Nông nghiệp kết hợp điện mặt trời

Các tấm pin mặt trời thật thú vị cho cuộc sống nhưng chúng chiếm nhiều không gian, nhất là đối với các hệ thống quy mô lớn.

Các kết quả ban đầu chỉ ra rằng, APV là một bước tiến đáng kể về năng lượng mặt trời trong các môi trường nông nghiệp.

Ở một số nước đông dân như Trung Quốc và Ấn Độ, việc mất đất có thể dẫn đến nguy cơ đói, những trang trại mặt trời nổi được xây dựng để khai thác bề mặt của các sông hồ.

Các nhà nghiên cứu ở viện Hệ thống năng lượng mặt trời Fraunhofer đã tiến hành một thí nghiệm gần hồ Constance – nằm giáp giới Đức, Lichtenstein và Thuỵ Sĩ – có liên quan đến một giải pháp khác. Theo một thông cáo báo chí phát đi từ Fraunhofer, thí nghiệm với 720 tấm pin mặt trời lưỡng diện bao phủ khoảng một phần ba hecta đất nông nghiệp. Các tấm pin được dựng cao đủ cho phép cây trồng bên dưới nhận được hầu hết nắng trời, như thể các tấm pin không tồn tại ở đó và cho phép máy móc nông nghiệp hoạt động bên dưới các tấm pin. Sau một năm thử nghiệm, nghiên cứu cho thấy hệ thống lưỡng dụng làm tăng tổng năng suất đất (sản lượng cây trồng + điện năng) lên 60%.

Fraunhofer gọi hệ thống lưỡng dụng “nông quang điện” (agrophotovoltaics, gọi tắt là APV). “APV có tiềm năng mở ra một không gian mới cần thiết cho một sự khuếch trương quang điện ở Đức”, GS Hans-Martin Henning, giám đốc Fraunhofer ISE, nói. “Đồng thời, APV có thể giúp giảm những xung đột lợi ích giữa nông nghiệp và các hệ thống không gian quang điện đối với các vùng đất sống. Tuy nhiên, trước khi thương mại  hoá, các lĩnh vực khác và các hệ thống kích thước khác nhau vẫn phải được thử nghiệm. Rồi còn phải tính đến việc tích hợp kỹ thuật xa hơn, chẳng hạn như việc thực hiện lưu trữ”.

Những vụ mùa đầu tiên được thử nghiệm là vụ lúa mì, khoai tây, cần tây và cỏ ba lá vụ đông. “Năng suất cỏ ba lá bên dưới dãy tấm pin chỉ giảm 5,3% so với lô đối chiếu”, theo báo cáo của GS Petera Högy, một chuyên gia nông nghiệp đại học Hohenheim. Năng suất khoai tây, lúa mì và cần tây giảm khoảng 19%.

“Theo quan điểm của nông học APV là một giải pháp đầy hứa hẹn đối với việc tăng cả hiệu suất sử dụng đất và chia sẻ năng lượng tái tạo được cung cấp bởi lĩnh vực nông nghiệp”, GS Iris Lewandowski, trưởng khoa Sản phẩm gốc sinh học và cây trồng năng lượng đại học Hohenheim, nói.

Việc lắp đặt 194kW năng lượng mặt trời sản sinh ra 1.266kWh mỗi một kW lắp đặt, cao hơn 1/3 giá trị trung bình 950kWh mỗi kW ở Đức. 40% điện năng sản xuất được dùng để sạc pin các thiết bị điện của trang trại và thu hoạch mùa màng. Tổ nghiên cứu tin rằng, 70% năng lượng có thể sử dụng nếu pin lưu trữ được đưa vào hệ thống. Bao nhiêu điện dư thừa được bán cho Elektrizitätswerke Schöna, một công ty điện lực sử dụng 100% năng lượng tái tạo, và là một đối tác của dự án.

“Nhằm cung cấp bằng chứng cần thiết cho ý tưởng trước khi đưa vào thị trường, chúng tôi cần đối chiếu xa hơn các ứng dụng kinh tế kỹ thuật của APV, chứng minh khả năng chuyển đổi sang các lĩnh vực khác của vùng và cũng hiểu thêm các hệ thống lớn hơn”, quản lý dự án Stephan Schindele nói. Các thí nghiệm liên quan đến năng lượng mặt trời kết hợp với trái cây, hoa quả, hoa bia, và nho được lên kế hoạch trong tương lai; song song với các công nghệ khác nhau như lưu trữ năng lượng, phim đặc biệt với các pin mặt trời hữu cơ, và các hệ thống xử lý nước bằng năng lượng mặt trời.

Trong khi chờ thực hiện thêm các thí nghiệm, các kết quả ban đầu chỉ ra rằng, APV là một bước tiến đáng kể về năng lượng mặt trời trong các môi trường nông nghiệp.