Năng lượng mặt trời – nhiều tiện ích và bền vững cho đô thị thông minh

Nông dân Đức trồng trái cây dưới thiết bị năng lượng mặt trời

Nông dân Đức đã thành công trong việc trồng táo bên dưới những thiết bị tạo ra điện nhờ năng lượng mặt trời.

Hiện đang là mùa thu hoạch của Christian Nachtwey, người điều hành một trang trại táo ở thị trấn Gelsdorf, miền tây nước Đức. Phóng viên của hãng tin tên riêng phải để nguyên gần đây đã đến thăm Nachtwey khi các công nhân đang chất những quả táo đỏ Elstar để chuẩn bị chuyển đến các cửa hàng.

Ngoài táo, trang trại của Nachtwey còn có thêm sản phẩm thu hoạch đặc biệt thứ hai: điện. Rất nhiều cây trồng của trang trại đã phát triển bên dưới các tấm pin năng lượng mặt trời dùng để sản xuất điện trong cả mùa hè nắng nóng bất thường của năm nay. Ngoài việc cung cấp điện, các tấm pin còn đem lại bóng râm để bảo vệ trái cây.

Các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trong một trang trại hữu cơ ở Gelsdorf, miền tây nước Đức (Ảnh: Martin Meissner)

Nachtwey cho biết ý tưởng đằng sau trang trại này thật ra rất đơn giản. Thiết kế này nhằm bảo vệ cây khỏi ánh nắng nóng gắt mà không làm giảm diện tích trồng trọt sẵn có. "Đã từng có trường hợp tạo ra điện mặt trời trên cùng một vùng đất tương tự," Nachtwey cho biết.

Việc đặt thiết bị năng lượng mặt trời trên cùng thửa đất với cây trồng đang ngày càng trở nên phổ biến ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Nông dân nhận thấy rằng mô hình này có thể tận dụng tối đa diện tích đất của họ, đồng thời thiết lập cách thứ hai để kiếm thêm thu nhập.

Các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trong một trang trại hữu cơ ở Gelsdorf, miền tây nước Đức (Ảnh: Martin Meissner)

Nhưng việc kết hợp cây trồng và năng lượng mặt trời phù hợp là điều không hề đơn giản. Hầu hết trái cây yêu cầu các điều kiện phát triển khắc nghiệt và cụ thể. Ngay cả những thay đổi nhỏ nhất trong môi trường cũng có thể gây hại cho cây trồng và thậm chí gây thiệt hại về tài chính. Ngay cả khi giữ được trái cây, nó có thể bị chuyển màu hoặc kém ngọt và khó có thể bán được.

Vì lý do này, Nachtwey đang làm việc với các nhà nghiên cứu để kiểm tra xem loại táo nào thích ứng tốt dưới lớp pin mặt trời cũng như loại tấm pin năng lượng mặt trời nào hoạt động tốt nhất trong vườn cây ăn quả. Để thử nghiệm, Nachtwey đã che phủ một số cây táo của mình bằng vật liệu lưới truyền thống, loại thường được sử dụng để bảo vệ cây trồng nhạy cảm khỏi các hiện tượng thời tiết gây hại.

Nhà nghiên cứu Fadel Hasan thu hoạch táo được trồng dưới những tấm pin năng lượng mặt trời ở Gelsdorf, miền tây nước Đức (Ảnh: Martin Meissner)

Juergen Zimmer là chuyên gia của bộ phận dịch vụ nông nghiệp trong khu vực. Ông chia sẻ với báo chí rằng năm nay táo được trồng dưới lớp phủ mặt trời kém ngọt hơn một chút so với những quả được trồng dưới lưới. Nhưng hầu như không có quả táo được che nắng nào bị hư hại ngay cả khi ánh nắng gay gắt chiếu vào khu vực này vào ngày 24 tháng 7. Trong nhóm không được che nắng, khoảng 18% số táo bị ánh nắng mặt trời chiếu trực tiếp đã bị hỏng vào ngày hôm đó, Zimmer cho biết.

"Chúng tôi cần ít nhất hai đến ba năm để ghi lại đầy đủ tất cả các điều kiện thời tiết có thể xảy ra," ông nói thêm. Zimmer và Nachtwey cũng sẽ cần xem xét đến cách các lớp phủ năng lượng mặt trời ảnh hưởng đến sản lượng cây trồng và chất lượng của trái cây.

Các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt trong một trang trại hữu cơ ở Gelsdorf, miền tây nước Đức (Ảnh: Martin Meissner)

Các nhà nghiên cứu hy vọng các thử nghiệm sẽ cho thấy cây ăn quả có thể sinh trưởng tốt dưới các tấm pin mặt trời. Điều này có thể giúp ngăn chặn việc ngành công nghiệp sản xuất năng lượng tái tạo dần cạnh tranh và giành đất có giá trị với ngành nông nghiệp. Sự cạnh tranh đó đã trở thành một mối quan tâm lớn khi nhu cầu về năng lượng tái tạo để chống lại biến đổi khí hậu cùng với giá lương thực đang ngày một tăng cao.

Nachtwey cho biết anh có thể sử dụng điện mặt trời được sản xuất tại trang trại để cung cấp năng lượng cho các tòa nhà và máy móc của chính mình. Nhưng hiện tại, anh có một dự định xa hơn là cung cấp điện cho toàn bộ các hộ gia đình ở khu vực xung quanh.

Thị trấn năng lượng mặt trời ở Hoa Kỳ ít bọ tổn thất do bão

Babcock Ranch nằm ở tây nam Florida là thị trấn sử dụng năng lượng mặt trời đầu tiên ở Mỹ. Nguồn năng lượng ở đây đến từ gần 700.000 tấm pin mặt trời, có thể cung cấp điện cho hơn 2.000 ngôi nhà và các tòa nhà khác, bao gồm cả bệnh viện và trường học.

Thị trấn này cũng đặc biệt theo một cách rất khác. Nó hầu như có không hứng chịu bất kì một thiệt hại nghiêm trọng nào do cơn bão Ian, đổ bộ vào khu vực này vào ngày 28/9/2022 với sức gió lên tới hơn 160 km/h. Trong khi đó, cơn bão này đã phá hủy nhiều phần của thành phố Fort Meyers, nơi chỉ cách đó khoảng 50 km.

Babcock Ranch được xây dựng trên độ cao cao hơn so với mực nước dâng có thể có khi các cơn bão đổ bộ. Các tòa nhà cũng được xây dựng để chống chọi với gió bão mạnh. Tất cả các đường dây điện từ các tấm pin năng lượng mặt trời đều được đi ngầm dưới lòng đất và đường phố cũng được thiết kế để kiểm soát lượng nước khổng lồ tránh hiện tượng ngập úng.

Những ngôi nhà ở thị trấn Babcock Ranch, Fla., đều được thiết kế để chống chọi với gió bão. Thực tế, chúng gần như không chịu ảnh hưởng nào quá tồi tệ trong cơn bão Ian vào ngày 28 tháng 9, mang theo sức gió lên đến hơn 160 km/h. Trong ảnh, ở phía ngoài cùng bên phải, chỉ có một vài tấm ván lợp bị rách trên mái nhà để xe. (Ảnh: Babcock Ranch)

Vì những biện pháp chống bão hiệu quả này, Shannon Treece và gia đình cô nằm trong số khoảng 4.600 cư dân quyết định không rời khỏi thị trấn trước khi cơn bão đổ bộ.

"Tôi có một chút sợ hãi", cô nói về lần đầu tiên phải đối mặt với một cơn bão mạnh như Iran. "Chúng tôi không thể nhìn thấy gì đang diễn ra ở bên ngoài vì chúng tôi đã chặn tất cả các cửa sổ bằng cửa chớp chống bão, nhưng chúng tôi có thể nghe thấy các mảnh vỡ va vào ngôi nhà. Tôi rất vui vì ngôi nhà của chúng tôi đã trụ vững".

Syd Kitson là người sáng lập của những kế hoạch vì cộng đồng. Anh ấy muốn xây dựng một thành phố tiết kiệm năng lượng thân thiện với môi trường. Và uớc mơ của anh đã trở thành hiện thực vào năm 2018.

Khi xây dựng thị trấn Babcock Ranch này, "chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để đảm bảo nơi đây luôn có thể sẵn sàng chống lại bão", Kitson cho biết.

"Tôi tin tưởng sâu sắc vào việc tôn trọng môi trường và muốn chứng minh cho mọi người thấy chúng ta có thể xây dựng thành phố theo cách mới này trên cơ sở cùng chung tay bảo vệ môi trường", Kitson khẳng định. Ông là giám đốc của công ty bất động sản Kitson & Partners. "Hệ thống quản lý nước của thành phố được xây dựng dựa trên các dòng chảy tự nhiên. Chúng tôi cũng có 7.000 ha đất đang được bảo tồn".

Một mảng khổng lồ gồm hơn 700.000 tấm pin mặt trời cung cấp năng lượng cho Babcock Ranch, Fla. (Ảnh: Babcock Ranch)

Việc bảo tồn trên đã bảo vệ môi trường sống tự nhiên, những vùng đất đẹp và cả tài nguyên nước.

Kế hoạch trong tương lai cho thị trấn là phát triển thành một thành phố lớn hơn nhiều so với hiện tại. Các nhà phát triển dự kiến có thể xây thêm hàng nghìn ngôi nhà, điều này sẽ làm tăng dân số lên 50.000 cư dân.

"Tôi hy vọng chúng tôi sẽ có thể làm một tấm gương tốt cho những người khác noi theo trong khi chúng tôi vẫn đang tiếp tục cố gắng trong công cuộc bảo vệ môi trường tự nhiên", Kitson bày tỏ.

Lời kết, trong xu thế phát triển đô thị thanh và thông minh, Việt Nam cũng cần có những nghiên cứu học hỏi kinh nghiệm từ các nước phát triển để tận dụng tối đa tiện ích của năng lượng mặt trời ngay từ bây giờ./.