Áo có thể khai thác 90 TWh điện nông nghiệp bằng cách sử dụng 5–16% đất trồng trọt

Một nhóm nghiên cứu do Đại học Tài nguyên Thiên nhiên và Khoa học Đời sống của Áo ở Vienna dẫn đầu đã tiến hành phân tích kinh tế-kỹ thuật về tiềm năng lắp đặt hệ thống điện nông nghiệp của đất nước, kết hợp đánh giá lợi nhuận cho cả hoạt động sản xuất điện mặt trời và sản xuất nông nghiệp.

Tác giả tương ứng Isabelle Grabner nói với tạp chí pv: “Theo hiểu biết của chúng tôi, bài báo của chúng tôi trình bày khung tích hợp đầu tiên kết hợp mô phỏng cả sản xuất điện PV và sản lượng nông nghiệp cho các hệ thống nông điện ở cấp độ cả nước, bao gồm cả tác động của biến đổi khí hậu”. "Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi đã điều tra việc giảm sản lượng cây trồng ở Áo do mở rộng hoạt động sử dụng năng lượng mặt trời trên đất nông nghiệp.

Grabner cho biết thêm: "Chúng tôi đã so sánh việc triển khai tích cực hệ thống điện nông học và việc lắp đặt hệ thống quang điện- gắn trên mặt đất điển hình cần thiết để đạt được các mục tiêu trung hòa về khí hậu". "Hơn nữa, chúng tôi đã cho thấy tác dụng hạn chế của việc thích ứng với biến đổi khí hậu trong nông nghiệp, nhưng kết quả sau này phụ thuộc rất nhiều vào loại cây trồng đã chọn cũng như-đặc trưng của quốc gia."

Để tiến hành phân tích, nhóm đã sử dụng khung mô phỏng mô-đun, sử dụng phần mềm đã được thiết lập sẵn nếu có và phát triển các giải pháp mới nếu cần. Khung này có sẵn trực tuyến theo giấy phép GPL. Sử dụng dữ liệu của EU từ mô hình khí hậu tích hợp chính sách (EPIC), các nhà nghiên cứu trước tiên đã phân loại các khu vực phù hợp cho việc sử dụng năng lượng nông nghiệp, áp dụng các bộ lọc như diện tích đất trồng trọt được kết nối tối thiểu là 1 ha, độ dốc trung bình tối đa là 20 độ và độ cao tối đa là 1.950 m so với mực nước biển.

Việc sản xuất điện được mô phỏng bằng PVlib, sử dụng dữ liệu bức xạ ngang toàn cầu (GHI) từ mô phỏng khí hậu trên lưới điện dài 1 km. EPIC được sử dụng để lập mô hình các quá trình môi trường quan trọng và sự phát triển của thực vật ở cấp độ ô, với các bước thời gian hàng ngày và độ phân giải không gian là 1 km × 1 km. Các kịch bản kết hợp sự tương tác giữa điều kiện môi trường và thực tiễn quản lý, bao gồm luân canh cây trồng, đối với các loại cây trồng như đậu Hà Lan, đậu nành, khoai tây, cỏ linh lăng, lúa mạch mùa hè và yến mạch.

Dữ liệu khí hậu được dựa trên các quan sát từ năm 1981–2020 và dự đoán từ năm 2031–2070. Hai kịch bản cơ bản đã được thử nghiệm: sản xuất nông nghiệp không có hệ thống quang điện và quang điện-đặt trên mặt đất không có nông nghiệp. Các kịch bản điện năng lượng mặt trời bao gồm hệ thống cột trên cao, hướng về phía nam-với chiều cao lắp đặt khoảng 10 m và hệ thống hai mặt thẳng đứng với khoảng cách hàng là 10 m và hai tấm hai mặt xếp chồng lên nhau theo chiều dọc. Mỗi hệ thống được đánh giá theo các kịch bản chi phí thấp, trung bình và cao.

Phân tích cho thấy ở Áo, hệ thống quang điện-gắn trên mặt đất tạo ra 1.173 MWh/ha, hệ thống nông nghiệp dạng cột tạo ra 684 MWh/ha và hệ thống nông nghiệp thẳng đứng tạo ra 373 MWh/ha điện. Tỷ lệ lợi nhuận so với riêng sản xuất nông nghiệp dao động từ 10:1 đến 50:1 đối với hệ thống thẳng đứng, lên tới 60:1 đối với hệ thống cột và lên tới 100:1 đối với hệ thống PV gắn trên mặt đất.

Nhóm nghiên cứu kết luận: “Để đạt được 90 TWh/năm sản xuất điện từ năng lượng mặt trời trên đất trồng trọt, giới hạn trên trong tất cả các kịch bản trung hòa về khí hậu, cần phải có 5%–16% tổng diện tích cây trồng”. "Diện tích cần thiết và mức giảm năng suất được mô phỏng ngụ ý rằng tổn thất trong sản xuất cây trồng của Áo sẽ lên tới 2%–6%. Chỉ các hệ thống nông điện mới có thể đạt được tổn thất sản xuất ở mức thấp nhất trong phạm vi quan sát được. Tác động thích ứng với biến đổi khí hậu của các hệ thống nông nghiệp là rất nhỏ."

Các phát hiện của nghiên cứu có trong "Tiềm năng kinh tế-kỹ thuật của việc lắp đặt hệ thống nông điện ở Áo" được xuất bản trên tạp chí Năng lượng tái tạo. Các nhà nghiên cứu từ Đại học BOKU của Áo và Viện Kinh tế Nông nghiệp Liên bang đã tham gia nghiên cứu.