Nguồn: cleanenergyeconomymn.org
Agrivoltaics là một cách tiếp cận mới nổi để sản xuất năng lượng mặt trời bao gồm sự kết hợp của các tấm pin mặt trời với các hoạt động nông nghiệp như sản xuất cây trồng, chăn thả hoặc môi trường sống thụ phấn trên cùng một vùng đất. Bằng cách tích hợp các tấm pin mặt trời với các mục đích sử dụng đất khác, nông điện nhằm mục đích tối đa hóa hiệu quả sử dụng đất và sử dụng tài nguyên. Các tấm pin mặt trời cung cấp năng lượng sạch đồng thời mang lại những lợi ích như bóng mát, giảm sự bốc hơi nước và điều hòa nhiệt độ cho cây trồng hoặc động vật.
Cách tiếp cận sáng tạo này thúc đẩy cả sản xuất thực phẩm hoặc sinh khối và sản xuất năng lượng sạch, thúc đẩy mối quan hệ cộng sinh giữa nông nghiệp và năng lượng mặt trời giúp nâng cao năng suất đất đai và góp phần mang lại một tương lai có khả năng phục hồi và sinh lợi cao hơn.
Agrivoltaics khác với các thiết kế năng lượng mặt trời khác ở chỗ đất bên dưới và xung quanh các tấm pin mặt trời được sử dụng cho mục đích khác. Tính năng độc đáo này cung cấp một số lợi ích:
Tối ưu hóa đất đai: Nông điện cho phép sử dụng đất hiệu quả bằng cách kết hợp sản xuất năng lượng mặt trời với các hoạt động nông nghiệp. Nó cho phép nông dân tạo ra năng lượng sạch trong khi sử dụng cùng một vùng đất để trồng trọt hoặc chăn thả gia súc, tối đa hóa hiệu quả và năng suất đất.
Tăng năng suất cây trồng: Sự hiện diện của các tấm pin mặt trời phía trên cây trồng mang lại bóng mát, giảm nhiệt độ quá cao và sự bốc hơi. Hiệu ứng che bóng này giúp tạo ra một vi khí hậu có thể giảm thiểu sự biến động nhiệt độ khắc nghiệt và mất nước, dẫn đến năng suất cây trồng được cải thiện và giảm nhu cầu về nước.
Nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên: Sự cùng tồn tại của các tấm pin mặt trời và cây trồng sẽ thúc đẩy hiệu quả sử dụng tài nguyên. Các tấm pin thu năng lượng mặt trời để phát điện, đồng thời hiệu ứng che nắng giúp giảm nhu cầu tưới tiêu và tiết kiệm nước.
Đa dạng hóa thu nhập: Agrivoltaics có thể mang lại nguồn doanh thu bổ sung cho nông dân bằng cách cho phép họ tạo ra và bán năng lượng sạch cùng với các sản phẩm nông nghiệp của họ. Sự đa dạng hóa nguồn thu nhập này có thể góp phần vào khả năng tồn tại và phục hồi kinh tế của hoạt động nông nghiệp.
Một trong những thách thức chính đối với hệ thống nông điện là chi phí ban đầu của hệ thống nông điện có thể tốn kém vì chúng thường có thiết kế hệ thống phức tạp hơn các tấm pin mặt trời truyền thống và có thể yêu cầu sửa đổi cấu trúc để có thể sử dụng đất kép. Mặc dù tiết kiệm chi phí lâu dài, thiết bị và xây dựng có thể có chi phí cao so với nông nghiệp truyền thống hoặc lắp đặt năng lượng mặt trời độc lập. Rào cản tài chính có thể cản trở việc áp dụng rộng rãi, đặc biệt đối với nông dân quy mô nhỏ hoặc các khu vực có nguồn lực hạn chế.
Một thách thức khác, giống như nhiều công nghệ ở giai đoạn đầu, là đảm bảo nông dân được tiếp cận đào tạo, hỗ trợ kỹ thuật và tài nguyên giáo dục là điều quan trọng để nông dân, nhà thiết kế hệ thống nông điện và nhà hoạch định chính sách hiểu đầy đủ về lợi ích tiềm năng và vượt qua các thách thức liên quan đến việc thực hiện các dự án nông điện. Sự quan tâm đến nông điện ngày càng tăng, vì vậy việc đảm bảo nông dân có các nguồn lực cần thiết để triển khai các hệ thống nông điện sẽ rất quan trọng trong tương lai.
Việc lắp đặt hệ thống nông điện đòi hỏi phải tìm được đất nông nghiệp phù hợp cho cả trang trại năng lượng mặt trời và hoạt động nông nghiệp, đồng thời khắc phục các hạn chế về truyền tải và kết nối lưới điện, đồng thời thu hút nông dân quan tâm đến đổi mới hoạt động của họ. Đáp ứng cả ba điều kiện có thể là một thách thức.
Tại thời điểm này, có một số dự án nông điện trên khắp Minnesota, nhưng công nghệ này vẫn đang phát triển. Tất cả các dự án hiện có ở Minnesota đều liên quan đến môi trường sống của loài thụ phấn, chăn thả hoặc kết hợp cả hai.
Các hệ thống nông nghiệp thân thiện với loài thụ phấn có các cây bụi, cỏ và hoa tạo ra mật hoa hoặc phấn hoa, thu hút các loài thụ phấn như ong và bướm, bên dưới và xung quanh các tấm pin mặt trời. Những dự án này có thể tăng cường dịch vụ thụ phấn cho cây nông nghiệp gần đó. Cải thiện quá trình thụ phấn có thể làm tăng năng suất cây trồng, cải thiện chất lượng quả và tăng cường sản xuất hạt giống, mang lại lợi ích cho nông dân. Hơn nữa, việc lắp đặt năng lượng mặt trời tạo ra môi trường sống cho các loài thụ phấn có thể giúp tiết kiệm chi phí vận hành và bảo trì theo thời gian do những lợi ích mà các loài thụ phấn tạo ra cho sức khỏe hệ sinh thái. Hầu hết các hệ thống nông nghiệp thân thiện với côn trùng thụ phấn hiện có ở Minnesota đều nằm ở nửa phía nam của bang.
Connexus Energy có trụ sở tại Minnesota đang áp dụng phương pháp nông nghiệp thân thiện với côn trùng thụ phấn. Một bài báo do công ty xuất bản mô tả mối quan hệ hợp tác của họ với Prairie Restorations, qua đó họ đã thiết kế một đồng cỏ nở hoa thân thiện với côn trùng thụ phấn bên dưới mảng năng lượng mặt trời trong khuôn viên của công ty. Kể từ đó, Connexus đã ưu tiên quản lý đất đai cho tất cả các dự án năng lượng mặt trời của mình, hiện có diện tích hơn 120 mẫu Anh và trồng hơn 15 triệu cây bản địa và thân thiện với côn trùng thụ phấn.
Hiện tại có nhiều nghiên cứu đang được thực hiện để hiểu rõ hơn về mức độ lợi ích của hệ thống nông nghiệp thân thiện với côn trùng thụ phấn, bao gồm một nghiên cứu ở Minnesota. Dự án Thực hành năng lượng mặt trời đổi mới tích hợp với hệ sinh thái và kinh tế nông thôn (InSPIRE) của Bộ Năng lượng đang tiến hành nghiên cứu về hệ thống nông nghiệp thân thiện với côn trùng thụ phấn ở Hạt Anoka và Atwater. Chính quyền tiểu bang cũng đã thể hiện sự ủng hộ đối với hệ thống nông nghiệp thân thiện với côn trùng thụ phấn.
Vào năm 2022, Minnesota đã thành lập Chương trình Năng lượng Mặt trời Thân thiện với Môi trường sống, hỗ trợ tạo ra các dự án năng lượng mặt trời thân thiện với côn trùng thụ phấn thông qua các nguồn lực kỹ thuật và biểu mẫu đánh giá dự án.
Các dự án chăn nuôi nông nghiệp kết hợp sản xuất năng lượng mặt trời với việc chăn thả gia súc bên dưới hoặc giữa các tấm pin mặt trời. Việc tích hợp chăn thả với sản xuất năng lượng mặt trời có thể mang lại nguồn thu nhập bổ sung cho nông dân. Bằng cách tận dụng đất để chăn thả gia súc, nông dân có thể đa dạng hóa các hoạt động nông nghiệp đồng thời tạo ra doanh thu từ sản xuất năng lượng mặt trời. Những lợi ích mà việc chăn thả được quản lý mang lại cho chất lượng đất cũng có thể giúp tiết kiệm chi phí lâu dài cho nông dân. InSPIRE hiện đang nghiên cứu hệ thống nông nghiệp chăn thả gia súc ở Chisago. Chương trình năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống cũng cung cấp hỗ trợ cho các dự án chăn thả gia súc.
Mặc dù đã có nhiều môi trường sống cho các loài thụ phấn và cơ sở sử dụng năng lượng nông nghiệp chăn thả trên khắp Minnesota, nhưng vẫn chưa có bất kỳ dự án nông nghiệp sản xuất cây trồng nào. Hơn 70% đất nông nghiệp ở Minnesota được sử dụng để sản xuất ngô và đậu nành. Agrivoltaics chỉ tương thích với các loại cây trồng chịu bóng râm như rau lá xanh, ngô và đậu nành cần ánh sáng mặt trời đầy đủ để phát triển mạnh. Các nhà nghiên cứu trên khắp đất nước đang nỗ lực tìm hiểu loại cây trồng nào tương thích nhất với hệ thống nông nghiệp ở địa điểm nào. Họ cũng đang xem xét những địa điểm và điều kiện phù hợp nhất cho các hệ thống thân thiện với côn trùng thụ phấn, chăn thả và sản xuất cây trồng.
Agrivoltaics có tiềm năng lớn để phát triển ổn định trong những năm tới. Khi mối lo ngại ngày càng tăng về năng lượng mặt trời và việc sử dụng đất, nông điện đưa ra giải pháp sử dụng đa đất. Những điều sau đây sẽ hỗ trợ sự phát triển của nông điện ở Minnesota:
Khung chính sách và quy định: Các chính sách hỗ trợ nông điện sẽ giúp đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng của nó. Điều này có thể bao gồm các ưu đãi tài chính, giảm thuế hoặc trợ cấp cho nông dân và các nhà phát triển năng lượng mặt trời áp dụng hệ thống nông điện.
Các dự án nghiên cứu và trình diễn: Tiến hành các dự án nghiên cứu và trình diễn cụ thể về khí hậu, các biện pháp nông nghiệp và giống cây trồng của Minnesota có thể giúp xác nhận tính khả thi và lợi ích của nông điện ở Minnesota.
Giáo dục và tiếp cận cộng đồng và nông dân: Giáo dục nông dân về những lợi thế và thách thức tiềm ẩn của nông điện là điều cần thiết. Các chương trình tiếp cận cộng đồng, hội thảo và đào tạo có thể được tổ chức để cung cấp cho nông dân những kiến thức cần thiết để quyết định xem họ có muốn triển khai nông nghiệp hay không. Ngoài ra, việc thu hút cộng đồng địa phương và nâng cao nhận thức về lợi ích của nông điện có thể giúp xây dựng sự ủng hộ của công chúng cho các dự án này.
Hợp tác và hợp tác: Sự hợp tác giữa các bên liên quan khác nhau là rất quan trọng cho sự phát triển của ngành nông nghiệp ở Minnesota. Điều này bao gồm sự hợp tác giữa các nhà phát triển năng lượng mặt trời, tổ chức nông nghiệp, tổ chức nghiên cứu và cơ quan chính phủ. Chia sẻ kiến thức, chuyên môn và nguồn lực có thể đẩy nhanh việc thực hiện các dự án nông điện.
Các nhà hoạch định chính sách liên bang đang tham gia vào nỗ lực lưỡng đảng nhằm thúc đẩy nông nghiệp trên toàn quốc. Đạo luật Quyền lực của loài thụ phấn, do Thượng nghị sĩ Jeff Merkley (D-Oregon) và Cory Booker (D-New Jersey) đề xuất, nhằm mục đích ưu tiên các dự án năng lượng mặt trời tạo môi trường sống cho các loài thụ phấn. Đạo luật Nghiên cứu và Trình diễn Nông nghiệp, do Thượng nghị sĩ Martin Heinrich (D-New Mexico) và Mike Braun (R-Indiana) đưa ra, tìm cách phân bổ 75 triệu USD trong 4 năm cho các dự án nghiên cứu và trình diễn liên quan đến nông nghiệp. Theo Canary Media, những dự luật này nhằm giải quyết những lo ngại về việc mất đất nông nghiệp cho các trang trại năng lượng mặt trời, đồng thời hỗ trợ nông dân và thúc đẩy các mục tiêu về khí hậu. Các dự luật sẽ cung cấp kinh phí cho nghiên cứu và giúp lấp đầy những lỗ hổng kiến thức để xác định khả năng tồn tại của nông điện ở các khu vực khác nhau và với các loại cây trồng hoặc vật nuôi khác nhau.
Khi nông điện đạt được đà phát triển, nó sẽ tạo ra những cơ hội mới trong lĩnh vực nông nghiệp và năng lượng, đưa ra lộ trình hài hòa giữa sản xuất lương thực và sản xuất năng lượng sạch. Với nghiên cứu liên tục, các chính sách hỗ trợ và nỗ lực hợp tác, nông điện học sẵn sàng duy trì mức tăng trưởng ổn định trong những năm tới ở Minnesota và hơn thế nữa.
