Năng lượng mặt trời (NLMT) là một nguồn năng lượng vô tận và không phát thải khí nhà kính. Năng lượng mặt trời đã được con người sử dụng trong nông nghiệp và quân sự từ xa xưa bằng nhiệt hoặc chiếu sáng. Sau quá trình phát triển ứng dụng pin mặt trời trong công nghệ vệ tinh và du hành vũ trụ, hiện nay, công nghệ biến đổi quang điện đã được ứng dụng nhiều hơn trong nền kinh tế năng lượng và cần hướng đến ứng dụng lại vào nông nghiệp công nghệ cao.

Năng lượng mặt trời không ổn định do ảnh hưởng của thời tiết, tuy nhiên tổng sản lượng điện thu được lại thường không thay đổi nhiều. Do đó cần mô phỏng hoạt động theo giờ của các ngày liên tục trong một năm để có thể đánh giá hiệu quả của hệ thống sử dụng NLMT. Nghiên cứu lựa chọn khu vực Nam Trung Bộ là nơi có nguồn NLMT tốt nhất ở Việt Nam và có tiềm năng phát triển nhiều loại cây giá trị kinh tế cao để nghiên cứu thiết kế và mô phỏng quá trình vận hành hệ thống bơm NLMT.

Hệ thống bơm NLMT thường gồm ba thành phần chính gồm hệ thống tấm pin, bộ chuyển đổi điện từ một chiều thành xoay chiều; bơm điện và ắc quy nếu cần thiết. Trong quá trình mô phỏng, mâu thuẫn giữa nhu cầu cấp nước và khả năng tưới của hệ thống được giải quyết nhờ hệ thống bể chứa đã tích trữ. Các đánh giá sẽ tập trung vào những thời điểm nắng yếu hoặc nhu cầu tưới tăng cao.

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng tính toán NLMT thu được để áp dụng cho hệ thống bơm NLMT có kết hợp các bể tích trữ với dung tích đủ dùng cho 3÷5 ngày liên tiếp có nắng yếu. Mô hình lựa chọn bể có dung tích tổng lên đến 150m3.

Đối tượng tưới là loại cây măng tây, sản phẩm đầu ra có giá trị dinh dưỡng cao được thị trường chấp nhận, đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn 3÷4 lần các loại cây trồng truyền thống.

Qui mô áp dụng là nhóm hộ canh tác cây măng tây, giai đoạn đầu, qui mô tưới dao động 100÷200m3/ngày, phù hợp phạm vi công suất ban đầu của mô hình.

Thời đoạn tính theo giờ khi có nắng được sử dụng để tính toán cho toàn bộ thời gian tròn một năm tại khu vực nghiên cứu.

Bức xạ trung bình tháng tại địa điểm nghiên cứu

Hiện nay việc ứng dụng khoa học công nghệ hiện đại vào cuộc sống đang là hướng đi chung của toàn thế giới. Chính vì vậy việc áp dụng điện mặt trời vào nông nghiệp cần được nghiên cứu kết hợp với nhu cầu và khả năng thực tế của từng địa phương.

Sự đánh giá tưới bằng NLMT cần có đánh giá theo thời gian để chỉ ra được thực tế sử dụng ứng với sự biến đổi về nguồn tài nguyên nắng theo giờ trong ngày và ngày trong tháng. Một số yếu tố đầu vào ban đầu đã lựa chọn cho phù hợp như diện tích và lưu lượng tưới, cao độ bơm và hiệu suất của bơm.

Nghiên cứu đã chỉ ra việc sử dụng bơm NLMT sẽ giúp tiết kiệm chi phí hàng năm; việc phối kết hợp với bể chứa sẽ giúp tích trữ năng lượng hay thế năng và lượng nước khi nguồn cấp NLMT cao hơn nhu cầu tưới và tái sử dụng khi nguồn cấp từ NLMT nhỏ hơn nhu cầu tưới của khu vực nghiên cứu.

Bài báo đã mô phỏng khả năng phối hợp giữa bơm NLMT trong khoảng thời gian một năm liên tục. Nghiên cứu sẽ tiếp tục triển khai việc lắp đặt và thử nghiệm ra hiện trường trong thời gian tới.

lttsuong