Tấm pin năng lượng mặt trời xuất hiện ở nơi không ngờ, mang đến giải pháp táo bạo cho 2 vấn đề cùng lúc

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, một dự án đầy tham vọng tại Thung lũng Trung tâm California chứng kiến các tấm pin năng lượng mặt trời xuất hiện ở nơi không ngờ: Trên các kênh đào thay vì trên đất liền.

Dự án thí điểm trị giá 20 triệu USD, mang tên Project Nexus, đã biến một số đoạn kênh đào của Hệ thống Thủy lợi Turlock (TID) thành các nhà máy phát điện sạch.

Ý tưởng táo bạo này không chỉ tạo ra điện năng mà còn giúp hạn chế sự bốc hơi của nước trong kênh, giải quyết đồng thời hai thách thức lớn về năng lượng và tài nguyên nước, mở ra một hướng đi mới cho tương lai bền vững.

Project Nexus được khởi động vào đầu năm nay với 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên, một đoạn rộng 6 mét, đã hoàn thành vào tháng 3. Giai đoạn thứ hai, một mái che kênh đào rộng hơn nhiều, rộng 33 mét, đã hoàn thành và đi vào hoạt động vào cuối tháng 8.

Cùng nhau, 2 nhịp cầu tạo thành một nhà máy điện công suất 1,6 MW, hiện đang cung cấp điện trực tiếp vào lưới điện của TID. Hệ thống sử dụng các thiết kế mái che hơi khác nhau tại mỗi địa điểm để đánh giá hiệu quả của cấu trúc và chi phí, từ đó tối ưu hóa cho các dự án tương lai.

Đây là hệ thống pin năng lượng mặt trời trên kênh đào đầu tiên tại California và thứ hai tại Mỹ, sau một dự án tương tự ở Arizona.

Cận cảnh cây cầu được lợp bằng các tấm pin năng lượng mặt trời trên kênh đào thuộc Hệ thống Thủy lợi Turlock (TID), California, Mỹ. Ảnh: TID

Ý tưởng này đơn giản nhưng đầy tiềm năng: Các tấm quang năng được dựng trên các khung đỡ phía trên kênh đào, vừa tạo bóng mát để giảm bốc hơi nước, vừa sản xuất điện năng mà không cần chiếm dụng diện tích đất đai quý giá dành cho nông nghiệp.

Ngoài ra, các kỹ sư nhận thấy rằng các tấm pin năng lượng mặt trời trên mặt nước có xu hướng mát hơn so với trên đất liền, và những tấm pin mát hơn này có thể sản xuất nhiều điện hơn vì nhiệt độ cao thường làm giảm hiệu suất của tấm quang năng.

Hiệu ứng làm mát đó chỉ là một phần lợi ích. Bóng râm từ các tấm pin năng lượng mặt trời giúp giảm sự bốc hơi nước và hạn chế sự phát triển của tảo, từ đó giúp cải thiện chất lượng nước và giảm chi phí bảo trì cho các nhà vận hành kênh đào.

Hơn nữa, một nghiên cứu trên Nature cho biết, nếu toàn bộ 6.350 km kênh đào ở California được phủ bằng tấm quang năng, tiểu bang này có thể sản xuất đủ điện cho khoảng 2 triệu hộ gia đình và tiết kiệm lượng nước đủ cung cấp cho thêm 2 triệu hộ khác mỗi năm.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học California Merced (UC Merced), đang thu thập dữ liệu thời gian thực để đánh giá hiệu suất của hệ thống, bao gồm lượng điện sản xuất và lượng nước tiết kiệm được.

Công ty Solar AquaGrid, đơn vị lắp đặt hệ thống, cũng đang nỗ lực mở rộng ý tưởng này ra toàn bang và thậm chí ra quốc tế, với sự quan tâm từ các quốc gia như Tây Ban Nha, Romania, Brazil, Ukraine…

Dù đầy hứa hẹn, việc xây dựng tấm pin năng lượng mặt trời trên kênh đào không phải không có thách thức, ví dụ như chi phí xây dựng cao hơn so với các trang trại năng lượng mặt trời trên mặt đất liền do cần thêm thép và bê tông để làm khung đỡ.

Đối với các kênh đào rộng, việc lắp đặt có thể yêu cầu các trụ đỡ dưới nước, gây ảnh hưởng đến dòng chảy.

Tuy nhiên, Project Nexus đã chứng minh rằng lợi ích có thể vượt trội hơn những thách thức.

"Thực tế dự án có thể triển khai rất nhanh. Đến năm sau, bạn có thể có điện giá rẻ, và điều đó mang lại sự ổn định cho các khu vực tưới tiêu trong suốt 30 năm hoạt động của dự án", ông Ben Lepley, chuyên gia về hệ thống năng lượng mặt trời trên kênh đào và là người sáng lập công ty thiết kế xây dựng bền vững Tectonicus, cho biết.

Minh Đức (Theo ZME Science, Engineerine)