Chuyên đề thực tập tốt nghiệp ứng dụng mô hình sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với sản xuất nông nghiệp tại thành phố cần thơ

Chuyên đề thực tập tốt nghiệp ứng dụng mô hình năng lượng mặt trời kết hợp sản xuất nông nghiệp tại Cần Thơ, hướng đến phát triển bền vững và hiệu quả.

• Tác giả: Lê Hồng Nhung
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hữu Dũng
• Trường học: Đại học Kinh tế Quốc dân
• Chuyên ngành: Kinh tế tài nguyên
• Đề tài: Ứng dụng mô hình sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp với sản xuất nông nghiệp tại thành phố Cần Thơ
• Loại tài liệu: chuyên đề tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA MÔ HÌNH
• 1.1. Định nghĩa, khái niệm chung về sử dụng kết hợp NLMT trong sản xuất
• 1.2. Đặc điểm chính của mô hình kết hợp NLMT trong sản xuất NN
• 1.3. Các khái niệm liên quan và hình thức ứng dụng chính
• 1.4. Khái niệm sử dụng kết hợp NLMT “toàn diện”
• 1.5. Khái niệm “bổ sung” ưu tiên sản xuất NLMT
• 1.6. Khái niệm sử dụng kết hợp NLMT trong sản xuất thủy sản
• 1.7. Khu nhà kính trồng sau kết hợp sử dụng NLMT
• 1.8. Tỷ lệ đất tương đương (LER), phương pháp tính năng suất của hệ thống sử dụng kết hợp NLMT trong sản xuất nông nghiệp
• 1.9. Tổng quan về nghiên cứu
• 1.10. Thực trạng và những kinh nghiệm quốc tế
• 1.11. Thực trạng áp dụng mô hình tại Việt Nam
• 1.12. Cơ sở pháp lý của mô hình
• 1.13. Tiềm năng phát triển mô hình tại Việt Nam
• 1.14. Nhu cầu phát triển nông nghiệp kết hợp với NLMT tại Việt Nam
• 1.15. Loại cây trồng phù hợp với mô hình sử dụng kết hợp NLMT tại Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ TÍNH KHẢ THI CỦA MÔ HÌNH TẠI CẦN THƠ
• 2.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tình hình ngành năng lượng tại Cần Thơ
• 2.2. Điều kiện tự nhiên
• 2.3. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 2.4. Tình hình ngành nông nghiệp và năng lượng tại Cần Thơ
• 2.5. Đánh giá tiềm năng, tính khả thi ứng dụng mô hình tại Cần Thơ
• 2.6. Tiềm năng phát triển mô hình tại Cần Thơ
• 2.7. Phương pháp và cách tiếp cận để đánh giá tính khả thi, tiềm năng sử dụng mô hình tại Cần Thơ
• 2.8. Tính khả thi ứng dụng mô hình tại Cần Thơ
• 2.9. Triển vọng để thực hiện các chiến lược phát triển mô hình sử dụng kết hợp NLMT
• 2.10. Đánh giá chung kết quả nghiên cứu
• 2.11. Kết quả đánh giá tiềm năng sử dụng kết hợp NLMT tại Cần Thơ
• 2.12. Tác động tích cực
• 2.13. Hạn chế còn tồn tại và nguyên nhân
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THÚC ĐẨY MÔ HÌNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI KẾT HỢP VỚI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ
• 3.1. Giải pháp về cơ chế, chính sách để áp dụng mô hình
• 3.2. Xác định ưu tiên cần xử lý
• 3.3. Rà soát, hoàn thiện khuôn khổ pháp lý liên quan đến ĐMT
• 3.4. Một số đề xuất hoàn thiện mô hình kết hợp NLMT và SXNN
• 3.5. Đề xuất giải pháp cho vấn đề đầu tư và tài chính
• 3.6. Đề xuất giải pháp cho các vấn đề về môi trường trong quá trình hoạt động
• 3.7. Đề xuất hỗ trợ giá cho người dân với sản phẩm đầu ra của mô hình kết hợp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Cơ sở lý luận và thực tiễn của mô hình

Chương này trình bày các khái niệm cơ bản về năng lượng mặt trời và sản xuất nông nghiệp, đồng thời phân tích các hình thức ứng dụng kết hợp hai lĩnh vực này. Năng lượng mặt trời được định nghĩa là nguồn năng lượng tái tạo từ bức xạ ánh sáng và nhiệt của mặt trời, có thể được chuyển hóa thành điện năng thông qua công nghệ pin quang điện (PV). Sản xuất nông nghiệp kết hợp năng lượng mặt trời là mô hình sử dụng cùng diện tích đất để vừa sản xuất nông sản vừa tạo ra điện năng, giúp tối ưu hóa hiệu quả sử dụng đất. Các khái niệm liên quan như tỷ lệ đất tương đương (LER) và nông nghiệp bền vững cũng được đề cập, nhấn mạnh lợi ích của việc kết hợp này trong việc cải thiện năng suất đất và giảm thiểu xung đột sử dụng đất.

1.1. Khái niệm về năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng được tái tạo liên tục từ các quá trình tự nhiên như ánh sáng mặt trời, gió, mưa, và thủy triều. Trong đó, năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng phổ biến nhất, được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như phát điện, đun nước nóng, và hệ thống điện độc lập. Việc sử dụng năng lượng tái tạo không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

1.2. Ứng dụng năng lượng mặt trời trong nông nghiệp

Mô hình kết hợp năng lượng mặt trời và sản xuất nông nghiệp đã được thử nghiệm tại nhiều quốc gia như Đức, Nhật Bản, và Trung Quốc. Các nghiên cứu cho thấy, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời trên đất nông nghiệp không chỉ tạo ra điện năng mà còn giúp cải thiện điều kiện sinh trưởng của cây trồng. Ví dụ, hệ thống này có thể điều chỉnh lượng bức xạ mặt trời, tạo môi trường lý tưởng cho các loại cây như lúa mạch, củ cải đường, và yến mạch. Điều này chứng minh tính khả thi và lợi ích kinh tế-xã hội của mô hình kết hợp này.

II. Đánh giá tính khả thi của mô hình tại Cần Thơ

Chương này tập trung phân tích điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và tiềm năng ứng dụng mô hình kết hợp năng lượng mặt trời và sản xuất nông nghiệp tại Cần Thơ. Thành phố Cần Thơ, với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa và nguồn tài nguyên đất đai phong phú, là khu vực lý tưởng để triển khai mô hình này. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, việc kết hợp năng lượng mặt trời vào sản xuất nông nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất đất mà còn góp phần giảm thiểu xung đột sử dụng đất giữa hai lĩnh vực này. Đồng thời, mô hình này cũng mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho người dân địa phương thông qua việc tăng thu nhập từ cả nông sản và điện năng.

2.1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội

Cần Thơ có điều kiện tự nhiên thuận lợi với lượng bức xạ mặt trời cao và đất đai màu mỡ, phù hợp cho cả sản xuất nông nghiệp và lắp đặt hệ thống pin mặt trời. Về kinh tế - xã hội, thành phố có nền nông nghiệp phát triển mạnh, chiếm tỷ trọng lớn trong GDP địa phương. Tuy nhiên, việc phát triển năng lượng mặt trời tại đây vẫn còn nhiều thách thức, đặc biệt là vấn đề xung đột sử dụng đất và thiếu hụt cơ chế chính sách hỗ trợ.

2.2. Tiềm năng và thách thức

Tiềm năng phát triển mô hình kết hợp năng lượng mặt trời và sản xuất nông nghiệp tại Cần Thơ là rất lớn, đặc biệt trong các lĩnh vực trồng trọt và nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, các thách thức như chi phí đầu tư cao, thiếu hụt công nghệ tiên tiến, và sự thiếu đồng bộ trong chính sách hỗ trợ cần được giải quyết để mô hình này có thể triển khai hiệu quả.

III. Đề xuất giải pháp thúc đẩy mô hình

Chương này đưa ra các giải pháp cụ thể để thúc đẩy việc ứng dụng mô hình kết hợp năng lượng mặt trời và sản xuất nông nghiệp tại Cần Thơ. Các giải pháp bao gồm hoàn thiện khuôn khổ pháp lý, tăng cường đầu tư vào công nghệ, và hỗ trợ tài chính cho người dân. Đồng thời, nghiên cứu cũng đề xuất các chính sách ưu đãi thuế và cơ chế giá điện hỗ trợ để khuyến khích sự tham gia của các nhà đầu tư và doanh nghiệp. Những giải pháp này không chỉ giúp giải quyết các thách thức hiện tại mà còn tạo nền tảng vững chắc cho sự phát triển bền vững của mô hình này trong tương lai.

3.1. Giải pháp về cơ chế và chính sách

Để thúc đẩy mô hình kết hợp năng lượng mặt trời và sản xuất nông nghiệp, cần hoàn thiện các chính sách liên quan đến quy hoạch đất đai, giá điện, và hỗ trợ đầu tư. Các cơ chế như biểu giá điện hỗ trợ (FiT) và ưu đãi thuế cần được áp dụng để thu hút sự tham gia của các nhà đầu tư.

3.2. Giải pháp về công nghệ và tài chính

Việc đầu tư vào công nghệ tiên tiến và hệ thống quản lý hiệu quả là yếu tố then chốt để đảm bảo tính khả thi của mô hình. Đồng thời, các chương trình hỗ trợ tài chính và đào tạo kỹ năng cho người dân cũng cần được triển khai để nâng cao hiệu quả sản xuất và thu nhập.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THUC TIEN CỦA MÔ HÌNH 1. Khái niệm chung 1.1 Về năng lượng Năng lượng tái tạo được nhận định là dạng năng lượng mà “nguồn nhiên liệu của nó liên tục được tái tạo từ những quá trình tự nhiên mà đối với chuẩn mực của con người đó là những nguồn vô hạn như: năng lượng mặt trời, gió, mưa, thủy triều, sóng và địa nhiệt”. Việc sử dụng các loại năng lượng tái sinh này hoạt động theo một nguyên tắc cơ bản đó là từ các quy trình diễn biến liên tục trong môi trường sẽ tách một phan năng lượng và các kỹ thuật sẽ được đưa vào sử dụng. Dé có thể thay thé các nguồn nhiên liệu truyền thống trong bốn lĩnh vực gồm: phát điện, đun nước nóng, nhiên liệu động cơ và hệ thống điện độc lập nông thôn, năng lượng tái tạo đã được đưa vào sử dụng.

Các quy trình thường được thúc đây đặc biệt là từ Mặt Trời. Nhắc đến năng lượng mặt trời, đây là một nguồn năng lượng rất quen thuộc với chúng ta, hầu hết mọi người đã được nghe tới và thậm chí có những vùng ở nước ta đã sử dụng nguồn điện lấy từ loại năng lượng này. Solar energy hay năng lượng mặt trời (NLMT) là cụm từ chỉ các dòng “bức xạ ánh sáng và nhiệt từ mặt trời”, nguồn NLMT từ thời nguyên thủy đã được con người tìm cách tận dụng, từ việc tạo lửa cho tới sử dụng các công nghệ hiện đại ngày nay dé thu lấy năng lượng. Khi phát điện dựa trên động cơ nhiệt va pin quang điện thì sẽ tạo ra được điện mặt trời.

Việc sử dụng năng lượng mặt trời chỉ bị giới hạn bởi sự khéo léo của con người. Có rất nhiều việc có thể ứng dụng với năng lượng mặt trời như: sưởi ấm không gian và làm mát thông qua kiến trúc năng lượng mặt trời, chưng cất nước uống và khử trùng, nước nóng NLMT, nau ăn bằng NLMT,. Việc dùng các tam NLMT là cách phô biến dé hấp thu NLMT. Định nghĩa, khái niệm chung về sử dụng kết hợp NLMT trong sản xuất nông nghiệp Những ý tưởng ban đầu của mô hình kết hợp này đã được các chuyên gia đề xuất từ rất lâu, trước cả khi vấn đề xung đột về tài nguyên đất có thê phát sinh được thảo luận.

Đầu những năm 1980, khái niệm sử dụng kết hợp NLMT đã được một số quốc gia thử nghiệm đi vào hoạt động với hàng loạt dự án và ứng dụng (chủ yếu là quy mô nhỏ). Gần đây, ngày càng nhiều dự án thương mại quy mô lớn hơn đã được áp dụng tại một số quốc gia như Trung Quốc, Nhật Bản, Italia, Pháp. Thông qua những nghiên cứu của mình, những người tiên phong trong lĩnh vực NLMT tại Đức đã đưa ra kết quả đánh giá lý thuyết ban đầu răng: với hệ thống kết hợp NLMT và nông nghiệp, 2/3 bức xạ mặt trời vẫn giúp cây trồng phát triển mặc trong khi việc lắp đặt các tắm module NLMT vẫn sẽ được tối ưu hóa cho quá trình sản xuất điện. Những nhà nghiên cứu cũng chứng minh rằng bức xạ mặt trời của hệ thống gần như được phân bố đồng đều suốt cả ngày, điều này giúp kích thích tăng trưởng cây trồng một cách đồng đều.

Nghiên cứu đã đưa ra được kết luận ban đầu đó là: lượng bức xạ sẽ đủ đáp ứng nhu cầu nuôi trồng nhiều loại cây như lúa mạch đen, lúa đại mạch, yến mạch, củ cải đường cũng như đảm bảo chăn nuôi gia súc dưới hệ thông điện mặt trời. Với những bằng chứng thực tế cho thấy tính khả thi cao của phương thức kết hợp này như là việc cỏ dại có thé mọc rất tốt dưới các khu lắp đặt hệ thong NLMT này, và thậm chí loại cây này còn giúp kiểm soát, góp phần giúp giảm chi phí bảo trì hệ thong điện. Từ những điều trên, khái niệm sử dụng kết hợp NLMT trong SXNN đã được hình thành, thu hút sự quan tâm của nhiều chuyên gia đến từ khắp nơi trên thế giới, nhất là trong bối cảnh do thị trường điện mặt trời bùng nỗ quá nhanh, dẫn đến sự xung đột trong sử dụng tài nguyên đất. Vậy nên, có thê hiểu định nghĩa đơn giản về sử dụng kết hợp NLMT trong sản xuất nông nghiệp là: Sử dụng đồng thời cùng một diện tích đất cho sản xuất NLMT và nông nghiệp (bao gồm cả sản xuất thủy sản) Bên cạnh đó khái niệm sử dụng kết hợp điện mặt trời trong sản xuất nông nghiệp trong báo cáo nghiên cứu này được áp dụng với hàm ý như sau: Mô hình sử dụng dat, trong đó hoạt động phat DMT va SXNN hoặc thủy san được kết hợp có chủ ý trên cùng một khu đất dé giảm xung đột sử dụng tài nguyên đất, đem lại các lợi ích kinh tế-xã hội so với ứng dụng sản xuất đơn lẻ (VD: đem lại “nguồn thu kép" từ a) sản xuất nông nghiệp/thủy sản mà tuyệt đối không hoặc gần như không khiến năng suất giảm mạnh so với mô hình sản xuất kết hợp và b) tiết kiệm năng lượng (nhờ tiêu thụ điện mặt trời tự sản xuất) và/hoặc bán điện (VD: thông qua biểu giá điện hỗ trợ, cơ chế bù trừ điện năng hay hợp đồng mua bán điện với bên mua điện).

Đặc điểm chính của mô hình kết hợp NLMT trong sản xuất NN Qua các cơ sở dữ liệu về các dự án của mô hình, có thé rút ra những đặc điểm chính ngăn gọn như sau: - Mật độ các tam pin: Các tam pin NLMT (PV) thường được lắp với mật độ 0.67 MW/ha, ít tam PV hon và đủ dé ánh sáng dé có thé giúp cây hấp thụ để phát triên. - Chiều cao lắp đặt: Các tam PV thường được lắp với chiều cao từ 2-4 meters, cũng như mật độ lắp đặt, việc sử dung tam PV với chiều cao này nhằm mục đích giúp cây trồng bên dưới nhận được ánh sáng mặt trời và có thể sử dụng các loại máy nông nghiệp. - Bố trí tắm pin: Với mô hình này, các tam PV thường được sử dụng là loại phẳng va loại dốc. Sử dụng hai loại hình tắm PV này dé có thé đảm bảo sự chắc chắn của cau trúc lắp đặt trên địa hình canh tác nông nghiệp.

- Hệ thống xoay: Sử dụng hệ thống xoay tùy ý dé có thé điều khiển dàn pin xoay theo hướng mặt trời. - Sự thay đổi trong sản lượng cây trồng: trở nên tích cực hơn vì có một số loại cây có khả năng chịu bóng tốt hơn các loại cây khác, rất phù hợp đề áp dụng cho mô hình này. Thêm vào đó, mô hình còn giúp hiệu suất sử dụng đất nâng lên tới 60%. - Cây trồng: Hầu hết các loại thực vật có thê áp dụng vào mô hình này đều là các loại cây ưa bóng râm.

Các khái niệm liên quan và hình thức ứng dụng chính Ở phần này, những khái niệm kỹ thuật và các mô hình sử dụng kết hợp NLMT sẽ được khái quát. Khái niệm sử dụng kết hợp NLMT “toàn diện” Có thé hiểu về mặt kỹ thuật rằng, khái niệm cốt yếu của mô hình sử dụng kết hợp NLMT-nông nghiệp là cấu trúc cách đất của các tam pin mặt trời. Có nghĩa là, dé mô hình có thé hoạt động thì cần những điều kiện về mặt kỹ thuật như sau: Đầu tiên, thông thường hệ thống sử dụng kết hợp sẽ được lắp đặt cách đất từ 2m đến 5m, như đã đề cập sơ qua ở phần đặc điểm, việc lắp đặt này tạo điều kiện cho các phương pháp nông nghiệp cơ giới hóa quảng canh hoặc thâm canh (bao gồm sử dụng máy gặt/máy kéo) dưới các tam module NLMT. Việc nâng cách này nhằm tập trung cân bằng giữa SXNN đồng thời vẫn phát triển được DMT.

Tiếp theo đó, đối với loại mô hình kết hợp này, diện tích mật độ (mật độ công suất DMT) của các tam module NLMT thường sẽ thấp hơn so với các hệ thống DMT mái nhà hay cánh đồng mặt trời thông thường. Việc này nhằm giúp tạo điều kiện tăng tỷ lệ bức xạ mặt trời xuống mặt đất, giúp phát triển cây trồng, vật nuôi. Khoảng cách giữa các hàng module này thường được quyết định thông qua dự án. Đây là thông số quan trọng trong quá trình lắp đặt hệ thống vì khoảng cách này phụ thuộc vào mức độ cần được che phủ của cây trồng phát trién đưới hệ thông.

No modules IW —S Low-density eee er High-density (control) Hình 1. Minh hoa ứng dụng của mật độ các tam PV trong nông nghiệp Các tắm module NLMT được gan trên cấu trúc cách đất hoặc các trục don, trục kép (2D hoặc 3D) có thể theo dõi (để điều chỉnh độ nghiêng các tắm mô đun). Hệ thống NLMT theo dõi trục đơn được thường phổ biến hơn ở các khu vực gần xích đạo (thời gian mặt trời mọc và lặn không kéo dai) còn hệ thống theo dõi trục kép phổ biến hơn ở các khu vực xa xích đạo. Cơ chế kiểm soát góc nghiêng của các tắm module trong các hệ thống theo dõi được sử dụng dé tăng sản lượng điện mặt trời của hệ thống (tăng lượng điện KWh san xuất trên mỗi kWp điện mặt trời được lắp đặt) và tạo điều kiện cho cây trồng tiếp xúc nhiều hơn với ánh sáng mặt trời hoặc tạo hiệu ứng bóng râm ôn định hơn, có lợi cho độ âm đât và vi khí hậu trên mặt đât.

10 AL FARM PV MOUNTING SYSTEM | Application @@ Slope Slope Type Type Frmmmm Application ®) Flat Type In adiion to the foundation, all of the structure are rate of aluminium alloy, which can evpand and connect indefinitely. is the best solution to ensure the stabiity of he mounting structure in far. Minh hoa bé tri hé théng pin PV 1. Khái niệm “bố sung” ưu tiên sản xuất NLMT Tuy mô hình là sự kết hợp giữa ca SXNN và DMT, và trên lý thuyết, các nhà khoa học đều muốn có thể tối ưu hóa cả hai phương diện, nhưng trên thực tế lại có nhiều sự thay đổi.

Ví dụ như ở Trung Quốc, trong 2-3 năm qua một số dự án sử dụng mô hình kết hợp có quy mô rất lớn đã được triển khai tại Trung Quốc, trong đó SXNN dường như chỉ là một hình thức “bổ sung”. Một số dự án thậm chí còn không làm đúng tiêu chuẩn kỹ thuật được đề ra như nâng cách xa mặt dat, mà chỉ tăng khoảng cách giữa các hàng lắp tắm module đề trồng rau xanh. Vậy mà, quy mô các dự án này lại có thê đạt đến mức ấn tượng, đạt được công suất với hơn 100 MWp. Có thể thấy, dường như thứ mà các hệ thống này tập trung vào là tối ưu hóa phục vụ hoạt động sản xuất DMT nhằm tối đa hóa doanh thu từ giá FiT trong nước.