NGHIÊN CỨU ĐIỆN-NÔNG KẾT HỢP - AGRIVOLTAICS RESEARCH

NGHIÊN CỨU ĐIỆN-NÔNG KẾT HỢP  (AGRIVOLTAICS RESEARCH)

1. Khái niệm 

Điện-Nông kết hợp là công nghệ sử dụng cùng một diện tích đất để vừa sản xuất điện mặt trời, vừa sản xuất nông nghiệp. Sự tồn tại cùng nhau của các tấm pin năng lượng và cây trồng cùng nhau chia sẻ ánh sáng mặt trời giữa 2 hình thức sản xuất đòi hỏi phải có thiết kế làm sao để đảm bảo cân bằng giữa năng suất, chất lượng cây trồng và sản lượng điện. Trong một số trường hợp cây trồng lại cho năng suất cao trong môi trường che bóng của các tấm pin năng lượng do nhiệt độ cao và ánh sáng trực xạ đã bị hấp thụ và che bớt.

1. Definition

Agrivoltaics is the simultaneous use of areas of land for both solar photovoltaic power generation and agriculture.[1] The coexistence of solar panels and crops implies a sharing of light between these two types of production,[2] so the design of agrivoltaic facilities may require trading off such objectives as optimizing crop yield, crop quality, and energy production. However, in some cases crop yield increases due to the shade of the solar panels mitigating some of the stress on plants caused by high temperatures and UV damage.

2. Mở rộng khái niệm và giới hạn nghiên cứu của Vietseed

2.1 Mở rộng khái niệm

Điện-Nông kết hợp còn là công nghệ sử dụng diện tích đất hoặc mặt bằng có đặc thù sinh khái nằm trong, đan xen hoặc liền kề diện tích sản khai thác mặt trời hoặc điện sinh khối để sản xuất các sản phẩm nông nghiệp phù hợp. Các hợp phần tham gia có thể tận dụng cả ưu thế tương đối của nhau nhưng không được hạn chế một cách có ý nghĩa sản lượng của hợp phần còn lại.

2.2 Giới hạn nghiên cứu

- Nghiên cứu các đặc điểm của hợp phần sản xuất điện liên quan hoặc ảnh hưởng đến hợp phần sản xuất nông nghiệp.

- Tập trung nghiên cứu loại cây trồng lớn (big crop) và công nghệ canh tác phù hợp.

- Tập trung nghiên cứu chăn nuôi các loại gia súc dạ cỏ hoặc vât nuôi khác cần diện tích lớn.

- Tập trung nghiên cứu tìm phương thức sản xuất nông nghiệp thích hợp trên những diện tích đang sản xuất điện mặt trời và/ hoặc năng lượng sinh khối.

2. Vietseed definition extension & research limitation.

2.1 Definition extension

Agrivoltaics is a technology to use areas of land with the typical ecology condition for agricultural production, these areas may be inside, beside or partial overlapping of the areas for solar photovoltaic power generation and/or energy biomass prodtuction. These production components shall be utilized their comparative advantages each other, however should not be a significant barier for the rest.

2.2  Research narrow

- Studying on the power and/or energy production characteristics relating or impcting to the agricultural prodiction components.

- Focus on big crops and its proper cultivation.

- Concentrating on ruminant animals or other domestic animals demanded for large feeding areas.

- Targeting on finding the suitable agricultural production ways for the existance areas of solar photovoltaic power generation and/or energy biomass prodtuction.

3. Chiến lược sản xuất nông nghiệp

-  Sản xuất nông nghiệp tối thiểu hóa đầu tư và chi phí bao gồm chi phí duy trì.

- Tận dụng tối đa lợi thế bản địa và lợi thế đặc thù hệ thống Nông - Điện.

- Kháng cự giá bán thấp và kéo dài thời gian cho phép thu hoạch kinh tế.

3. Agricultural production strategies

- Minimizing agricultural production investment & cost including maintainance cost.

- Max utimizing the natural & local advanced conditions including Agrivoltaics system.

- Tolerance to market price fluctuation or sunk price by harvesting timing span elongation.

4. Chào mời đối tác hợp tác

Đối tác mong muốn là các tổ chức cá nhân đang vận hành các dự án sản xuất điện mặt trời và điện sinh khối với các tiêu chí phù hợp khái niệm, mục tiêu và chiến lược nghiên cứu của Vietseed trên tinh thần tự nguyện và sẵn sàng đóng góp nhân lực và chi phí liên quan tại thực địa.

Đối tác là các tổ chức tài trợ trong và ngoài nước nhằm cải thiện và cống hiến cho kinh tế xã hội cộng đồng.

4. Welcome for cooperation

We are expected to welcome organizers and individuals who are undertaking solar photovoltaic power generation and/or energy biomass prodtuction projects, these ones are suitable with our above definition, objecties & strategies and are willing to contribute the on-site resources for the research. Awaiting for the international and domestic sponsors aiming to improve the community’s eco-social.     

5. Thông tin tham khảo

5.1 Loại cây và cây trồng nào cho Điện – Nông ?

Theo nghiên cứu của Giáo sư Greg Barron-Gafford (Đại học Arizona), các cây trồng tiềm năng gồm đậu trứng chim, cỏ Linh lăng, khoai môn, khoai lang và rau diếp. Trong một nghiên cứu năm 2019, giáo sư đã thử nghiệm trồng cà chua bi, ớt bi và ớt xanh trong điều kiện sản xuất điện mặt trời. Cà chua bi cho năng suất gấp đôi và ớt bi cho năng suất gấp 3 lần.

Không thấy sự sai khai đáng kể đối với ớt bi thu hoạch. Cây vẫn sử dụng ít nước, các tấm pin năng lương tăng hiệu quả do mặt đất được che phủ tốt hơn (ngược với nền cát sỏi giữ nhiệt quá nhiều).

Nhưng năng suất cây ngô (bắp), đậu tương và tiểu mạch thì giảm mạnh khi ánh sáng giảm.

5.2 Vật nuôi nào cho Điện - Nông ?

Cừu được xem là tốt nhất cho Điện - Nông. Chúng thực hiện nhiệm vụ hạn chế thảm thực vật rất tốt, giúp giảm chi phí duy trình và vận hành dài hạn. Theo nghiên cứu của đại học Cornell, việc cừu gặm cây cỏ làm giảm 2.5 lần công lao động dùng cơ giới hoặc hóa chất dể dọn dẹp tại chỗ đó.

Nhưng không phải vật nuôi nào cũng phù hợp cho nhiệm vụ này. Mặc dùng dê cũng có thể gặm cỏ cây tốt, nhưng chúng lại thích nhai cả dây điện và nhảy lên va vào phần thấp hơn của những tấm pin mặt trời. Trâu bò sống khá tốt dưới các tấm pin mặt trời, nhưng tấm pin phải được lắp cao và như vậy làm tăng chi phí xây dựng. Gà thì ngược lại, không ăn nhiều cỏ như các loại vật nuôi khác.

Các tấm pin mặt trời nghiêng 35o và cao từ 2,4 – 3,0 m từ mặt đất đảm bảo để trâu, bò không thể với tới được.

5.3 Các loại cỏ trồng dưới tán dừa

5.1 What are the ideal plants and crops for agrivoltaics?

According to research by Prof. Greg Barron-Gafford (University of Arizona), potential crops include hog peanut, alfalfa, yam, taro, cassava, sweet potato, and lettuce. In a 2019 study, he analysed cherry tomatoes, chiltepin peppers, and jalapeno production in combination with solar production. Cherry tomato production doubled under solar panels, while chiltepin pepper production tripled.

There was no significant difference in the jalapeno harvest. Still, the plants used less water, and the photovoltaic panels produced more electricity due to the more favourable ground cover (as opposed to gravel, which stores too much heat).

Unfortunately, corn, soybeans and wheat yields decrease when sunlight is reduced.

5.2 What is the ideal livestock for agrivoltaics?

Sheep seem to be the best livestock for agrivoltaics. They do an excellent job of keeping vegetation down, which lowers maintenance and long-term operational costs. According to research by Cornell University, sheep grazing resulted in "2.5 times fewer labour hours than mechanical and pesticide management on-site”.

But not all animals were equally suited for the task. Even though goats also do a good job of grazing, they have a tendency to chew wires and jump on top of low-mounted solar panels. Cattle do well under solar panels, too, but the panels have to be mounted significantly higher, which increases costs. Chickens, on the other hand, don’t keep vegetation down as much as other livestock.

Source: https://www.hdi.global/infocenter/insights/2022/agrivoltaics/

The panels were mounted at 35º south and 2.4 to 3 meters from the ground so that cows could not reach the panels

5.3 Các loại cỏ trồng dưới tán dừa

https://www.fao.org/3/af298e/af298E06.htm

Hiện trạng thực vật dưới mái pin điện mặt trời - Current vegetations under solar panels

Kiểm tra tiểu khí hậu dưới mái pin năng lượng mặt trời - Particular climate under the solar panels