Ngành công nghệ điện mặt trời trong nông nghiệp (agrivoltaic hay agrisolar) đang mở cánh cửa mới cho phát triển bền vững và sản xuất năng lượng tái tạo trên thế giới. Các công trình nghiên cứu quốc tế chỉ ra rằng nguồn năng lượng tái tạo kết hợp với sản xuất nông nghiệp có tiềm năng cải thiện an ninh nước, năng lượng và lương thực.

Hệ thống năng lượng mặt trời tại trang trại bò sữa Vinamilk Organic Đà Lạt. Ảnh: Vinamilk

Nguồn điện sạch từ nông nghiệp – đang được một số doanh nghiệp và chuyên gia Việt Nam gọi tắt là “điện nông” – mang lại lợi ích kinh tế, xã hội và môi trường cao hơn chỉ sản xuất điện đơn thuần.

Tiềm năng điện dồi dào từ các cánh đồng

Việc sản xuất “điện nông” đã được thế giới nghiên cứu và thử nghiệm từ những năm 1980. Các nghiên cứu quốc tế nói rằng lợi ích hàng đầu của mô hình chính là tạo ra nguồn thu bổ sung cho nông dân: bán điện mặt trời cho lưới điện. Tuy vậy, “nguồn thu hoạch thứ hai” trên cùng một cánh đồng có thể giảm năng suất cây trồng hay vật nuôi.

Tháng 2-2019, Trung tâm Phát triển sáng tạo xanh (GreenID) công bố báo cáo “Mô hình kết hợp năng lượng mặt trời trong sản xuất nông nghiệp: Kinh nghiệm quốc tế và tiềm năng cho Việt Nam”. Công trình nghiên cứu của các chuyên gia năng lượng trong nước và quốc tế đã chỉ ra những xung đột giữa sản xuất nông nghiệp và mở rộng nguồn điện tại Việt Nam.

Theo báo cáo trên, kết quả nghiên cứu ở thành phố Cần Thơ cho thấy có chín loại cây trồng, vật nuôi phù hợp cho quá trình sản xuất “điện nông”, gồm: lúa, bắp, đậu nành, mè (vừng), rau xanh, khoai mì hay sắn dây, gia súc/gia cầm, cá và tôm.

Theo tính toán, trong vòng 5-8 năm nữa, nguồn điện từ các nhà máy điện mặt trời đơn thuần có thể cung cấp 40-70% nhu cầu điện của Cần Thơ. Nếu tính luôn các dự án agrisolar trên các đồng lúa, lượng điện sạch gấp 5-7 lần nhu cầu tiêu thụ điện của thành phố này. Ứng dụng mô hình điện mặt trời trong nông nghiệp tại Cần Thơ có thể góp phần giảm thải 8-13 triệu tấn khí phát thải mỗi năm – tính luôn diện tích điện mặt trời trên các cánh đồng lúa.

Tổng diện tích trồng bắp, khoai mì, khoai lang và thủy sản của Việt Nam ở mức 3,8 triệu héc ta. Nếu giả định chỉ đạt 10% tiềm năng kỹ thuật (trên thế giới có thể đạt hơn 30%), tương tự như mô hình điện agrisolar ở Cần Thơ thì có thể tạo công suất 12,5GW hay sản lượng gần 16.000GWh. Sản lượng này tương đương 8% tổng nhu cầu điện năng của Việt Nam trong năm 2017 – theo Viện Năng lượng Việt Nam.

Áp dụng kịch bản tương tự cho diện tích 7,7 triệu héc ta lúa và giả định chỉ đạt 10% tiềm năng kỹ thuật, sản lượng điện sẽ đạt 32.000 GWh, tương đương khoảng 15% tổng nhu cầu điện năng thời điểm 2018-2019. Nếu thực hiện trên toàn bộ diện tích đất canh tác nông nghiệp thì tỷ lệ trên có thể lên đến 25%.

Tuy vậy, báo cáo của GreenID chỉ ra nhiều thách thức. Lớn nhất vẫn là hệ thống truyền tải điện và tìm kiếm các mô hình thử nghiệm tính phù hợp của cây trồng và vật nuôi trong điều kiện sinh thái của địa phương.

Một số mô hình điện nông ban đầu

Các công trình điện agrisolar có nhiều lợi ích. Trong hệ thống này, GS.TS. Dương Văn Chín, nguyên Chủ tịch Trung tâm Nghiên cứu nông nghiệp Định Thành (tập đoàn Lộc Trời), giải thích cây trồng được trồng trọt bên dưới các mái che là những tấm pin, không cần khép kín như nhà màng (nhà kính). Máy móc cơ giới vẫn có thể hoạt động bên dưới. Nước bốc hơi từ mặt đất và thoát hơi từ khí khổng của lá cây trồng giúp làm giảm nhiệt độ tấm pin, gia tăng hiệu suất tích tụ điện từ bức xạ.

TS. Nguyễn Quốc Khánh của GreenID ước tính nếu lắp đặt các tấm quang năng trên toàn bộ đất sản xuất nông nghiệp của Việt Nam hiện nay thì sản lượng nông nghiệp giảm 10%, còn lượng điện đạt khoảng 386GW, tương đương 550 tỉ kWh mỗi năm.

Ba năm sau báo cáo của Green ID, một số mô hình điện agrisolar đang bước đầu cho thấy hiệu quả. Chẳng hạn, dưới các tấm pin năng lượng là trang trại trồng nấm rơm ở Tiền Giang, hay trang trại nuôi trùn quế ở Ninh Thuận. TS. Nguyễn Thanh Mỹ, Tổng giám đốc của Rynan Technologies, còn sáng tạo ra mô hình “nuôi tôm ba tầng”. Tầng dưới nuôi tôm, tầng trên bán điện mặt trời, và tầng giữa con tôm được chế biến thành sản phẩm bán siêu thị hay trong các suất ăn của các công ty catering.

Tỉnh An Giang có hơn 20 mô hình thuộc lĩnh vực trồng trọt, sử dụng điện mặt trời để vận hành hệ thống tưới và bón phân thông minh trong các nhà màng. Các mô hình giảm 50-60% nhân công, giảm 30% lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật mà vẫn kiểm soát tốt dịch hại cây trồng, năng suất tăng 20-30%.

Một số doanh nghiệp Việt Nam hiện chỉ sử dụng điện mặt trời để tưới tiêu. Rạng Đông và Điện Quang đưa ra các giải pháp dùng đèn LED, với năng lượng tích tụ từ pin vào ban ngày, để chiếu sáng cho cây thanh long vào ban đêm để tăng năng suất thanh long.

Khó thoát các điểm nghẽn của điện mặt trời

Giải quyết mâu thuẫn giữa thu hẹp đất canh tác và sản xuất điện là vấn đề đang được nghiên cứu ở nhiều nước. Nhưng ở Việt Nam, các mâu thuẫn có vẻ nhiều hơn khi cộng thêm các điểm nghẽn về pháp lý, hạ tầng và giá điện.

Đầu tiên, TS. Trần Hữu Hiệp, cố vấn nhóm đối tác chuyển dịch năng lượng bền vững đồng bằng sông Cửu Long, nhận xét: đang có sự chồng chéo trong các quy định, dẫn đến cách hiểu và thực thi chính sách ưu đãi, khuyến khích đầu tư điện mặt trời không thông suốt. Ông nói Nghị quyết 55/TƯ mang tính định hướng và thông thoáng “Khuyến khích phát triển điện mặt trời áp mái và trên mặt nước”, nhưng các văn bản hướng dẫn thì lại bó gọn, dính chặt vào “điện mặt trời mái nhà” hay “điện mặt trời áp mái”.

Vì có chữ “nhà” trong đó, các tấm pin trên giá đỡ (thường thấy ở các trang trại) không được chấp nhận.

Các dự án điện mặt trời áp mái trường học, kho xưởng gặp vướng, đặc biệt là không thể kết hợp với nông nghiệp và thủy sản. Đối với các dự án điện mặt trời trên mặt nước (nuôi thủy sản) và mặt đất (sản xuất nông nghiệp), đầu tư lồng ghép “mục tiêu kép” của các trang trại càng khó thực hiện hơn.

Phí thẩm định dự án có khi lên đến 300-500 triệu đồng, khiến doanh nghiệp ngán. Nhiều nơi cố tình “né thủ tục quy hoạch” khi chọn quy mô dự án điện mặt trời dưới 1 MW. Những quy định liên quan đất đai, mục đích sử dụng đất không có quy định cho phép sử dụng đất nông nghiệp, thủy sản cho sản xuất điện.

Kế đến là sự quá tải của mạng lưới truyền tải điện trước làn sóng “nhà nhà, nơi nơi” đổ xô đầu tư.

Cuối cùng, giá điện vẫn là vấn đề nóng, đặc biệt là dòng điện từ các trang trại. Chỉ các dự án điện mặt trời trên mái nhà mới bán được điện cho Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) với giá cao.

Nhưng nếu may mắn tìm được nơi bán thì có khi thủ tục lại khiến việc đòi nợ khó như “vác thang lên hỏi ông trời”.

Tuần rồi, hơn 2.100 chủ các dự án bán điện cho Điện lực Đồng Nai đã gửi đơn kêu cứu vì từ tháng 3-2022 đến nay họ chưa nhận được tiền bán điện. Tỉnh Đồng Nai cho biết toàn tỉnh có hơn 5.900 khách ký hợp đồng mua bán điện mặt trời và chỉ có 3.800 dự án đã bổ sung đầy đủ hồ sơ mới được thanh toán.

Mà không chỉ các trang trại ở Đồng Nai kêu cứu…

Nhật Bản là nước đi đầu trong kết hợp các dự án nông nghiệp với sản xuất điện mặt trời, tiếp đến là Trung Quốc và châu Âu. Nhưng đây là lĩnh vực rất mới dù các nước phương Tây đã có bề dày phát triển ngành này trong gần 40 năm qua.

Tuần rồi, theo PV Magazine, Chính phủ Ý đã khởi sự chương trình trị giá 1,5 tỉ euro cho các dự án “điện nông” với mục tiêu lắp đặt bổ sung 375MW điện cho lĩnh vực nông nghiệp, chăn nuôi và nông – công nghiệp. Đức đẩy nhanh việc nghiên cứu và triển khai năng lượng mặt trời trên đất nông nghiệp. Chẳng hạn, hãng sản xuất tấm pin Heliene của Đức hợp tác với hãng vật liệu nano UbiQD của Mỹ sản xuất các module tích hợp. Hãng buôn bán hàng hóa và điện Statkraft Markets GmbH hợp tác với Đại học Bari Aldo Moro của Ý… Trang PV Tech Premium nói rằng các doanh nghiệp Đức nhận ra “tiềm năng năng lượng lớn từ sản xuất nông nghiệp là một phương tiện giúp các nước châu Âu đạt được các mục tiêu triển khai năng lượng tái tạo”.

Việc giảm năng suất cây trồng trên các cánh đồng có tấm pin mặt trời là mối quan tâm hàng đầu của các nước. Đại học Maine của Mỹ đang nghiên cứu ảnh hưởng của các cột dựng tấm pin với cánh đồng trồng việt quất. Kết quả ban đầu cho thấy cây phát triển tốt nhưng có dấu hiệu cho trái ít hơn. Các trường đại học và viện nghiên cứu ở Hàn Quốc đang tập trung nghiên cứu vào cánh đồng trồng lúa và rau trái.

Xuân Hỷ/KTSG