Ứng dụng mô đun nông nghiệp công nghệ cao – điện mặt trời phục vụ nông nghiệp sạch và du lịch sinh thái

Lần đầu tiên ứng dụng với quy mô doanh nghiệp tại Tây Bắc

Hiện nay, điện phục vụ sinh hoạt và sản xuất ở Tây Bắc được cấp qua các nguồn: điện lưới quốc gia, máy phát diesel và nguồn năng lượng tái tạo (thủy điện nhỏ và điện mặt trời). Trong 3 phương thức ấy, điện lưới quốc gia đem lại hiệu quả nhất về mặt kinh tế – kỹ thuật, nhưng giải pháp này chỉ có thể áp dụng được đối với các địa phương gần lưới điện quốc gia; sử dụng máy phát diesel có chi phí đầu tư thấp, dễ vận hành, tuy nhiên, việc sử dụng các dạng nhiên liệu như xăng, dầu để chạy máy gây ảnh hưởng lớn đến môi trường và chi phí khá cao, nên thời gian sử dụng máy phát diesel trong ngày là không nhiều, chủ yếu phục vụ khi có nhu cầu thiết yếu và trong giờ cao điểm. Trong khi đó, Tây Bắc được đánh giá là khu vực có tiềm năng sử dụng năng lượng mặt trời do bức xạ mặt trời trung bình năm 4,1-4,9 kWh/m2/ngày, số giờ nắng trung bình cả năm đạt 1.800-2.100 giờ.

Nông nghiệp công nghệ cao – điện mặt trời (NNCNC-ĐMT) là xu hướng mới đang được thế giới đặc biệt quan tâm nhưng lại chưa phát triển ở Việt Nam. ĐMT có lợi thế cạnh tranh so với các nguồn năng lượng khác do các ưu điểm: sẵn có, sạch, bền vững. Phát triển NNCNC-ĐMT là một giải pháp hiệu quả để hiện thực hóa mô hình NNCNC cho vùng Tây Bắc và những vùng cô lập khác ở Việt Nam.
Dự án “Xây dựng và ứng dụng mô đun NNCNC-ĐMT phục vụ phát triển nông nghiệp sạch và du lịch sinh thái tại tỉnh Lào Cai – Tây Bắc” có mục tiêu của dự án là xây dựng các mô đun NNCNC sử dụng tối ưu ĐMT để điều khiển chế độ tiểu khí hậu (chiếu sáng, nhiệt độ, độ ẩm…), hệ thống tưới nước tiết kiệm (phun sương, nhỏ giọt…) nhằm nâng cao giá trị nông sản và hệ thống chiếu sáng LED hoạt động độc lập nhằm phát triển du lịch.

Những sản phẩm đột phá

Các nhà khoa học đã thiết kế các mô đun ĐMT đa dạng nhằm dễ dàng áp dụng NNCNC ở mọi lúc, mọi nơi. Các mô đun ĐMT được thiết kế theo 3 tuýp: mô đun tuýp A được thiết kế đáp ứng với 4 kịch bản có thể xảy ra trong thực tế và đảm bảo luôn hoạt động tốt: khi thừa công suất sẽ đẩy bán vào lưới cho Tổng Công ty Điện lực Việt Nam (EVN); khi hệ tồn trữ đầy sẽ đẩy bán vào lưới cho EVN; khi mưa liên tục sẽ dùng điện lưới hỗ trợ và khi mất nguồn lưới thì tách ra thành lưới mini độc lập. Mô đun tuýp B hoạt động bám theo điện lưới quốc gia, khi điện lưới có sự cố, nó cũng ngừng hoạt động. Với thiết kế này, giá thành của loại mô đun tuýp B giảm 30% so với tuýp A. Nó được ứng dụng phục vụ khu du lịch sinh thái trong “Quần thể văn hóa – du lịch NNCNC-ĐMT Tâm Trà”. Mô đun ĐMT tuýp C được thiết kế như một mạng lưới độc lập với ưu điểm nổi bật là tận dụng mọi nguồn năng lượng sẵn có tại mọi nơi, mọi lúc. Nó còn đáp ứng nhu cầu về điện cho mọi địa điểm, kể cả những nơi mà điện lưới quốc gia không thể đáp ứng.

Các nhà khoa học cũng xây dựng hệ thống bơm ĐMT tự hành không ắc quy. Hệ thống này có chi phí đầu tư ban đầu thấp, thời gian hoàn vốn nhanh, hoạt động tự động và không cần bảo trì nhiều trong suốt thời gian sử dụng. Hệ thống sản sinh điện năng nhiều hơn 5-6% so với pin mặt trời truyền thống và có thể sản sinh điện dưới ánh sáng yếu, có mây che.

Một sản phẩm khác của ĐMT là đèn đường LED-ĐMT và gió tự bật/tắt theo tín hiệu mặt trời. Không chỉ tự bật sáng đèn LED lúc hoàng hôn và tắt lúc bình minh, tùy theo nhu cầu, người sử dụng còn có thể lập trình điều khiển tiết giảm độ sáng theo nhu cầu và cài đặt thời gian, đồng thời thiết kế thời gian dự trữ điện 2-3 ngày phòng khi gặp thời tiết xấu. Thời gian chiếu sáng mỗi ngày 12 giờ, có chế độ thông minh tự giảm cấp độ sáng theo thời gian hoặc theo mật độ lưu thông trên đường.

Ngoài các sản phẩm trên, còn có sản phẩm đèn LED nhằm kích thích sinh trưởng của cây trồng. Để phát triển, cây trồng hấp thụ ánh sáng trong vùng ánh sáng đỏ và xanh nước biển; tuy nhiên tùy theo chu kỳ sinh trưởng, nhu cầu của cây trồng hấp thụ các ánh sáng đỏ và xanh nước biển với tỷ lệ khác nhau. Muốn nâng cao năng suất cây trồng và kích thích sinh trưởng, kỹ thuật chiếu sáng đèn LED được sử dụng trong NNCNC nhờ vào các ưu điểm nổi bật: cường độ chiếu sáng của đèn LED có thể thay đổi trên dải rộng bằng cách thay đổi điện áp và công suất mà gần như không thay đổi phổ của đèn. Bằng cách điều khiển độc lập các đèn LED đơn sắc, ta có thể tạo ra được ánh sáng phù hợp với chu kỳ sinh trưởng của cây trồng, từ đó chủ động được năng suất và chất lượng của sản phẩm.

Hiệu quả bền vững

Dự án “Xây dựng và ứng dụng mô đun NNCNC-ĐMT phục vụ phát triển nông nghiệp sạch và du lịch sinh thái tại tỉnh Lào Cai – Tây Bắc” đã được triển khai tại Tổng công ty cổ phần Linh Dương (Lào Cai). Đây là doanh nghiệp sản sản xuất và chế biến chè lớn ở Lào Cai, được giao quản lý 380 ha đất rừng để phát triển vùng nguyên liệu cây chè truyền thống từ năm 2000 và xây dựng “Quần thể văn hóa – du lịch sinh thái NNCNC Tâm Trà”. Tổng công ty này có sản lượng chè búp tươi hàng năm 600-700 tấn làm nguyên liệu đầu vào để đưa ra các loại sản phẩm trà chất lượng cao như trà Ô long, Bát tiên, Phật Hoàng Trà… Sử dụng ĐMT, hệ thống chiếu sáng LED và điều khiển vi khí hậu được lập trình thích hợp đã làm tăng năng suất, chất lượng chè của Linh Dương.

Hệ thống PMT 10 kWp lắp đặt 6-2015 tại Nhà máy chè Tâm Trà và trên đồi chè Linh Sơn.

Theo dự án, công suất lắp đặt của hệ thống ĐMT tại Linh Dương là 100 kWp. Trong đó, 10 kWp PMT sẽ được phát cục bộ dùng trong hệ thống bơm ĐMT và chuỗi 42 cây đèn đường hoạt động độc lập. Tổng công suất 90 kWp còn lại sẽ được sử dụng cho 3 mô đun ĐMT tuýp A, B, C và bám vào mạng lưới điện quốc gia. Tính riêng giá trị tiền bán điện theo Quyết định số 11/2017/QĐ-TTg ngày 11/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ về cơ chế khuyến khích phát triển các dự án ĐMT tại Việt Nam thì doanh nghiệp cần 9 năm hoạt động để thu hồi được 4 tỷ đồng vốn đầu tư và 16 năm còn lại là lãi ròng của dự án (ước tính 7 tỷ đồng). Tuy nhiên, giá trị gia tăng gián tiếp được tạo ra nhờ sử dụng ĐMT còn cao hơn nhiều. Nhờ sử dụng ĐMT, thương hiệu của doanh nghiệp tăng lên và giá trị gia tăng sản phẩm chè được chế biến bằng năng lượng sạch của nhà máy đạt 1,05 tỷ đồng/năm. Giá trị gia tăng của khu NNCNC trồng – ươm hoa và Quần thể văn hóa – du lịch sinh thái NNCNC Tâm Trà ước tính 1,5 tỷ đồng/năm. Ngoài ra, giá trị đặc biệt của hệ thống ĐMT còn ở chỗ đảm bảo nguồn điện liên tục 24/24 giờ cho dây chuyền sản xuất. Trước đây, mỗi khi mất điện đột xuất, khi dùng máy nổ hỗ trợ phải mất 5-10 phút khởi động lại dây chuyền và thường làm hỏng cả mẻ trà 40 kg. Nếu là trà xanh bình thường thì thiệt hại khoảng 20 triệu đồng, nếu là mẻ trà Ô long sẽ thiệt hại tới 50 triệu đồng. Nay có công nghệ ĐMT nối lưới hỗ trợ chỉ gián đoạn điện khoảng 5 giây nên doanh nghiệp hoàn toàn yên tâm sản xuất.

Lợi thế lớn nhất của công nghệ ĐMT ở chỗ đây là nguồn năng lượng tái tạo, ổn định lâu dài. Điện phát trực tiếp từ nguồn năng lượng mặt trời có tính bền vững, không chịu bất kỳ tác động nào vì sự khan hiếm nhiên liệu trên thị trường. Các tấm pin mặt trời không gây ô nhiễm, không ảnh hướng tới môi trường và chi phí vận hành bảo dưỡng ĐMT không đáng kể. Sản lượng ĐMT/vòng đời của toàn hệ thống đạt 4.299.056 kWh, giảm phát thải tương đương 80.000 tấn CO2, cho phép giảm nhập khẩu 10.000 tấn than, tương đương với trồng 700.000 cây xanh hoặc giảm bớt lượng khí thải của 2.500 xe ô tô.

Sự thành công của dự án chính là lời giải cho vấn đề điện năng cho nông nghiệp của tỉnh Lào Cai nói riêng và các tỉnh khác thuộc khu vực Tây Bắc nói chung, đồng thời là minh chứng sống động cho hiệu quả của NNCNC. Các nhà khoa học hy vọng kết quả của dự án sẽ sớm được áp dụng và nhân rộng ở Tây Bắc và lan tỏa ra các tỉnh thành khác trong cả nước.

Minh Quân (https://vjst.vn/)