Quang nông theo chiều dọc: Tăng cường năng lượng tái tạo mà không giảm năng suất cây trồng
Một nghiên cứu mới từ Đan Mạch cho thấy các nông dân không còn phải lựa chọn giữa sản xuất lương thực và phát triển năng lượng tái tạo. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Aarhus nhận thấy rằng các tấm pin năng lượng mặt trời gắn theo chiều thẳng đứng có thể tạo ra điện đồng thời cho phép cây trồng phát triển tốt như trên cánh đồng mở, đồng thời được công chúng đánh giá tích cực hơn so với các trang trại năng lượng mặt trời truyền thống.
Sử dụng đất nông nghiệp kép
Một trong những lý do chính khiến việc cấp phép xây dựng trang trại năng lượng mặt trời thường bị từ chối là mất đất nông nghiệp. Tuy nhiên, đất canh tác thường cũng lý tưởng cho việc lắp đặt pin năng lượng mặt trời (PV). Để giải quyết xung đột này, các nhà nghiên cứu đang tìm cách sử dụng cùng một diện tích đất cho cả sản xuất thực phẩm và năng lượng.
Tại một khu thử nghiệm ở Foulum, Đại học Aarhus đã thử nghiệm hai thiết kế tấm pin mặt trời hai mặt: một thiết kế nghiêng truyền thống hướng về phía nam và một thiết kế thẳng đứng hướng đông-tây mới. Trong suốt một năm, nhóm nghiên cứu theo dõi sản lượng điện, điều kiện vi khí hậu và năng suất cây trồng lúa mì và hỗn hợp cỏ-lúa trồng giữa các tấm pin.
Kết quả: Hiệu suất điện năng và cây trồng
Mặc dù các tấm pin thẳng đứng tạo ra ít điện năng hơn khoảng 13% mỗi năm so với tấm nghiêng, nhưng sản lượng của chúng phù hợp hơn với nhu cầu điện hàng ngày, với đỉnh điểm vào buổi sáng và buổi chiều.
Đáng chú ý, năng suất cây trồng dưới thiết kế thẳng đứng gần như tương đương với cánh đồng mở. Các tấm pin hoạt động như hàng rào gió, giảm bốc hơi và làm tăng nhẹ nhiệt độ ban ngày, giúp bù đắp cho ánh sáng bị giảm.
Giáo sư Uffe Jørgensen, từ Khoa Nông sinh học, nhận xét: “Dù có một chút bóng râm, năng suất trên mỗi mét vuông vẫn như cũ. Cây trồng thực sự được lợi từ việc được che chắn bởi các tấm pin.”
Hiệu quả sử dụng đất và tính bền vững
Thiết kế thẳng đứng cũng sử dụng đất hiệu quả. Các tấm pin chiếm chỉ khoảng 10% diện tích cánh đồng, nghĩa là hệ thống kết hợp này có thể cần ít hơn tới một phần tư diện tích so với việc sản xuất thực phẩm và điện năng riêng rẽ. Tấm pin thẳng đứng cũng sử dụng ít vật liệu hơn, giảm phát thải CO₂ và dễ dàng tích hợp với các máy móc nông nghiệp tiêu chuẩn.
Sự chấp nhận của công chúng
Đánh giá của công chúng có thể là yếu tố quyết định trong việc áp dụng. Trong một khảo sát thực tế ảo với hơn 100 người tham gia, agrivoltaic thẳng đứng được đánh giá tích cực hơn các trang trại năng lượng mặt trời truyền thống. Người tham gia đánh giá cao việc các cánh đồng vẫn được canh tác và nhận thấy các tấm pin thẳng đứng vừa sáng tạo vừa thân thiện với môi trường.
Gabriele Torma, trợ lý giáo sư tại Khoa Quản lý, Đại học Aarhus, cho biết: “Người tham gia thích các tấm pin thẳng đứng hơn – đặc biệt khi nhìn gần, thấy đất vẫn được canh tác. Họ cũng cho rằng agrivoltaic thẳng đứng sáng tạo và thân thiện môi trường hơn các trang trại năng lượng mặt trời truyền thống.”
Marta Victoria, tác giả chính của nghiên cứu, kết luận: “Các phép đo của chúng tôi cho thấy lúa mì và hỗn hợp cỏ-lúa phát triển tốt như trên cánh đồng mở giữa các tấm pin năng lượng mặt trời thẳng đứng. Đồng thời, các tấm pin tạo ra điện theo mô hình hàng ngày phù hợp hơn với nhu cầu năng lượng. Đây thực sự là một giải pháp đôi bên cùng có lợi.”
