Vừa trồng cây, vừa phát điện
Mô hình sản xuất nông nghiệp kết hợp khai thác điện mặt trời (APV) là hoạt động sản xuất nông nghiệp và khai thác điện mặt trời diễn ra trên cùng một khu đất. Năng lượng mặt trời có thể được khai thác mà không ảnh hưởng nhiều đến sản xuất nông nghiệp, không nhất thiết phải thu hồi đất mà còn tận dụng được diện tích đất trống hoặc mái nhà kính, giúp đem lại lợi ích cho nhiều bên. Đây được xem là hướng phát triển năng lượng bền vững, đặc biệt phù hợp với Việt Nam nhằm tận dụng triệt để quỹ đất khai thác nông nghiệp lớn và nguồn năng lượng mặt trời dồi dào.
Theo mô hình này, các tấm pin năng lượng mặt trời sẽ được lắp đặt cao từ 2 – 4 mét so với mặt đất trên các khu đất trồng trọt hoặc chăn nuôi, thậm chí là trên mặt nước tại các khu vực nuôi trồng thuỷ hải sản. Hệ thống pin năng lượng mặt trời được bố trí phù hợp, đảm bảo cây trồng cũng như vật nuôi bên dưới vẫn nhận được đầy đủ ánh sáng và các máy móc nông nghiệp hoạt động bình thường.
Ngoài ra, các hệ thống điều chỉnh hướng nắng cũng có thể được tích hợp để tối ưu sản lượng điện và kiểm soát mức ánh sáng tương ứng với mỗi giai đoạn sinh trưởng của cây trồng. Lượng điện năng sinh ra phục vụ cho các hoạt động như tưới tiêu, chiếu sáng…, giúp giảm chi phí năng lượng và phần điện dư thừa có thể hoà lưới điện quốc gia để bán lại cho Tập đoàn Điện lực Việt Nam. Hiệu suất sử dụng đất nông nghiệp có thể tăng đến 60% với mô hình khai thác năng lượng này.
Theo đánh giá của Chuyên gia kinh tế năng lượng TS. Nguyễn Quốc Khánh thuộc Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh (GreenID), nếu mô hình APV được thực hiện trên toàn bộ diện tích đất sản xuất nông nghiệp của Việt Nam hiện nay thì sản lượng nông nghiệp sẽ giảm khoảng 10% nhưng lượng điện được khai thác sẽ đạt khoảng 386 GW tương đương 550 tỷ kWh/năm.
Cụ thể, một năm trên diện tích trồng rau các loại 440.608 ha khai thác được 220 MW, đậu các loại 85.579 ha được 57 MW, nuôi tôm sú 560.985 ha được 28 MW, tôm thẻ chân trắng 83.159 ha được 21 MW, lạc 56.292 ha được 28 MW, khoai lang 40.290 ha được 20 MW. Số liệu trên chỉ tính với khu vực có mật độ lắp đặt 0,5 MWp/ha và có bức xạ từ 4 kWh/m2/ngày trở nên. Nếu được khai thác hiệu quả, mô hình APV sẽ giúp Việt Nam giảm khoảng 502 triệu tấn CO2 mỗi năm, góp phần tích cực bảo vệ môi trường.
TS.Nguyễn Quốc Khánh cũng cho biết vùng Đồng băng Sông Cửu Long hiện có tiềm năng phát triển mô hình APV lớn nhất nước ta với công suất phát điện đạt gần 200 MW, khu vực Tây Nguyên với hơn 88 MW, vùng duyên hải Nam Trung Bộ gần 58 MW, Đông Nam Bộ gần 40 MW, trung du và miền núi phía Bắc hơn 1 MW, còn khu vực Bắc Trung Bộ chỉ đạt 0,094 MW.
Lợi ích trong dài hạn
Việc lắp đặt hệ thống pin mặt trời trên đất sản xuất nông nghiệp cần phải căn cứ vào đặc tính của loại cây trông bên dưới hệ thống để tính toán mật độ lắp đặt pin năng lượng mặt trời. Nếu so với các trang trại điện mặt trời truyền thống thường đạt công suất tối đa 1 MW/ha, khi lắp đặt trên đất sản xuất nông nghiệp sẽ chỉ đạt công suất tối đa ở mức 0,67 MW/ha; 0,5 MW/ha và 0,33 MW/ha. Theo đó, chi phí lắp đặt hệ thống điện mặt trời theo mô hình APV sẽ lần lượt tăng 119%, 125% và 140% so với mô hình trang trại điện mặt trời truyền thống.
Mặc dù có mức đầu tư ban đầu cao hơn nhưng mô hình APV đem lại nhiều lợi ích cho các bên hơn trong dài hạn. Mô hình APV đặc biệt hấp dẫn về mặt tài chính đối với các loại cây trồng có khả năng chịu bóng cao và trung bình như cải bắp, súp lơ, đậu tương, đậu Hà Lan, măng tây, các loại rau mầm, dưa hấu… Hoạt động gieo trồng có kiểm soát dưới hệ thống năng lượng không chỉ giúp gia tăng thu nhập mà còn giúp giảm bớt chi phí bảo trì hệ thống điện.
Tại xã Châu Lăng, huyện Tri Tôn, An Giang, mô hình APV đã được hộ gia đình ông Chau Hon tiên phong áp dụng với trồng dưa chuột. Dự án được triển khai từ tháng 5/2020, hoàn thiện và đấu nối với lưới điện vào tháng 12/2020, khai thác điện từ đầu năm 2021. Trung bình mỗi ngày, hệ thống sản xuất được 103 kWh điện. Trong 3 tháng đầu năm nay, dự án đã bán được hơn 4.471 kWh điện, tương đương hơn 22 triệu đồng. Phía dưới hệ thống tấm pin, ông Chau Hon trồng thử nghiệm dưa chuột. Bình quân mỗi ngày, thu hoạch hơn 30kg, trái có quả đẹp và dài, tỷ lệ đậu trái cao hơn ruộng bên ngoài.
Đặc biệt, mô hình APV đang được ứng dụng phổ biến trong hoạt động sản xuất thuỷ sản tại khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, giúp giải quyết hiệu quả bài toán năng lượng trong nuôi tôm. Theo tính toán, 1 tấn tôm thâm canh sẽ tiêu thụ 4.172 kWh điện; chi phí điện năng chiếm từ 7% - 10% chi phí sản xuất tuỳ từng loại hình nuôi trồng thuỷ sản.
Ông Lê Văn Hoàng, Phó Giám đốc Sở Công thương tỉnh Bạc Liêu cho biết “Từ nhiều năm nay, phần lớn các trang trại đã sử dụng hệ thống thiết bị dùng điện mặt trời chạy máy sục ôxy nuôi tôm. Nay rất nhiều chủ đầm nuôi tôm đã và đang đầu tư bài bản hệ thống sản xuất điện mặt trời, vừa để tự cung cấp điện phục vụ nuôi tôm, còn thừa thì bán lên lưới điện của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN)”.
Công ty TNHH MTV Long Mạnh (huyện Hoà Bình, Bạc Liêu) hiện vận hành đầm nuôi tôm rông 4 ha cho biết công ty đã tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng trong hoạt động sản xuất và thu về gần 7 tỷ đồng từ tiền bán điện nhờ xây dựng hệ thống điện mặt trời trên đầm tôm của công ty với công suất 24 kWh.
Bên cạnh đó, việc sử dụng năng lượng mặt trời còn hỗ trợ công ty đạt các chứng nhận quan trọng về thuỷ sản trên thị trường xuất khẩu như chứng chỉ ASC (Hội đồng quản lý nuôi trồng thuỷ sản), gia tăng cơ hội cho sản phẩm tiếp cận các thị trường lớn như Hoa Kỳ, EU vốn có tiêu chí cao về bảo vệ môi trường trong quá trình sản xuất.
Trong bối cảnh tiến bộ khoa học công nghệ phát triển nhanh, chi phí đầu tư công nghệ năng lượng mặt trời ngày càng có xu hướng giảm, việc kết hợp phát triển năng lượng mặt trời trong sản xuất nông nghiệp hiệu quả là giải pháp khả thi giúp Việt Nam giảm thiểu xung đột đất đai, đạt mục tiêu tăng trưởng xanh, bền vững, củng cố an ninh năng lượng quốc gia trong dài hạn.
Ý tưởng phát triển mô hình APV ra đời từ đầu thập niên 1980 khi các kết quả nghiên cứu tiên phong của GS Aldolf Goetzberger ở CHLB Đức cho thấy, dưới hệ thống pin năng lượng mặt trời cách đất, bức xạ nhiệt còn đủ để trồng được nhiều loại cây trồng khác nhau. Sau những nghiên cứu mở đầu, các dự án APV được triển khai thành công ở nhiều quốc gia đã chứng minh tính khả thi của mô hình này.
