Thường được gọi là chia sẻ năng lượng mặt trời, nông điện là nơi công nghệ năng lượng mặt trời đáp ứng với canh tác truyền thống. Theo đó, các hệ thống này rất đơn giản: Các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở tầng cao hơn để thực vật có thể phát triển bên dưới chúng.
Mặc dù điều này có vẻ trái ngược với trực giác, nhưng quá nhiều ánh sáng mặt trời thực sự có thể tác động tiêu cực tới cây trồng và che nắng cho cây trồng có nghĩa là chúng sẽ cần ít nước hơn, vốn thường bốc hơi nhanh trong ruộng trống. Hơn nữa, các nhà máy "đổ mồ hôi", làm mát các tấm phía trên và tăng hiệu quả của chúng. Điều này dẫn đến đôi bên cùng có lợi, trong đó năng suất đất đai được tối đa hóa.
Một nghiên cứu mới được công bố trên Nature Sustainability, dựa trên một cuộc điều tra toàn diện về ánh sáng mặt trời chiếu vào, nhiệt độ không khí và độ ẩm tương đối. Từ đó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các vùng đất trồng trọt hiện tại là lớp phủ đất có tiềm năng điện mặt trời lớn nhất.
Hệ thống nông điện được nghiên cứu. (Ảnh: Interesting Engineering)
Theo đó, các nhà nghiên cứu tập trung vào các cây ớt chiltepin, ớt jalapeno và cà chua bi được trồng bên dưới một dãy bảng điều khiển quang điện mặt trời hay còn gọi là PV. Trong suốt mùa trồng trọt trung bình kéo dài 3 tháng vào mùa hè, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các cảm biến gắn trên bề mặt đất để liên tục ghi lại mức độ ánh sáng chiếu vào, nhiệt độ không khí và độ ẩm tương đối cũng như nhiệt độ và độ ẩm bề mặt đất.
Mở ra “cuộc sống mới” cho các trang trại
Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng hệ thống nông điện có tác động đáng kể đến 3 yếu tố sinh trưởng và sinh sản của thực vật. Đó là nhiệt độ không khí, ánh sáng mặt trời trực tiếp và nhu cầu nước trong khí quyển. Bóng của tấm PV dẫn đến nhiệt độ ban ngày mát hơn và nhiệt độ ban đêm ấm hơn so với phương pháp truyền thống. Hệ thống này cũng giảm áp suất hơi, cho thấy có nhiều hơi ẩm hơn trong không khí, đồng thời giảm lượng nước sử dụng nhưng vẫn duy trì mức sản xuất lương thực.
Theo nhận định của Greg Barron-Gafford, Phó Giáo sư tại Trường Địa lý và Phát triển, nhiều loại cây lương thực hoạt động tốt hơn trong bóng râm của các tấm pin mặt trời, bởi chúng không bị ánh nắng trực tiếp chiếu vào. Trên thực tế, tổng sản lượng của quả ớt chiltepin lớn hơn 3 lần dưới các tấm PV trong một hệ thống điện nông, và sản lượng cà chua lớn gấp 2 lần.
Hiệu suất của các tấm pin mặt trời giảm khi chúng ấm lên, do vậy thực vật giảm nhiệt độ sẽ nâng cao hiệu quả sản xuất năng lượng.
Những tấm pin mặt trời quá nóng thực sự sẽ được làm mát bởi các cây trồng bên dưới đang thải ra nước thông qua quá trình thoát hơi nước tự nhiên. Do đó, hệ thống này sẽ giúp cải thiện phương pháp trồng trọt thực phẩm, sử dụng nguồn nước quý giá và sản xuất năng lượng tái tạo của con người.
Một ưu điểm nổi bật hơn cả là hệ thống điện nông có thể mang lại lợi ích cho cả những người lao động nông trại, những người có nguy cơ cao bị đột quỵ do nắng nóng và tử vong do nhiệt. Bởi kết quả sơ bộ cho thấy, làm việc trong khu vực điện nông có thể giữ cho nhiệt độ cơ thể mát hơn khoảng 18 độ F (-7,778 độ C) so với thay thế truyền thống.
