Từ nhu cầu kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường, năng lượng tái tạo là hướng phát triển được đặc biệt quan tâm. Đến tháng 6 năm 2018, Chính phủ Việt Nam đã phê duyệt 285 dự án điện mặt trời với tổng công suất 23.000MWp. Để triển khai những dự án này, cần đến 27.600 ha đất nông nghiệp, đã dấy lên mối quan ngại về sử dụng tài nguyên, đặc biệt là ở những vùng trồng lúa đất ít, người đông.
Thành công ở nhiều quốc gia trong sử dụng kết hợp nông nghiệp và năng lượng mặt trời đã mở ra hướng đi mới trong sử dụng năng lượng tái tạo để phát triển bền vững nông nghiệp. Từ kết quả của các nhà nghiên cứu trong nước, bài viết đề cập đến một số nội dung nhằm góp phần vào tìm kiếm giải pháp phát triển phù hợp ở nước ta.
Phát triển năng lượng mặt trời với sử dụng đất nông nghiệp ở Việt Nam, vấn đề đặt ra
Tăng trưởng kinh tế những năm qua đã thúc đẩy tiêu thụ năng lượng điện liên tục gia tăng với nhịp độ bình quân trên 10%/ năm. Quy hoạch phát triển Điện lực Quốc gia (Quy hoạch Điện VII điều chỉnh) đã đưa công suất điện than cả nước từ 19 GWp lên 55GWp vào năm 2030. Tổ chức nghiên cứu Carbon Tracker Innitiative nước Anh từng cảnh báo, do ngành than thiếu bền vững nên chủ sở hữu tài sản liên quan đến điện than ở Việt Nam có nguy cơ mất đi đến 11,7 tỉ USD trong 10-15 năm tới.
Là đất nước trải dài trên nhiều vĩ độ với gần 3.500km bờ biến, Việt Nam có tiềm năng điện gió ước tính trên 27.000 MWp. Ngoài ra, năng lượng mặt trời (NLMT) với lượng bức xạ hiện nay có thể tạo ra sản lượng điện trong năm từ 1.300 đến 1.500 kWh/1kWp công suất lắp đặt.
Báo cáo Triển vọng Năng lượng Việt Nam năm 2017, dự báo công suất điện mặt trời sẽ đạt 100GWp trong năm 2050. Trong báo cáo Tổng quan Năng lượng điện Việt Nam 2019 (EOR19), Bộ Công Thương và Đại sứ quán Đan Mạch cho rằng, đến năm 2030 có thể thay thế được 20 GWp công suất điện than bằng điện gió và điện mặt trời, con số này đến năm 2050 sẽ lên tới 90 GWp (MOIT& Embasy of Denmark 2019).
Tiềm năng khai thác năng lượng điện mặt trời của Việt Nam có thể còn vượt xa danh mục những dự án đầu tư hiện tại. Chuyển lưới điện quốc gia từ phụ thuộc quá mức vào nhiệt điện than và nhiên liệu hoá thạch sang con đường sạch hơn, dựa trên năng lượng tái tạo là việc làm cần thiết trong xây dựng quy hoạch cho giai đoạn tới.
Với tham vọng phát triển nhiều nghìn MWp công suất điện mặt trời trong những thập niên sắp tới, nguy cơ gia tăng xung đột sử dụng đất giữa sản xuất nông nghiệp với phát triển NLMT ở các vùng nông nghiệp giầu tiềm năng là điều khó tránh. Hệ thống sản xuất nông nghiệp Việt Nam có những khác biệt ở từng vùng sinh thái. Các vùng đồng bằng lớn tập trung chủ yếu vào sản xuất lúa gạo, chăn nuôi gia súc, gia cầm; các vùng rộng lớn, thưa dân khác có thể trồng rừng và cây công nghiệp dài ngày; khu vực đồi núi sản xuất nông nghiệp còn nhiều hạn chế, nặng về tự cung tự cấp.
Mặc dù có bước phát triển ấn tượng trong thời gian qua song nhìn chung, phương thức sản xuất nông nghiệp vẫn mang đậm tính nhỏ lẻ; năng suất lao động và thu nhập từ nông nghiệp có sự chênh lệch rất lớn so với các ngành phi nông. Cùng với tình trạng sản xuất phân tán, bất ổn thị trường đã tạo áp lực lên thu nhập và sinh kế của số đông người nghèo. Mặt khác, tác động của BĐKH dẫn đến nhiều hậu quả khó lường.
BĐKH làm nước biển dâng dọc vùng duyên hải tăng thêm 20cm. Lượng nước mưa hàng năm suy giảm ở miền Bắc, nhưng lại gia tăng ở phía Nam, đã làm thay đổi mô hình hạn hán ở các vùng khí hậu và nhiều khu vực sinh thái. Tình trạng xâm nhập mặn tại đồng bằng sông Cửu Long và hạn hán nghiêm trọng ở Tây Nguyên đang trở thành những thách thức lớn đối với sản xuất nông nghiệp.
Trong xu thế phát triển toàn cầu, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá (CNH-HĐH) sẽ thúc đẩy tiêu thụ năng lượng theo xu thế gia tăng sự phụ thuộc vào năng lượng gió, mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo. Gia tăng số nhà máy phát điện để nâng công suất năng lượng tái tạo lên hàng nghìn MWp, đòi hỏi diện tích đất đai xây dựng không nhỏ, dễ dẫn tới nguy cơ xung đột đất đai. Vấn đề đặt ra là liệu có thể kết hợp được việc sử dụng đất sản xuất nông nghiệp với phát triển năng lượng tái tạo, đặc biệt là điện mặt trời để cải thiện thu nhập, nâng cao đời sống của người dân ở những vùng có nhiều tiềm năng phát triển?
Đi tìm lời giải cho vấn đề này, các nhà nghiên cứu nhận thấy: Ý tưởng phát triển hệ thống phát điện NLMT kết hợp, cho phép vẫn sử dụng đất vào sản xuất nông nghiệp hoặc nuôi trồng thuỷ sản với cơ chế vận hành riêng đã ra đời từ đầu thập niên 1980. Kết quả nghiên cứu của người đi tiên phong, GS Aldolf Goetzberger ở CHLB Đức cho thấy, dưới hệ thống pin NLMT cách đất, bức xạ nhiệt còn đủ để trồng được nhiều loại cây trồng khác nhau. Với hệ thống thí nghiệm tiền hành, các mô dun NLMT được lắp đặt để tối ưu hoá sản xuất điện năng vẫn đảm bảo được 2/3 lượng bức xạ giúp cho cây trồng phát triển.
Sau những nghiên cứu mở đầu, các nhà máy điện mặt trời đầu tiên trên mặt đất được xây dựng ở nhiều quốc gia đã minh chứng tính khả thi của phương thức kết hợp NLMT trong sản xuất nông nghiệp. Đó là việc sử dụng đồng thời một diện tích đất nhất định cho sản xuất năng lượng mặt trời và nông nghiệp. Kết hợp NLMT trong sản xuất nông nghiệp là mô hình sử dụng đất kết hợp có chủ đích đối với hoạt động phát điện mặt trời và sản xuất nông nghiệp (bao gồm cả chăn nuôi, thuỷ sản) nhằm giảm nhẹ xung đột sử dụng tài nguyên đất và mang lại lợi ích kinh tế xã hội lớn hơn so với ứng dụng đơn lẻ. Dưới mặt đất lắp đặt hệ thống điện mặt trời, nhiều loại cây cỏ canh tác được kiểm soát có thể góp phần nâng cao thu nhập và làm giảm nhẹ chi phí bảo trì hệ thống điện (Green ID 2019).
Kết hợp sản xuất nông nghiệp với khai thác sử dụng năng lượng mặt trời ở Việt Nam từ góc nhìn nghiên cứu
Theo Trung tâm Phát triển Sáng tạo Xanh, những hoạt động nghiên cứu đầu tiên về sử dụng NLMT trong sản xuất thuỷ sản đã được khởi xướng ở Việt Nam. Những hoạt động này nhằm làm sáng tỏ và bổ sung vào khái niệm sử dụng NLMT. Dự án thí điểm đầu tiên được tiến hành trong nuôi tôm đã được khởi xướng. Khu vực thí nghiệm có công suất 1KWp tại vùng nuôi tôm thuộc tỉnh Bạc Liêu, nhằm chứng minh tính phù hợp về mặt kinh tế kỹ thuật trong hợp sử dụng NLMT và hướng đến nhân rộng mô hình này (Vnecc,gov.vn).
Phân tích xu thế phát triển của việc kết hợp sử dụng NLMT với nông nghiệp trên thế giới, từ kinh nghiệm và bài học rút ra của các mô hình, các nhà nghiên cứu nước ta đã lựa chọn thành phố Cần Thơ thuộc đồng bằng sông Cửu Long để xem xét tiềm năng của mô hình sử dung kết hợp Năng lượng mặt trời ở Việt Nam (Rosa Luxemburg Stiftung&GreenID 2019).
Cần Thơ là thành phố có trên 1,25 triệu dân với hơn 1/3 sống ở khu vực nông thôn chiếm 80% diện tích đất đai thành phố. Kinh tế nông thôn bao gồm cả nông lâm ngư nghiệp; trong đó, giá trị sản xuất nông nghiệp chiếm 72,7%. Nông thôn và sản xuất nông nghiệp giữ vai trò quan trọng trong phát triển KT-XH của vùng.
Theo cách tiếp cận đất đai dành cho cây trồng phù hợp, các thông số cần thiết để tính toán sản lượng điện mặt trời, thực tế tiềm năng sử dụng kết hợp và ước tính chi phí trung bình, các nhà phân tích đã xác định được tiềm năng kỹ thuật, đánh giá tính khả thi; từ đó có những kết luận về tiềm năng sử dụng kết hợp NLMT ở một khu vực lấy xây dựng và phát triển nông nghiệp công nghệ cao là một trọng tâm.
Tổng hợp kết quả phân tích các nhà nghiên cứu đã rút ra tiềm năng kỹ thuật (bao gồm cả trên đất trông lúa) của NLMT theo kịch bản 0,5 MWp/ha là 115.364 KWp công suất cho sản lượng 161.508.200 MWh/năm. Nếu khai thác sử dụng được 10% tiềm năng dự báo thì cũng đã vượt xa nhiều lần so với nhu cầu điện hiện nay của thành phố khoảng 2,2 tỉ KWh hàng năm. Trong trường hợp không tính đến diện tích sản xuất lúa gạo, công suất của mô hình kết hợp cúng tạo được sản lượng điện từ 1 đến 1,5 TWh/năm đủ đáp ứng từ 40 đến 70% nhu cầu điện hàng năm. Cho dù tiềm năng kỹ thuật thực tế có thể thấp hơn nữa trong ngằn hạn, song theo các nhà phân tích, mô hình sử dụng kết hợp NLMT ở Cần Thơ vẫn đáp ứng được đáng kể nhu cầu tiêu thụ điện của thành phố.
Liên quan đến chi phí ứng dụng, kết quả đánh giá cho thấy chi phí sản xuất điện quy dẫn (LCOE) theo phương thức kết hợp trong điều kiện tiêu chuẩn ở mức 9,07USct và tối đa chỉ ở mức 9,81Usct gần với giá FIT hiện nay của Việt Nam là 9,35Usct.
Trong kết hợp NLMT và sản xuất nông nghiệp, nếu xây dựng được mô hình phát triển phù hợp nông dân sẽ được hưởng lợi ích kép, nhờ tiết kiệm được chi phí mua điện lưới và gia tăng thu nhập từ việc bán điện mặt trời cho lưới điện hoặc các bên tiêu thụ khác và quan trọng hơn là, giảm được xung đột đất đai, giảm được phát thải nguy hại từ các nhà máy phát điện truyền thống sử dụng nhiên liệu than và hoá thạch.
Thay lời kết luận
Trong bối cảnh tiến bộ khoa học công nghệ phát triển vũ bão, chi phí đầu tư công nghệ NLMT ngày càng giảm mạnh, kết hợp phát triển NLMT trong sản xuất nông nghiệp hiệu quả là giải pháp khả thi giúp Việt Nam không phụ thuộc vào nguồn năng lượng từ bên ngoài, giảm thiểu xung đột đất đai và giảm được vốn đầu tư công dùng vào xây dựng những nhà máy điện công suất lớn sử dụng nhiên liệu hoá thạch.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, là nước đi sau trong lộ tình phát triển, nhưng chúng ta không nên vội vã mà cần phân tích kỹ kinh nghiệm và bài học rút ra của các quốc gia đi trước để tập trung vào: Xây dựng những dự án thí điểm nhằm thử nghiệm các giả định đưa ra trong nghiên cứu, kiểm chứng tính phù hợp của cây trồng, vật nuôi phù hợp với tính đa dạng sinh thái ở từng vùng.
Nhằm thể chế hoá quá trình phát triển, cần hình thành các nhóm công tác hoặc Ban điều phối khu vực, gồm đại diện các bên có liên quan thuộc tổ chức quản lý nhà nước, hiệp hội nông dân, cơ quan nghiên cứu… để xây dựng kế hoạch và chiến lược hành động.
Liên quan đến việc xây dựng và hoạch định chính sách, chiến lược Quốc gia, ứng dụng mô hình sử dụng kết hợp NLMT cần được công nhận và chính thức đưa vào Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia, chiến lược tăng trưởng xanh và các mục tiêu Quốc gia về BĐKH.
TS Lê Thành Ý