Đỉnh cao cách mạng nông-quang điện

Nhờ cách bố trí thông minh này, một hecta đất có thể vừa tạo ra điện sạch cung cấp cho hàng trăm hộ dân, vừa tiếp tục là nơi gieo trồng lương thực.

Fabian Karthaus lớn lên cùng với năng lượng mặt trời. Năm năm trước, anh chàng tiếp quản trang trại của cha mình gần thị trấn Paderborn, phía tây nước Đức và hiện quản lý nó một cách độc lập. Bên dưới lớp mái vòm gắn đầy những tấm pin mặt trời lớn, quả mọng đơm trái nặng trĩu.

“Cha tôi đã xây dựng hệ thống quang điện đầu tiên trên mái nhà kho và bạn có thể thấy nó hoạt động”, anh nói. “Vợ tôi và tôi bắt đầu nghĩ cách vận hành trang trại theo cách có ý nghĩa, vậy nên nảy ra ý tưởng trồng quả mọng dưới mái nhà năng lượng mặt trời”.

Mùa hè với điều kiện thời tiết nóng nực là vấn đề lớn với cây trồng. Nếu làm mái vòm gắn tấm pin năng lượng mặt trời, cây sẽ hạn chế bốc hơi nước, từ đó giảm rủi ro chết khô.

“Sự bốc hơi chỉ bằng khoảng 25% so với cây trồng ngoài đồng”, anh nói.

Không chỉ bảo vệ quả mọng, hệ thống này còn tạo ra điện, tương đương khoảng 640.000 kilowatt giờ mỗi năm, vừa đủ cho nhu cầu của 160 hộ gia đình.

“Điều đó có nghĩa là chúng ta có thể tạo ra năng lượng xanh tại địa phương, phi tập trung, nơi năng lượng được tiêu thụ”, Karthaus cho biết.

Ở Đức, phương pháp canh tác này hiệu quả đối với các loại trái cây mềm, táo, anh đào, khoai tây và các sản phẩm như cà chua và dưa chuột. Nó được gọi là nông nghiệp quang điện (Agri-Photovoltaics, gọi tắt là Agri-PV), tức tận dụng khu vực đất nông nghiệp để vừa sản xuất thực phẩm, vừa tạo điện sạch.

Max Trommsdorff, một chuyên gia về nông điện tại Viện Fraunhofer, đã nhìn thấy tiềm năng to lớn cho nông nghiệp quang điện trên toàn thế giới. Đã có một số nhà máy nông nghiệp quang điện ở Châu Âu, Mali, Gambia và Chile; song cho đến nay, phần lớn vẫn ở Châu Á.

Nhà máy lớn nhất thế giới, với công suất khoảng 1.000 megawatt và bao phủ diện tích 20 km vuông, nằm ở rìa sa mạc Gobi ở Trung Quốc. Nơi đây trồng quả kỷ tử ngay dưới mái nhà lợp đầy pin năng lượng mặt trời, giúp đất khô cằn màu mỡ trở lại.

“Mục tiêu ở đây là hỗ trợ thay đổi cấu trúc, ngăn chặn tình trạng di cư ở nông thôn và tạo ra triển vọng cho người dân nông thôn, Trommsdorff nói.

Được biết, Đức là một trong số những quốc gia đi tiên phong trong lĩnh vực nông điện. Mô hình kép hiện đang được thí điểm ở Fronreute, nơi các vườn anh đào được trang bị tấm pin mặt trời có thể sản xuất tới 420 kW mỗi ha. Cây trồng sẽ được bảo vệ khỏi nhiệt, tia UV và mưa đá.

Phần mềm thông minh hiện cũng được tích hợp sử dụng để tối ưu hóa sản xuất năng lượng mà không làm giảm năng suất cây trồng. Dữ liệu ban đầu cho thấy năng suất phần lớn không bị ảnh hưởng hoặc thậm chí còn cải thiện trong một số trường hợp.

“Ngày nay, không có gì rẻ hơn năng lượng mặt trời”, Björn Piske, Trưởng phòng Phát triển Năng lượng Mặt trời tại Đức cho biết. “Ở Đức, chúng tôi cần tất cả lượng điện có thể sản xuất được; cho ô tô điện, để chuyển đổi ngành công nghiệp, để sưởi ấm nhà cửa,... Năng lượng mặt trời hiện vẫn là hình thức năng lượng tái tạo rẻ nhất”.

Cách tiếp cận mới mẻ hiện đang phát triển mạnh mẽ trên khắp Châu Âu và Châu Á, trong đó, Đức và Nhật Bản dẫn đầu. Hệ thống thu hoạch kép được coi là bước tiến lớn trong nông nghiệp bền vững cũng như sản xuất năng lượng phi tập trung.

“Sự kết hợp giữa canh tác năng lượng mặt trời và canh tác truyền thống khiến cho hoạt động kinh doanh trở nên vững chắc hơn đối với nông dân. Tôi tin rằng quang điện nông nghiệp sẽ tồn tại lâu dài”, một chuyên gia cùng ngành cho biết.

Trong những năm gần đây, Đức âm thầm khởi động cuộc cách mạng nông nghiệp quang điện. Nhắc lại một lần nữa, đây là mô hình kết hợp giữa sản xuất nông nghiệp và khai thác năng lượng mặt trời trên cùng một diện tích đất, mở ra hướng đi bền vững trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng, biến đổi khí hậu và khan hiếm đất canh tác.

Khác với các trang trại điện mặt trời truyền thống, mô hình Agri-PV tại Đức cho phép các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt ở độ cao khoảng 5–7 mét, bên dưới là ruộng rau, cánh đồng hoa màu hoặc đồng cỏ chăn thả gia súc. Nhờ cách bố trí thông minh này, một hecta đất có thể vừa tạo ra điện sạch cung cấp cho hàng trăm hộ dân, vừa tiếp tục là nơi gieo trồng lương thực, không làm giảm năng suất mà còn tăng khả năng chống chọi với hạn hán hoặc nắng nóng nhờ bóng râm của các tấm pin.

Từ năm 2020, Đức đã đưa vào vận hành các trang trại thử nghiệm ở bang Baden-Württemberg và Bavaria, trong đó có mô hình trồng cây họ đậu, dâu tây, cà chua và xà lách dưới mái pin mặt trời. Kết quả cho thấy cây trồng không bị ảnh hưởng tiêu cực bởi việc giảm ánh sáng mặt trời – trái lại, trong những năm hạn hán nặng, cây dưới hệ thống Agri-PV còn giữ được độ ẩm đất tốt hơn và ít tổn thất hơn cây trồng ngoài trời thông thường.

Bên cạnh yếu tố kinh tế, cuộc cách mạng nông nghiệp quang điện của Đức chính là tuyên ngôn mạnh mẽ về cách con người có thể sống hòa hợp với thiên nhiên nhờ công nghệ. Trong bối cảnh nhiều quốc gia còn đang tranh cãi về việc “đất trồng trọt hay nhà máy điện mặt trời”, Đức đã chọn cách dung hòa: không đánh đổi mà tối ưu hóa cả hai. Đây không chỉ là giải pháp kỹ thuật, mà là tư duy mới về phát triển nông nghiệp – xanh, thông minh và bền vững.

Đức dự kiến lắp đặt thêm nhiều công trình năng lượng mặt trời để nhanh chóng đạt được mục tiêu 215 GW năng lượng mặt trời vào năm 2030, so với 63 GW vào năm 2022. Đến năm 2030, nước này đặt mục tiêu tạo ra 80% điện từ năng lượng tái tạo, gấp đôi so với hồi năm 2022, theo Reuters.

Theo: Reuters, Vattenfall, GEnk