Năm 1981, khái niệm "agrivoltaics" lần đầu tiên được nhà khoa học người Đức Adolf Goetzberger đề xuất. Thay vì tách biệt hoàn toàn hai lĩnh vực, hệ thống này lắp đặt các tấm pin mặt trời trên cao, vừa tạo bóng râm cho cây trồng, vật nuôi vừa cung cấp điện. Sau hơn 40 năm, nhiều quốc gia đã áp dụng và chứng minh hiệu quả kinh tế - môi trường.

Mô hình hai trong một

Nhật Bản là một trong những nước tiên phong ứng dụng mô hình từ đầu những năm 2000. Theo Researchgate, đến năm 2023 nước này đã có gần 2.000 trang trại điện nông quy mô từ vài kWp đến hàng MWp. Mô hình giúp nông dân duy trì sản xuất trong khi tận dụng được nguồn thu từ bán điện, đặc biệt tại các vùng nông thôn đang đối mặt với tình trạng già hóa dân số.

Tại Pháp, công ty Sun'Agri đã triển khai nhiều mô hình điện nông trên cây nho. Báo cáo năm 2024 từ PV-magazine công bố kết quả tăng năng suất lên tới 60% ở giống Chardonnay, 30% với Marselan và 20% với Grenache blanc so với vùng không lắp tấm pin. Mô hình giúp giảm nhu cầu tưới từ 20-70%, điều chỉnh vi khí hậu, bảo vệ cây chống sương giá.

Mô hình trồng nho dưới tấm pin mặt trời tại Pháp. Ảnh: Sun'Agri

Mỹ cũng đang mở rộng thử nghiệm. Đại học Arizona tiến hành dự án "Agrivoltaics Co-Located Agriculture and Photovoltaics" trên vùng sa mạc khô cằn. Kết quả nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature Sustainability cho thấy cây trồng như ớt, cà chua, cải xoăn phát triển tốt hơn dưới bóng mát của hệ thống pin mặt trời, giảm lượng nước tưới đến 50%.

Điểm mạnh lớn nhất của mô hình này là tận dụng hiệu quả đất đai. Tại các quốc gia mật độ dân số cao, đất nông nghiệp và đất phát triển năng lượng thường cạnh tranh trực tiếp. Việc kết hợp hai mục tiêu trên một diện tích giúp giảm mâu thuẫn sử dụng đất.

Ở cấp độ vĩ mô, agrivoltaics giúp tăng nguồn cung năng lượng sạch mà không gây áp lực lên quỹ đất. Mô hình này cũng được coi là công cụ hỗ trợ mục tiêu phát thải ròng bằng 0 của nhiều quốc gia.

Việt Nam đủ tiềm năng nhưng nhiều thách thức

Việt Nam hiện đối mặt đồng thời hai thách thức: nhu cầu năng lượng tăng nhanh và yêu cầu bảo đảm an ninh lương thực. Trong đó, nước ta đặt mục tiêu năng lượng tái tạo chiếm khoảng 15-20% vào 2030. Còn theo bộ Nông nghiệp và Môi trường, đến hết năm 2023, đất nông nghiệp chiếm hơn 80% diện tích cả nước. Do đó, tiềm năng phát triển nông điện là rất lớn.

Mô hình này ở Việt Nam đang ở giai đoạn đầu nhưng đã ghi nhận nhiều điểm sáng. Chẳng hạn, ở Khánh Hòa, Công ty Thảo dược LKVN trồng và chế biến đinh lăng thành các loại trà túi lọc, nước đóng lon, trong hệ thống nhà xưởng lắp pin mặt trời, lợi nhuận mỗi ha đạt 300 triệu đồng một năm. Ở Kiên Giang, Hợp tác xã Nông nghiệp Tà Đảnh trồng linh chi, nấm mối đen kết hợp điện mặt trời. Kết quả tăng năng suất 30-40% so với thông thường và chi phí giảm khoảng 30% trong khi hợp tác xã thu thêm 1,5 tỷ đồng từ bán điện.

Trồng cây đinh lăng dưới pin mặt trời tại Khánh Hòa. Ảnh: Công ty LKVN

Các chuyên gia từ Viện Nghiên cứu Thị trường và Thể chế Nông nghiệp (AMI), Viện Môi trường Nông nghiệp (IAE) bước đầu có những thử nghiệm về mô hình trồng cây dưới mái pin năng lượng theo các mức độ che phủ khác nhau. Theo công bố một số loại rau màu như cải thìa, rau muống, dưa leo, bí xanh cho năng suất cao hơn thông thường khi che pin mặt trời. Rau muống che bóng 70% cho năng suất đến 10 tấn/ha so với khoảng 6 tấn/ha không che; cải thìa mang về 20 tấn/ha khi che 30% diện tích, cao hơn mức 15 tấn trồng ngoài trời.

Theo chuyên gia, điều kiện Việt Nam thuận lợi ở cường độ bức xạ mặt trời cao và lực lượng lao động nông nghiệp lớn. Tuy nhiên, để phát triển nông - điện cần khung pháp lý rõ ràng về sử dụng đất. Hiện việc sử dụng đất đa mục đích chưa được pháp luật công nhận. Nhà đầu tư cũng phân vân là đất bị quản lý theo năng lượng hay nông nghiệp.

Tham khảo từ mô hình quốc tế, Nhật Bản từ sớm đã có chính sách khuyến khích mô hình này. Theo đó, nước này vẫn quy định đất nông nghiệp chỉ dùng cho mục đích nuôi trồng. Nhưng trong một số trường hợp (như lắp điện mặt trời), cơ quan chức năng có thể cấp phép chuyển đổi tạm thời mục đích sử dụng đất. Việc lắp đặt điện mặt trời phải đảm bảo canh tác diễn ra bình thường. Thời hạn cấp phép có thể kéo dài đến 10 năm.

Bên cạnh đó, chi phí đầu tư ban đầu cao cũng gây khó cho các nhà đầu tư. Các nghiên cứu chi tiết về loại cây trồng, vật nuôi phù hợp với mô hình cũng chưa đầy đủ.

Tuy nhiên, về dài hạn, các chuyên gia cho rằng, nếu Chính phủ ban hành chính sách khuyến khích, hỗ trợ vốn và thí điểm tại một số địa phương, mô hình có thể tạo bước đột phá. Agrivoltaics góp phần thực hiện cam kết phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050, giúp nông dân đa dạng nguồn thu trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khốc liệt.

Hoài Phương