Purdue Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi şunları buldu:Tarımsal Voltaik Sistem Bitkisel üretime minimum etki ederek enerji üretimini artırma ve karbon emisyonlarını azaltma potansiyeline sahiptir.
"Tarım arazilerinde fotovoltaiklerin uygulanabilirliği: Fotovoltaikler gıda ve yakıt tartışmasını çözebilir mi?" başlıklı araştırma makalesinde,Temiz Üretim DergisiEkip, ABD'nin orta batı bölgesindeki mısır ekim alanlarını içeren beş senaryoyu analiz etti.
Birincisi, tüm alanda mısır yetiştirilen temel senaryodur. İkincisi, mısır mahsulünün yerini alan, alanın %25'ine kurulan geleneksel bir güneş enerjisi sistemini içerir. Diğer üç senaryo, altlarında mısır yetişen agrivoltaikleri içerir ve tahmini olarak arazinin %5,5'i güneş yapıları tarafından işgal edilir ve mahsul yetiştirmek için kullanılamaz. Üçüncü sistemde tam güneş paneli yoğunluğu kullanılır, ardından dördüncü ve beşinci sistemlerde yarım ve çeyrek panel yoğunluğu kullanılır.
Araştırmacılar bu beş sistemi dört ölçüte göre karşılaştırdı: Gıda veya hayvan yemi olarak kullanılmak üzere mısır üretimi, biyoetanol veya elektrik formunda enerji üretimi, sera gazı emisyonlarının azaltılması ve çiftçi için karlılık.
En yüksek gıda/yem üretimi temel sistemde elde edildi. İkinci sistemde, kullanılabilir arazideki azalmaya orantılı olarak gıda/yem olarak mısır miktarı %25 düştü. Tarımsal elektrik sistemlerinden elde edilen çıktılar gölgeli sınırlara göre değişti ve temel sistemle karşılaştırıldığında çeyrek güneş paneli yoğunluk sisteminde gıda/yem için kullanılabilir mısırda %11'lik bir azalma kaydedildi.
Temel sistemle karşılaştırıldığında, geleneksel fotovoltaik sistem ve çeyrek yoğunluklu tarımsal voltaik sistem, son kullanım enerji üretimini 2 MWh/ha/yıldan daha azdan yaklaşık 140 MWh MWh/ha/yıla çıkardı. Yarım yoğunluklu tarımsal voltaik sistem enerji üretimini yaklaşık 280 MWh/ha/yıla çıkardı ve tam yoğunluklu tarımsal voltaik sistem enerji üretimini yaklaşık 560 MW/ha/yıla çıkardı.
Araştırmacılar ayrıca etanolün iki ila beş numaralı sistemlerdeki toplam enerji üretimi üzerinde minimal bir etkiye sahip olduğunu buldular. "Bu nedenle, mısır üretiminin düşük gölgeli verim ve yüksek gölgeli verim sınırları dikkate alındığında genel enerji çıktılarında önemli bir fark yoktu," dedi ekip.
Sera gazı azaltımlarını hesaplarken, yalnızca etanolün enerji kaynağı olduğu temel sistem, yılda 2 ton CO2-eq/ha'dan daha az bir azaltıma sahipti. Diğer sistemler, emisyonları yılda yüzlerce ton CO2-eq/ha azalttı ve her birindeki miktar "tüm tedavi alanına dahil edilen güneş panellerinin sayısıyla benzer şekilde eğilim gösterdi".
Geleneksel fotovoltaik sistem ve çeyrek yoğunluklu tarımsal voltaik sistem aynı enerji üretimi ve sera gazı azaltımına sahip olsa da, araştırma makalesi tarımsal voltaik sistem için daha yüksek mısır verimi öngörüyor çünkü bu sistem daha fazla ürün büyümesine olanak sağlıyor ve paneller arasındaki geniş aralık sayesinde gölgelenme en aza indiriliyor.
Raporun sonuç bölümünde araştırmacılar, tarımsal voltaiklerin "enerji üretimi, sera gazı emisyonları, gıda üretimi ve çiftlik karlılığı arasındaki mevcut dengeyi kolaylaştırmak için uygulanabilir bir strateji sağlayabileceğini" söylüyor.
Araştırmacılar, "Analizimiz, hem fotovoltaik sistemlerin hem de tarımsal voltaiklerin, mısırın yaklaşık %27'sinin etanole atfedildiği başlangıç seviyesine kıyasla hektar başına enerji üretimini önemli ölçüde artırabileceğini gösteriyor" dedi.
Araştırmacılar ayrıca, tarımsal voltaiklerin dağıtımının yüksek sermaye maliyetlerinden etkilenebileceğini, ancak bu engelin özellikle ürün fiyatlarının oldukça değişken olduğu durumlarda politika desteğiyle aşılabileceği açıklamasını yapıyor. Teknoloji geliştikçe ilişkili maliyetlerin azalması gerektiğini söylüyorlar, ancak paydaş ihtiyaçlarının daha iyi anlaşılması ve sistem çıktılarını en üst düzeye çıkarırken maliyetleri düşürmek için daha iyi mühendislik sağlanması için daha fazla çalışma yapılması gerektiği konusunda uyarıyorlar.
"Tarım arazisine fotovoltaiklerin entegre edilmesi, yenilenebilir enerji üretimi ve sera gazı emisyonlarının azaltılması için daha büyük bir potansiyel sunuyor," diyor makale. "Hesaplamalarımız, etanol talebi yoksa, güneş panelleri entegre edildiğinde bile, etanol talebi ve fotovoltaik entegrasyonunun olmadığı koşullar altında mevcut miktara kıyasla, gıda ve hayvan yemi kaynağı olarak mevcut mısır miktarının aslında artırılabileceğini gösteriyor. Bu görüşe göre, tarımsal voltaik teknolojileri, gıda ve yakıt tartışmasına uygulanabilir bir çözüm sunarak, mısırın gıda/yem kaynağı olarak minimum etkiyle büyük miktarda enerji üretilmesine olanak sağlıyor."
