıştır. Araştırmacılar ayrıca ışığın karbon dengesindeki değişkenliğin büyük bölümünü tek başına açıklayamadığını vurgulamıştır. Bitki topluluğu, fenoloji, sıcaklık, atmosferin kurutucu etkisi ve saha yönetimi de günlük karbon alışverişini etkilemiştir.

Temmuz sonu ile ağustos başındaki ışınım düşüşlerinde Kanada kaynaklı yangın dumanının rol oynayabileceği değerlendirilmiştir. Ancak bulutluluk, bitki gelişimi ve yönetim işlemleri aynı dönemde değiştiği için bu ilişki kesin olarak ayrıştırılmamıştır.

Panel altındaki daha serin toprak neden daha kuru kaldı?

Çalışmanın en önemli sonuçlarından biri, düşük toprak sıcaklığının her zaman yüksek toprak nemi anlamına gelmediğidir. Sabit eğimli paneller altında gölge buharlaşma talebini azaltmış; ancak panel yüzeyi yağmuru keserek suyun doğrudan panel altına ulaşmasını da engellemiştir. Yağış kaybı, gölgenin sağlayabileceği buharlaşma tasarrufundan daha güçlü olduğunda serin fakat kuru topraklar oluşmuştur.

Mayıs–Kasım 2025 dönemindeki ortalama hacimsel su içeriği şu şekilde ölçülmüştür:

Alan0–15 cm VWC (m3 m-3)46–60 cm VWC (m3 m-3)
Açık alan kontrolü0,3610,370
Sabit eğimli dizi0,2930,206
Tek eksenli takip dizisi0,3410,409

Sabit eğimli dizinin 46–60 cm katmanında kontrol alanına göre yaklaşık %45 daha az su depolanmıştır. Takip dizisi ise aynı derinlikte kontrolün üzerinde bir ortalama su içeriği korumuştur. Büyüme döneminde 0–15 cm katmanındaki VWC kontrol alanında 0,348, takip dizisinde 0,340 ve sabit dizide 0,280 m3 m-3 olmuştur. Derin katmanda sabit dizi 0,207, takip dizisi 0,417 m3 m-3 değerine ulaşmıştır.

Sabit eğimli dizide su nereye gitti?

Sabit dizideki panel altı konumu yüzeye yakın katmanda ortalama 0,190 m3 m-3 ile en kuru konumlardan biri olmuştur. Damlama hattında ise yağmur panel kenarından toprağa yoğunlaşmış; büyüme döneminde 31–45 cm katmanındaki VWC 0,437 m3 m-3 düzeyine ulaşmıştır.

Sıra arası koridorda 46–60 cm katmanındaki ortalama büyüme dönemi nemi 0,113 m3 m-3 ile sahadaki en düşük derin toprak değeri olmuştur. Yağışlardan sonra bazı derin sensörlerde hızlı yükseliş ve hızlı düşüş görülmesi, suyun büyük gözenekler üzerinden derine taşınması ve ardından boşalmasıyla uyumlu bulunmuştur.

Damlama hattında yağış etkisinin bütün derinliklere hızla ulaştığı, en derin katmandaki azalmanın ise daha yavaş gerçekleştiği gözlenmiştir. Araştırmacılar bunu, suyun büyük gözeneklerden hızla aşağı taşınması ve daha düşük geçirgenliğe sahip olabilecek alt katmanda yavaşlamasıyla açıklamıştır.

Takip sistemi neden daha homojen bir toprak suyu dağılımı oluşturdu?

Takip dizisinde doğu ve batı panel kenarlarıyla sıra arası konumlar derin toprakta birbirine yakın yüksek nem değerleri göstermiştir:

  • Doğu damlama hattı: 0,454 m3 m-3
  • Batı damlama hattı: 0,436 m3 m-3
  • Sıra arası: 0,426 m3 m-3
  • Panel altı: 0,321 m3 m-3

Takip panellerinin gün içinde dönmesi, hem gölgeyi hem de panel kenarından düşen suyun konumunu değiştirmiştir. Daha dar panel yapısı ve hareketli duruş, sabit paneller altında görülen sürekli yağış dışlanmasını azaltmıştır. Takip dizisi bu nedenle özellikle 31–60 cm katmanında daha az mekânsal değişkenlik ve daha yüksek su depolaması göstermiştir.

Bu bulgu, hareketli panel sisteminin bütün koşullarda tarımsal açıdan daha üstün olduğunu kanıtlamamaktadır. Çalışmada takip dizisi için arazi ölçeğinde karbon ve evapotranspirasyon kulesi bulunmamaktadır. Takip sistemiyle ilgili sonuçlar esas olarak ışık, toprak nemi ve sıcaklık sensörlerine dayanmaktadır.

Toprak sıcaklığı ne kadar değişti?

Toprak sıcaklığı nemden daha düzenli bir mevsimsel seyir göstermiştir. Mayıs–Kasım döneminde 0–15 cm katmanı kontrol alanında ortalama 17,7 °C, sabit dizide 16,8 °C ve takip dizisinde 16,6 °C olmuştur. 46–60 cm katmanında kontrol yine 17,7 °C iken panel alanlarında 16,1–16,3 °C arasında kalmıştır.

Sabit dizi panel altı, bütün derinliklerde en serin mikrohabitat olmuştur. Bu konum 46–60 cm katmanında 15,2 °C’ye kadar düşmüştür. Büyüme döneminde panel altı sabit dizinin sıcaklığı, kontrole göre yüzey katmanında 2,6 °C ve derin katmanda 2,9 °C daha düşük olmuştur.

Buna rağmen aynı konum nem açısından en avantajlı bölge değildir. Bu sonuç, agrivoltaik tasarımda yalnızca gölge miktarına bakmanın yeterli olmadığını; yağmurun panel yüzeyinden hangi konuma yönlendirildiğinin de değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.

Karbon, su ve enerji akıları nasıl değişti?

Arazi-atmosfer alışverişi, sabit eğimli dizi içinde ve açık kontrol alanında bulunan iki girdap kovaryansı kulesiyle ölçülmüştür. Bu kuleler saniyede 10 ölçümle üç boyutlu rüzgârı, CO₂ ve su buharı yoğunluğunu kaydetmiştir. Veriler yarım saatlik akılara dönüştürülmüş; düşük kaliteli ölçümler çıkarılmıştır.

1 Haziran–1 Ekim 2025 döneminin kümülatif sonuçları şöyledir:

ÖlçütSabit dizi–kontrol farkıBilimsel anlamı
Net CO₂ alımı%43 daha düşükDizi içindeki bitki-toprak sistemi sezon boyunca daha az net karbon almıştır
Evapotranspirasyon%33 daha düşükDizi alanından atmosfere daha az su aktarılmıştır
Duyulur ısı akısı%74 daha yüksekEnerji dağılımı buharlaşmalı soğumadan atmosferi doğrudan ısıtan akıya kaymıştır

En büyük farklar öğle saatlerinde ortaya çıkmıştır. Kontrol alanı daha yüksek karbon alımı ve evapotranspirasyon gösterirken, sabit dizi alanı daha düşük gizli ısı ve daha yüksek duyulur ısı akısına sahip olmuştur.

Bu sonuç, panel alanının mutlaka daha sıcak hava oluşturduğu anlamına gelmemektedir. Günlük ortalama hava sıcaklığı iki saha arasında oldukça benzer kalmıştır. On metre yükseklikteki dizi ölçümü ile kontrol arasındaki günlük sıcaklık RMSD değeri 0,17 °C’dir. Ancak dizi alanındaki bağıl nem genel olarak daha düşüktür; kontrol alanının nemi diziye göre ölçüm yüksekliğine bağlı olarak ortalama 1,8–3,8 yüzde puan daha yüksek bulunmuştur.

Elektrik üretimi enerji dengesine nasıl dâhil edildi?

Fotovoltaik paneller gelen güneş enerjisinin bir bölümünü elektrik enerjisine dönüştürdüğü için yalnızca ısı akılarını toplamak enerji dengesini eksik bırakabilir. Araştırmacılar sabit dizinin elektrik üretimini doğrudan sayaç verisi yerine ölçülen kısa dalga ışınım ve hava sıcaklığına dayanan PVWatts bağıntısıyla tahmin etmiştir:

\[ P_{dc}=\left(\frac{SW_{in}}{G_{ref}}\right)P_{dc0}\left[1+\gamma\left(T_{cell}-T_{ref}\right)\right](1-L) \]

\[ T_{cell}=T_{amb}+\left(\frac{NOCT-20}{800}\right)SW_{in} \]

Burada \(P_{dc}\), tahmin edilen doğru akım gücünü; \(SW_{in}\), ölçülen gelen kısa dalga ışınımı; \(G_{ref}=1000\) W m-2, referans ışınımı; \(P_{dc0}\), sistemin nominal doğru akım kapasitesini; \(\gamma=-0,0037\) °C-1, modül sıcaklık katsayısını; \(T_{cell}\), hücre sıcaklığını; \(T_{ref}=25\) °C, referans sıcaklığını; \(L=0,1408\), sistem kayıplarını ve \(NOCT=45\) °C, nominal çalışma hücresi sıcaklığını temsil etmektedir.

Bu yöntemle büyüme dönemindeki ortalama elektrik enerjisi akı yoğunluğu 7,1 W m-2 olarak hesaplanmıştır. PVWatts’ın uzun dönem iklim verisine dayanan değeri 7,7 W m-2 olmuştur.

Elektrik üretimi hesaba katılmadan sabit dizi alanındaki ortalama enerji dengesi açığı 36,1 W m-2, yani net ışınımın %26,7’sidir. Tahmini elektrik üretimi eklendiğinde açık 29,1 W m-2 ve %21,5 düzeyine düşmüştür. Kontrol alanındaki açık ise 9,3 W m-2, yani net ışınımın %7,8’i olmuştur. Dizi alanındaki daha yüksek kapanmama oranı, heterojen yüzey ve ölçüm belirsizliğinin sonuçların yorumlanmasında dikkate alınması gerektiğini göstermektedir.

Bitki topluluğu ve bitki fizyolojisi ne gösterdi?

Sahada 13 geniş yapraklı otsu bitki ve 6 çim türü olmak üzere toplam 19 takson belirlenmiştir. Bitki topluluğu büyük ölçüde C3 fotosentetik yola sahip geniş yapraklı türlerden oluşmuştur. Tarla köygöçüreni, Kanada şifaotu ve kışlık çavdar gözlemlerin %55’inde görülerek en sık kaydedilen türler olmuştur. Kırmızı yonca %40, sirken %35 oranında kaydedilmiştir.

Takip dizisinde C3 ve geniş yapraklı türlerin oranı daha yüksek, sabit dizide ise çim ve C4 türlerinin katkısı bir miktar daha fazla olmuştur. Ancak bunlar yeni kurulmuş bitki örtüsünün ilk yıl sonuçlarıdır. Topluluk henüz kararlı bir agrivoltaik bitki örtüsünü temsil etmemektedir.

Stoma iletkenliğinin özellikle sabit dizide toprak neminden çok ışık dağılımını izlediği görülmüştür. Kalıcı gölge altındaki yapraklarda iletkenlik daha düşük kalmıştır. Yaprak alan indeksi de genel olarak panel altında sıra arasına göre daha düşük olmuştur; ancak örnekleme tarihleri sınırlı olduğu için bu değişkenin mekânsal yapısı toprak nemi ve stoma iletkenliği kadar belirgin değildir.

Biçme ve herbisit uygulaması sonuçları neden etkiledi?

Saha, Ekim 2024’te yerli çim ve otsu türler ile kışlık çavdar karışımıyla ekilmiş; Mayıs ve Eylül 2025’te yeniden tohumlanmıştır. Temmuz başında ve ağustos başında biçme yapılmıştır. Sabit panellerin altında biçme ekipmanının erişimi zorlaştığı için devedikeni türleri yoğunlaşmış ve ağustos başı ile ortası arasında hedefli glifosat uygulaması yapılmıştır.

Kümülatif karbon alımındaki en güçlü ayrışma bu yönetim döneminden sonra ortaya çıkmıştır. Sabit dizi alanının karbon alımı büyük ölçüde yataylaşırken kontrol alanı eylül ayına kadar karbon biriktirmeye devam etmiştir.

Bu zamanlama, yönetim müdahalelerinin ilk yıl karbon dengesi üzerinde mikroklimayla karşılaştırılabilir büyüklükte etkiler oluşturabileceğini düşündürmektedir. Ancak biçme ve herbisit ayrı bir kontrollü deney olarak uygulanmadığı için karbon farkının ne kadarının gölgelemeden, ne kadarının bitki yönetiminden kaynaklandığı kesin olarak ayrıştırılamamıştır.

Çalışma neyi göstermektedir?

  • Agrivoltaik alanlar tek biçimli bir mikroklimaya sahip değildir; panel altı, sıra arası ve damlama hattı farklı ışık-su koşulları oluşturur.
  • Sabit eğimli paneller kalıcı ve güçlü ışık farklılıkları üretir.
  • Güneşi takip eden paneller gölgeyi zamana yayarak panel altındaki günlük ışığı artırabilir ve aşırı mikrohabitat farklarını azaltabilir.
  • Panel altındaki serinlik, yağış girişi kesiliyorsa daha yüksek toprak nemi sağlamayabilir.
  • Panel kenarlarından yoğunlaşan su belirli toprak derinliklerini ıslatabilir; fakat bu durum bütün profilin daha nemli olacağı anlamına gelmez.
  • Sabit dizi alanında daha düşük evapotranspirasyon, daha düşük net karbon alımı ve daha yüksek duyulur ısı akısı birlikte görülmüştür.
  • Biçme, yabancı ot kontrolü ve ekipman erişimi agrivoltaik sistemin ekolojik performansının ayrılmaz parçalarıdır.

Çalışma neyi göstermemektedir?

  • Çalışma doğrudan gıda ürünü verimi veya hasat miktarı ölçmemiştir.
  • Daha düşük net CO₂ alımı, belirli bir ürünün veriminin tam olarak %43 düştüğü anlamına gelmez.
  • Takip dizisinin arazi ölçeğinde karbon alımı veya evapotranspirasyonu sabit diziden daha iyi bulunmuş değildir; takip alanında karşılaştırılabilir bir akı kulesi bulunmamaktadır.
  • Elektrik üretimi panel tipleri arasında doğrudan karşılaştırılmamıştır.
  • Tek yıllık sonuçlar uzun dönem toprak suyu, bitki topluluğu, yer altı suyu veya tarımsal üretim etkisini kanıtlamaz.
  • Gözlenen farkların tamamı yalnızca fotovoltaik panellere bağlanamaz; kontrol ve dizi alanları bitki örtüsü, ölçüm yüksekliği, etki alanı ve enerji dengesi kapanması bakımından farklıdır.
  • Wisconsin sonuçları Türkiye’deki bütün iklimlere, ürünlere veya panel tasarımlarına doğrudan aktarılamaz.

Türkiye açısından neden önemlidir?

Çalışmanın Türkiye açısından en güçlü yönü, “paneller su tasarrufu sağlar” veya “gölge verimi düşürür” gibi tek yönlü varsayımlar yerine ölçülebilir bir saha değerlendirme çerçevesi sunmasıdır. Türkiye’deki agrivoltaik projelerde yalnızca ortalama toprak sıcaklığı veya tek bir nem sensörü kullanmak, panel sıraları içindeki önemli farkları gizleyebilir.

Araştırmadaki tasarım Türkiye’de kurulacak deneme alanlarına şu biçimde uyarlanabilir:

  • Sabit ve hareketli panel sistemleri aynı toprak ve bitki koşullarında karşılaştırılabilir.
  • Panel altı, sıra arası ve damlama hattına ayrı nem, sıcaklık ve ışık sensörleri kurulabilir.
  • Toprak suyu yalnızca yüzeyde değil, en az 60 cm derinliğe kadar izlenebilir.
  • Yağış, evapotranspirasyon, karbon alımı, ürün veya biyokütle verimi ve elektrik üretimi birlikte değerlendirilebilir.
  • Biçme, otlatma, yabancı ot kontrolü ve makine erişimi gibi yönetim olayları ölçüm kayıtlarıyla eşleştirilebilir.

Bu yaklaşım, Türkiye’deki agrivoltaik tasarımın yalnızca elektrik üretimine göre değil; bitki için kullanılabilir ışık, yağışın toprağa dağılımı, sulama gereksinimi, tarımsal mekanizasyon ve uzun dönem toprak suyu bakımından da değerlendirilmesini sağlayabilir. Ancak yerel ürün, toprak, iklim ve panel geometrisi için ayrı saha doğrulaması gereklidir.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Ölçüm ve veri toplama düzeni

Ölçüm grubuYöntem ve cihazZamansal veya mekânsal kapsam
Işık ortamıAçık alanda gölge bantlı piranometre; dizi içinde sekiz LI-COR LI-191R çizgisel kuantum sensörüKontrol, panel altı, panel kenarı, damlama hattı ve sıra arası; sensörler yaklaşık 1 m yüksekte
Toprak nemi ve sıcaklığıAynı noktalara yerleştirilmiş sürekli nem ve sıcaklık sensörleri0–15, 16–30, 31–45 ve 46–60 cm; 10 dakikalık kayıt
Atmosfer ve ekosistem akılarıCampbell Scientific IRGASON ve CR6 veri kaydedici; EddyPro veri işlemeRüzgâr, CO₂ ve H₂O 10 Hz; yarım saatlik akılar; sabit dizi ve kontrol kuleleri
Bitki fenolojisiStarDot NetCamLive 2 RGB fenolojik kamera30 dakikada bir görüntü
Yaprak alanıLI-COR LAI-2200CPanel sıralarını kesen saha transektleri
Stoma iletkenliğiDecagon Devices SC-1 porometrePanel altı, sıra arası ve damlama hattı konumları
CO₂ asimilasyonu ve H₂O akısıLI-COR LI-6400 ve LI-7810Yaprak ve örtü düzeyi saha kampanyaları
Yüzeye yakın nem ve sıcaklıkDelta-T ML2x probu, HH2 kaydedici ve FLIR TG54 kızılötesi termometreSensör desenlerini saha ölçümleriyle kontrol etmek için
Bitki topluluğu0,5 m² örnekleme kareleriHer panel tipinde sekiz tekrar

Akı verilerinin işlenmesi

  • EddyPro kalite bayrağı 2 olan düşük kaliteli akı ölçümleri çıkarılmıştır.
  • Arka arkaya en fazla beş yarım saatlik eksik dönem doğrusal enterpolasyonla doldurulmuştur.
  • Daha uzun veri boşlukları doldurulmadan bırakılmıştır.
  • Elektrik üretimi, sabit dizinin ölçülen kısa dalga ışınımı ve hava sıcaklığı kullanılarak PVWatts denklemiyle tahmin edilmiştir.
  • Kümülatif NEE grafiklerinde pozitif değerler net ekosistem CO₂ alımını göstermektedir.

Temel nicel bulgular

BulguSayısal sonuçKapsam
Sabit panel altındaki günlük ışık3,63 mol m-2 gün-1; kontrolün %7’si14 Temmuz 2025 açık gökyüzü günü
Takip paneli altındaki günlük ışık16,6 mol m-2 gün-1; kontrolün %31’i14 Temmuz 2025 açık gökyüzü günü
Mikrohabitat ışık farkıSabit dizide 14,9 kat; takip dizisinde 2,6 katEn aydınlık ve en karanlık konum karşılaştırması
Derin toprak nemiKontrol 0,370; sabit 0,206; takip 0,409 m3 m-346–60 cm, Mayıs–Kasım ortalaması
En düşük derin nem0,113 m3 m-3Sabit dizi sıra arası, büyüme dönemi
En yüksek belirtilen derin takip nemi0,454 m3 m-3Takip dizisi doğu damlama hattı, 46–60 cm
Panel altı sıcaklık farkıKontrolden 2,6 °C ve 2,9 °C daha düşükSabit panel altı, sırasıyla 0–15 ve 46–60 cm
Kümülatif net CO₂ alımı%43 daha düşükSabit dizi kulesi–kontrol, 1 Haziran–1 Ekim
Kümülatif evapotranspirasyon%33 daha düşükSabit dizi kulesi–kontrol, 1 Haziran–1 Ekim
Kümülatif duyulur ısı%74 daha yüksekSabit dizi kulesi–kontrol, 1 Haziran–1 Ekim
Enerji dengesi kapanmama oranıKontrol %7,8; sabit dizi elektrik hesaba katıldıktan sonra %21,5Haziran–ekim ortalaması

Güçlü yönler

  • Araştırma gerçek ve faal bir fotovoltaik sahada yürütülmüştür.
  • Sabit ve hareketli panel geometrileri aynı kampüs içindeki benzer meteorolojik koşullarda incelenmiştir.
  • Işık, toprak, bitki ve atmosfer ölçümleri ortak mikrohabitat yapısında birleştirilmiştir.
  • Toprak nemi dört derinlikte ve yüksek zaman çözünürlüğünde izlenmiştir.
  • Arazi ölçeğindeki karbon ve su akıları, yaprak ve mikrohabitat ölçümleriyle birlikte değerlendirilmiştir.
  • Biçme ve herbisit gibi yönetim olayları zaman serileri üzerinde işaretlenmiştir.
  • Ham veya az işlenmiş veriler, kalite kontrollü ürünler, meta veriler ve veri sözlükleri açık erişimli bir arşivde sunulmuştur.

Sınırlılıklar

  • Çalışma yalnızca ilk kuruluş ve büyüme sezonunu kapsamaktadır.
  • Tek bir saha, bir sabit dizi, bir takip dizisi ve bir kontrol alanı kullanılmıştır; bağımsız panel dizisi tekrarları bulunmamaktadır.
  • Kontrol ve sabit dizi akı kulelerinin çevresindeki bitki örtüsü, kule yüksekliği ve atmosferik etki alanı aynı değildir.
  • Takip dizisinde arazi ölçeği karbon, su ve enerji akı kulesi bulunmamaktadır.
  • Yükseltilmiş sabit panel dizisi aktif ölçüm karşılaştırmasına dâhil edilmemiştir.
  • Enerji dengesi kapanması sabit dizi alanında kontrol alanından daha zayıftır.
  • Elektrik üretimi doğrudan saha sayacından değil, PVWatts modeliyle tahmin edilmiştir.
  • Bitki topluluğu yeni kurulmuştur ve yabancı otlarla geçici örtü türlerinin etkisi yüksektir.
  • Biçme ve herbisit uygulamaları panel ve mikroklima etkileriyle aynı dönemde gerçekleşmiştir.
  • Yaprak alanı sınırlı sayıda tarihte ölçülmüş ve tracker arızası dönemlerinden etkilenmiştir.
  • Doğrudan tarımsal ürün verimi, hasat kalitesi veya ekonomik sonuç ölçülmemiştir.
  • Gözlemsel saha yapısı bütün farklar için kesin nedensellik kanıtı sunmamaktadır.

Kaynak ve Yöntem Notu

  • Çalışmanın tam özgün adı: Field-Scale Impacts on Water, Carbon, and Productivity in an Agrivoltaic Array: Initial Results and Data
  • Yazarlar ve sıraları: Kyungdoe Han; Hunter Mackin; Emily Mather; Steven Lawton; Jonathan Thom; Ankur R. Desai; Christopher J. Kucharik; Steven P. Loheide II
  • Eş birinci yazarlık: Eş katkı veya eş birinci yazarlık bilgisi belirtilmemiştir.
  • Sorumlu yazar: Kyungdoe Han
  • Sorumlu yazar e-postası: khan99@wisc.edu
  • Kurum 1: Department of Civil and Environmental Engineering, University of Wisconsin–Madison
  • Kurum 2: Department of Plant and Agroecosystem Sciences, University of Wisconsin–Madison
  • Kurum 3: Nelson Institute for Environmental Studies, University of Wisconsin–Madison
  • Kurum 4: Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, University of Wisconsin–Madison
  • DOI: 10.2139/ssrn.6945141
  • Hedef dergi: Agricultural and Forest Meteorology
  • Dergi başvuru numarası: AGRFORMET-D-26-01785
  • Hedef derginin yayınevi: Elsevier
  • Özgün preprint platformu: SSRN
  • Yayın yılı: 2026
  • Kaynak türü: Sürekli saha gözlemleri ve tekrarlı ölçümlere dayanan agrivoltaik araştırma preprinti
  • Hakemlik durumu: Bu çalışma bir preprinttir ve hakem değerlendirmesinden geçmemiştir.
  • Resmî preprint bağlantısı:SSRN çalışma sayfası
  • DOI bağlantısı:10.2139/ssrn.6945141
  • Açık veri arşivi:Kegonsa Research Campus Agrivoltaics Observatory veri kaynağı

Çalışmanın saha verileri; girdap kovaryansı, ışınım, toprak nemi ve sıcaklığı ile saha kampanyaları başlıkları altında HydroShare arşivinde sunulmuştur. Arşivde ham veya az işlenmiş dosyalar, kalite kontrollü analiz verileri, makine tarafından okunabilen meta veriler ve veri sözlükleri bulunmaktadır. Akı kulesi verileri için ayrıca AmeriFlux depolarının kullanıldığı belirtilmiştir.

Araştırma; Wisconsin Department of Natural Resources Project #244, Wisconsin Groundwater Research and Monitoring Program, University of Wisconsin–Madison araştırma desteği ve U.S. Department of Energy AmeriFlux Management Project Award #7544821 tarafından desteklenmiştir. Yazarlar bilinen bir mali çıkar çatışması veya kişisel çıkar ilişkisi bulunmadığını beyan etmiştir.

Bu Türkçe açıklama yalnızca incelenen çalışmanın metnine, tablolarına, denklemlerine, saha haritalarına ve grafiklerine dayanmaktadır. Dış kaynaklar yalnızca çalışmanın yazar, DOI, yayın platformu, hedef dergi ve yayın durumunun doğrulanması için kullanılmıştır. Makalede çalışmanın sunmadığı yeni bir ürün verimi, elektrik üretimi avantajı, ekonomik sonuç veya Türkiye’ye ait saha sonucu eklenmemiştir.

Ana sonuçlar birinci yıl gözlemlerini temsil etmektedir. Çalışmanın sabit dizi için bildirdiği %43 daha düşük net CO₂ alımı ve %33 daha düşük evapotranspirasyon, belirli bir kontrol-dizi kule karşılaştırmasına aittir. Bu oranlar bütün agrivoltaik sistemler, bütün ürünler veya takip sistemleri için genel etki büyüklükleri olarak yorumlanmamalıdır.


Paylaş:

Yorumlar incelendikten sonra yayımlanır.Gönderdiğiniz yorum onay sürecine alınır ve uygun bulunduğunda görünür hâle gelir.

Bir yorum bırakın

E-posta adresiniz yayınlanmayacaktır. Gerekli alanlar * ile işaretlenmiştir

Your experience on this site will be improved by allowing cookies Cookie Policy