Trồng cây dưới pin mặt trời: vì sao agrivoltaics phải tối ưu cả ruộng lẫn nhà máy điện?

Đặt pin mặt trời trên đất nông nghiệp không tự động tạo ra agrivoltaics. Điểm cốt lõi của mô hình này là giữ hoạt động sản xuất nông nghiệp dưới giàn hoặc giữa các hàng pin, đồng thời khai thác điện. Vì vậy, một thiết kế chỉ tối đa hóa sản lượng điện có thể chưa phù hợp với việc trồng cây hoặc chăn thả bên dưới.

Câu hỏi cần đặt ra không chỉ là một hecta lắp được bao nhiêu tấm pin. Còn phải biết cây nhận ánh sáng thế nào, thiết bị canh tác có di chuyển được không và hai hoạt động cùng tồn tại với chi phí nào.

Hai mục tiêu trên cùng một diện tích

Bộ Năng lượng Mỹ, DOE, định nghĩa agrivoltaics là việc đồng bố trí sản xuất nông nghiệp với điện mặt trời. Phạm vi nghiên cứu có thể gồm cây trồng, chăn thả hoặc sinh cảnh cho loài thụ phấn bên dưới hay giữa các hàng pin.

Sự kết hợp này được nghiên cứu nhằm giảm cạnh tranh sử dụng đất và tìm cơ hội tăng giá trị tổng thể. Tuy nhiên, giữ lại một khoảng cỏ dưới nhà máy điện không đủ để khẳng định hiệu quả canh tác. Phải xác định rõ hoạt động nông nghiệp thực tế, sản phẩm thu được và yêu cầu quản lý.

DOE xem đây là bài toán phối hợp giữa kỹ thuật, môi trường và lợi ích cộng đồng. Thiết kế phải xét cả việc duy trì đất cho sản xuất, không chỉ khả năng phát điện của từng mô-đun quang điện. Đó cũng là cơ sở để phân biệt một dự án kết hợp có mục tiêu cụ thể với cách gắn nhãn cho một khu điện mặt trời thông thường.

Bóng râm có thể giúp cây, cũng có thể làm giảm lợi ích

Hướng dẫn dành cho nông dân của DOE cho biết tác động vi khí hậu phụ thuộc thiết kế hệ thống và môi trường xung quanh. Bên dưới pin có thể mát hơn ban ngày và ấm hơn ban đêm; với một số điều kiện, che bóng có thể giảm căng thẳng nhiệt và nhu cầu nước.

Nhưng cây cần ánh sáng để sinh trưởng. Cây chịu bóng, cây trồng dưới nắng gắt và cùng một cây ở mùa khác nhau không nhất thiết phản ứng giống nhau. Vì vậy, không thể lấy kết quả tốt của một loại rau tại một điểm thử nghiệm làm bằng chứng rằng mọi cây trồng đều tăng năng suất dưới pin.

Đánh giá hợp lý cần theo dõi cả sản lượng, chất lượng nông sản và lượng nước sử dụng, đồng thời ghi nhận điều kiện thời tiết. Nếu thay đổi đồng thời giống, lịch tưới và cách che bóng, phải thận trọng khi quy toàn bộ chênh lệch cho giàn pin.

Khoảng trống cho máy móc cũng có chi phí

Trong bài phân tích công bố năm 2023, DOE chỉ ra các vấn đề về chi phí, trách nhiệm pháp lý và mô hình kinh doanh còn phải được giải quyết. Người phát triển điện, người canh tác, đơn vị tài trợ và bảo hiểm có những ưu tiên khác nhau.

Từ góc nhìn vận hành, một khoảng trống hữu ích cho cây có thể chưa đủ cho phương tiện canh tác. Chiều cao giàn, khoảng cách hàng và đường tiếp cận cần được đặt trong kế hoạch sử dụng đất dài hạn. Đây là suy luận thiết kế từ yêu cầu đồng sử dụng, không phải một kích thước chuẩn áp dụng cho mọi ruộng.

Bài toán kinh tế cũng không dừng ở tiền bán điện. Cần phân định ai chịu chi phí hạ tầng, ai bảo trì, ai chịu trách nhiệm khi có thiệt hại và hoạt động nông nghiệp được duy trì ra sao. Lợi ích tiềm năng chỉ trở thành nguồn thu thực khi có cách tổ chức phù hợp với người sử dụng đất.

Thử nghiệm phải đo cả cây trồng và sản lượng điện

Trang chương trình FARMS của DOE mô tả các dự án nghiên cứu thiết kế ở những độ cao khác nhau, giàn cố định hoặc theo dõi Mặt Trời, và tác động lên cả hoạt động nông nghiệp lẫn năng lượng. Trang hiện ghi chương trình không còn hoạt động; đây là dẫn chứng về cách đặt câu hỏi nghiên cứu, không phải thông báo mở tài trợ mới.

Những thiết kế thử nghiệm như vậy giúp nhìn rõ đánh đổi: một cấu hình thuận lợi hơn cho canh tác có thể cho kết quả điện khác cấu hình ưu tiên nhà máy. Điều cần chứng minh là hiệu quả phối hợp trong điều kiện đã nêu, thay vì chỉ công bố một sản lượng đẹp của một phía.

Đối với Việt Nam, mô hình này đáng nghiên cứu theo cây trồng, khí hậu, địa hình và cách tổ chức sản xuất cụ thể. Các nguồn được dẫn không chứng minh mức tăng năng suất hay thời gian hoàn vốn tại Việt Nam. Bước thiết thực trước khi mở rộng là thử nghiệm có đối chiếu trên cùng mùa vụ, đo đủ hai đầu ra và làm rõ quyền lợi của người canh tác trong suốt thời gian sử dụng giàn pin.

Nguồn và ảnh

Nguồn 1; Nguồn 2; Nguồn 3; Nguồn 4.

Hệ thống nghiên cứu agrivoltaics Heggelbach,Đức;ảnh tư liệu2022,không phải dựánmới. Ảnh: Asurnipal, trang nguồn ảnh; CC BY-SA 4.0. Dùng toàn bộ ảnh, không cắt hoặc sửa nội dung.