Mô hình agrivoltaics sử dụng tấm pin hai mặt lắp đặt theo phương thẳng đứng hoàn toàn khả thi ở các khu vực vĩ độ cao với khoảng cách hàng 8 mét

Trong bối cảnh nông nghiệp thông minh kết hợp năng lượng sạch, mô hình agrivoltaics sử dụng tấm pin hai mặt lắp đặt theo phương thẳng đứng đang nổi lên như một giải pháp tối ưu cho các vùng có vĩ độ cao, nơi ánh sáng mặt trời ít trực tiếp và mùa đông kéo dài. Nghiên cứu mới nhất từ Đại học Turku, Phần Lan cho thấy khoảng cách giữa các hàng pin mặt trời đóng vai trò then chốt trong việc tối ưu hóa điện năng và năng suất cây trồng.

1. Mục tiêu của nghiên cứu

Các nhà khoa học Phần Lan muốn xác định khoảng cách lý tưởng giữa các hàng tấm pin hai mặt dựng đứng để:

• Giảm tối đa bóng che lên cây trồng

• Duy trì sản lượng nông nghiệp gần như không bị ảnh hưởng

• Tối ưu hóa sản lượng điện năng từ hệ thống năng lượng mặt trời

Họ đã sử dụng phần mềm PVsyst để mô phỏng hệ thống agrivoltaic hướng đông-tây với 15 hàng tấm pin, cao 1 mét so với mặt đất, xen giữa các hàng là đất nông nghiệp. Kết quả chỉ ra rằng khoảng cách hàng 8 mét đảm bảo cây trồng nhận ít nhất 75% bức xạ mặt trời, gần như không làm giảm năng suất so với vùng không có bóng pin.

2. Lợi ích của Mô hình agrivoltaics sử dụng tấm pin hai mặt lắp đặt theo phương thẳng đứng

2.1. Tối ưu điện năng

• Hệ thống bifacial vertical hấp thụ ánh sáng từ cả hai mặt

• Hướng đông-tây giúp hệ thống đạt hai đỉnh công suất: sáng và chiều

• Ưu tiên tự tiêu thụ năng lượng tăng giá trị sử dụng, giảm chi phí bán điện lên lưới

2.2. Bảo vệ cây trồng

• Tạo bóng che hợp lý, giảm tác động của nắng gắt, gió và mưa đá

• Cây trồng vẫn nhận đủ bức xạ để quang hợp

• Giúp nông dân trồng các loại cây nhạy cảm như lúa mạch, yến mạch, rau củ mà không giảm năng suất

2.3. Khả năng vận hành ở vùng vĩ độ cao

• Các khu vực này ánh sáng mặt trời chiếu nghiêng và ít

• Tấm pin dựng đứng giúp tối đa hóa năng lượng thu nhận từ cả ánh sáng trực tiếp và phản xạ từ mặt đất

• Khoảng cách hàng pin 8 mét đảm bảo tối ưu hóa diện tích canh tác và điện năng

Xem thêm: Cách nông dân bảo vệ cây trồng bằng tấm pin mặt trời – Giải pháp nông nghiệp bền vững thời đại mới

3. Khoảng cách hàng pin – yếu tố then chốt

Nghiên cứu mô phỏng nhiều khoảng cách từ 5 m đến 100 m:

• Khoảng 11,3–13,7 m duy trì 90% năng suất so với vùng không có pin

• Khoảng 8 m vẫn giúp cây nhận 75% bức xạ → ảnh hưởng tối thiểu

• Tăng khoảng cách >20 m → lợi ích về năng suất điện và cây trồng bắt đầu bão hòa

Điều này chứng minh rằng khoảng cách hàng 8 m là giải pháp khả thi, vừa đảm bảo năng suất cây trồng, vừa tối ưu diện tích lắp đặt pin.

4. Ảnh hưởng của loại cây trồng

Các nhà nghiên cứu phát hiện:

• Lúa mạch mùa đông cho năng lượng điện cao nhất

• Yến mạch cho sản lượng điện thấp hơn

• Bóng từ các vật cao xung quanh (cây lớn, công trình) có thể làm giảm hiệu suất điện năng

• Hướng Nam thích hợp nhất cho các hệ thống pin dựng đứng, đảm bảo tối ưu cả điện năng và ánh sáng cho cây trồng

5. Lợi ích kinh tế – kỹ thuật

5.1. Phân tích công nghệ – kinh tế

• Hệ thống hướng đông-tây có lợi hơn hướng nam

• Giá điện và sản lượng pin vertical bifacial đều có hai đỉnh công suất: sáng và chiều

• Tự tiêu thụ điện năng tại chỗ mang lại giá trị cao hơn bán điện lên lưới

5.2. Tác động tích cực

• Giúp nông dân tạo nguồn thu nhập thụ động từ điện mặt trời

• Tối ưu hóa sản lượng cây trồng trên cùng diện tích

• Giảm áp lực khí hậu, bảo vệ môi trường

6. Ứng dụng thực tế mô hình agrivoltaics sử dụng tấm pin hai mặt lắp đặt theo phương thẳng đứng tại Việt Nam

Mô hình này có thể áp dụng cho các khu vực miền Bắc, Trung và Tây Nguyên, nơi:

• Vùng vĩ độ cao, ánh sáng mùa đông yếu

• Cần tối ưu diện tích đất cho nông nghiệp và điện năng

• Cần giảm tác động của nắng nóng, gió mạnh và hạn hán

Với tấm pin hai mặt dựng đứng và khoảng cách hàng 8 mét, nông dân Việt Nam có thể:

• Trồng rau, hoa, cây ăn quả dưới tấm pin

• Thu điện năng và sử dụng tại trang trại

• Cân bằng giữa sản xuất nông nghiệp và điện mặt trời

7. Kết luận

Nghiên cứu mới từ Phần Lan cho thấy mô hình agrivoltaics sử dụng tấm pin hai mặt lắp đặt theo phương thẳng đứng hoàn toàn khả thi ở các vùng vĩ độ cao. Khoảng cách hàng 8 mét đảm bảo cây trồng nhận đủ bức xạ, tối ưu điện năng và không ảnh hưởng đáng kể đến năng suất nông nghiệp.

Đây là giải pháp bền vững, vừa bảo vệ cây trồng, vừa tăng hiệu quả kinh tế từ điện mặt trời – hướng tới nông nghiệp thông minh và năng lượng sạch tại Việt Nam.

Xem thêm: Tận dụng bóng râm các dàn pin mặt trời mang đến đất trồng cho nông nghiệp