Agrivoltaics giúp các trang trại châu Âu chống lại sóng nhiệt và hạn hán như thế nào

Trong những năm gần đây, các hiện tượng thời tiết cực đoan đã trở thành một trong những thách thức lớn nhất đối với nền nông nghiệp châu Âu. Nhiệt độ mùa hè tăng, thời gian hạn hán kéo dài và lượng mưa không đều đang gây áp lực đáng kể cho nông dân và sản xuất nông nghiệp.

Trong các đợt nắng nóng, nhiều loại cây trồng bị ảnh hưởng bởi bức xạ mặt trời quá mức và thiếu nước. Nhiệt độ cao làm tăng khả năng bốc hơi, giảm độ ẩm của đất và tạo ra stress nhiệt cho cây trồng. Kết quả là, nông dân có thể phải đối mặt với tình trạng năng suất giảm, chi phí tưới tiêu cao hơn và thu nhập nông nghiệp không ổn định.

Đồng thời, châu Âu đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi sang năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, việc mở rộng các dự án năng lượng mặt trời thường tạo ra sự cạnh tranh về đất nông nghiệp có giá trị.

Agrivoltaics, còn được gọi là Agri{0}}PV hay quang điện nông nghiệp, đưa ra giải pháp mới: kết hợp sản xuất năng lượng mặt trời với sản xuất nông nghiệp trên cùng một vùng đất.

Thay vì lựa chọn giữa nông nghiệp và năng lượng tái tạo, hệ thống nông điện cho phép các trang trại sản xuất điện đồng thời tạo môi trường phát triển ổn định hơn cho cây trồng.

 

Agrivoltaics là hệ thống trong đó các mô-đun quang điện được lắp đặt phía trên hoặc bên cạnh các khu vực sản xuất nông nghiệp.
Không giống như các trang trại năng lượng mặt trời-gắn trên mặt đất truyền thống, hệ thống quang điện nông nghiệp được thiết kế xoay quanh nhu cầu canh tác.

 

Một trong những lợi thế lớn nhất của Agrivoltaics là các tấm pin mặt trời có thể bảo vệ một phần khỏi các điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

1. Giảm căng thẳng do nhiệt trong mùa hè nóng nực

Trong các đợt nắng nóng ở châu Âu, ánh nắng trực tiếp có thể tạo ra stress nhiệt quá mức cho cây trồng.

Các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên đất nông nghiệp có thể làm giảm lượng bức xạ mặt trời trực tiếp tới cây trồng, giúp điều hòa môi trường phát triển.

Nghiên cứu từ Fraunhofer ISE và Đại học Hohenheim đã nghiên cứu một hệ thống nông điện trong mùa hè cực kỳ nóng và khô năm 2018 ở Đức.

Nghiên cứu cho thấy:

• Bức xạ mặt trời trong hệ thống PV xấp xỉThấp hơn 30%so sánh với trường tham chiếu.
• Nhiệt độ đất trong hệ thống nông điện thấp hơn trong mùa xuân và mùa hè.
• Trong thời kỳ mùa hè nóng và khô, độ ẩm đất trồng lúa mì theo hệ thống PV cao hơn so với ruộng đối chứng.

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng bóng râm một phần do các mô-đun năng lượng mặt trời tạo ra đã giúp cây trồng chịu được điều kiện nóng và khô tốt hơn.

Những kết quả này chứng minh rằng cấu trúc quang điện nông nghiệp không chỉ đơn giản là lắp đặt năng lượng mà còn có thể trở thành công cụ thích ứng với khí hậu cho nông nghiệp.

 

2. Giảm thất thoát nước và cải thiện hiệu quả sử dụng nước

Quản lý nước đã trở thành một vấn đề quan trọng đối với nông dân châu Âu.

Nhiệt độ cao hơn làm tăng sự bốc hơi từ đất và thực vật, nghĩa là cần tưới nhiều nước hơn để duy trì sự phát triển của cây trồng.

Bằng cách giảm bức xạ mặt trời trực tiếp và giảm nhiệt độ đất, hệ thống nông điện có thể giúp làm chậm quá trình bốc hơi nước.

Fraunhofer ISE nhấn mạnh rằng nông điện có thể góp phần giảm mức tiêu thụ nước trong nông nghiệp đồng thời tạo thêm cơ hội thu nhập thông qua sản xuất điện.

Đối với các khu vực phải đối mặt với nguy cơ hạn hán ngày càng tăng, như Nam Âu, Pháp, Ý và một phần của Đức, lợi thế này ngày càng trở nên có giá trị.

 

Các dự án năng lượng mặt trời truyền thống tập trung chủ yếu vào sản xuất điện.

Agrivoltaics tạo ra một mô hình kinh doanh khác biệt bằng cách kết hợp hai nguồn giá trị:

1. Sản xuất nông nghiệp
Nông dân có thể tiếp tục sản xuất:

• trái cây
• Rau
• Quả mọng
• Cây trồng
• Thức ăn chăn nuôi

khi sử dụng cùng một diện tích đất.

 

2. Sản xuất năng lượng tái tạo
Việc lắp đặt năng lượng mặt trời cung cấp:

• Doanh thu điện bổ sung
• Giảm chi phí năng lượng cho trang trại
• Sự ổn định tài chính dài hạn-

Đối với nhiều trang trại ở Châu Âu, đặc biệt là các doanh nghiệp nông nghiệp-do gia đình sở hữu, thu nhập bổ sung này có thể cải thiện khả năng phục hồi trước tình trạng mất mùa-liên quan đến khí hậu.
Hướng dẫn về nông nghiệp của Fraunhofer ISE nhấn mạnh rằng công nghệ này có thể cải thiện hiệu quả sử dụng đất-, hỗ trợ phát triển nông thôn và cung cấp thêm nguồn thu nhập cho nông dân.

 

Một dự án PV-Agri thành công đòi hỏi nhiều điều hơn là chỉ lắp đặt các tấm pin mặt trời trên đất nông nghiệp.

Cấu trúc lắp đặt phải được thiết kế cho cả hoạt động nông nghiệp và quang điện.

Những cân nhắc thiết kế quan trọng bao gồm: