Phát triển năng lượng tái tạo trong ngành nông nghiệp

1. Tầm Quan Trọng Của Năng Lượng Tái Tạo trong Nông Nghiệp

Ngành nông nghiệp đang đứng trước những thách thức to lớn do biến đổi khí hậu gây ra như thiếu nước kéo dài, hạn hán, xâm nhập mặn, thay đổi khí hậu các mùa… diễn ra trên phạm vi toàn cầu làm thay đổi các kinh nghiệm nông nghiệp đã có từ hàng ngàn năm qua. Đây cũng là ngành sử dụng một lượng lớn năng lượng, từ nhiên liệu hóa thạch như xăng, dầu diesel, và khí đốt hóa lỏng (LPG) cho đến điện năng phục vụ cho các hoạt động như vận hành máy móc, hệ thống tưới tiêu, chiếu sáng và bảo quản nông sản.

Việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong lĩnh vực nông nghiệp không chỉ gây ra lượng lớn khí nhà kính, tác động vào hiện tượng biến đổi khí hậu, mà còn tạo ra ô nhiễm không khí và ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường sống và sức khỏe con người. Các loại khí thải như ôxít nitơ, điôxít lưu huỳnh, các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và kim loại nặng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch tăng nguy cơ gây ô nhiễm không khí, sương mù và mưa axít, ảnh hưởng xấu đến môi trường tự nhiên, đặc biệt là nguồn nước và đa dạng sinh học.

Một nghiên cứu cho thấy ô nhiễm không khí do nhiên liệu hóa thạch từ các hoạt động nông nghiệp và sản xuất điện đã dẫn đến hơn 8,7 triệu ca tử vong sớm trên toàn thế giới, làm nổi bật tầm quan trọng của vấn đề này đối với sức khỏe con người. Điều này cho thấy, việc đốt nhiên liệu hóa thạch trực tiếp từ trồng trọt và nhiệt điện không chỉ có hậu quả xấu đối với môi trường mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người, đặc biệt ở những khu vực có mức ô nhiễm cao. Do vậy, nông nghiệp trở thành một lĩnh vực có tiềm năng lớn cho việc áp dụng năng lượng tái tạo và đồng thời đóng góp vào các mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực năng lượng điện truyền thống.

Tại Việt Nam, ngành nông nghiệp giữ một vị trí quan trọng trong nền kinh tế với tỷ trọng đóng góp vào GDP lên tới 15,32% vào năm 2023. Theo dự kiến, nhu cầu năng lượng cho sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam sẽ tăng trưởng khoảng 4-5%/năm trong giai đoạn 2021-2030. Với tốc độ phát triển này, các thống kê cho thấy tỷ lệ phát thải khí nhà kính của Việt Nam từ năng lượng chiếm 65.8% vào năm 2020 và dự kiến sẽ tăng lên đến 73.1% vào năm 2030, điều này đặt ra các thách thức trong hiện thực hoá các mục tiêu giảm phát thải hướng đến không phát thải ròng.

Trong tình hình hiện nay, việc tìm kiếm và chuyển đổi sang các nguồn năng lượng thay thế bền vững và hiệu quả trở thành một nhu cầu cấp bách, không chỉ để bảo vệ môi trường mà còn để đảm bảo sức khỏe và phát triển bền vững cho các thế hệ tương lai. Đặc biệt trong ngành nông nghiệp, lĩnh vực không chỉ có mối quan hệ trực tiếp đối với nhiên liệu hoá thạch mà còn có tác động phản ứng dây chuyền đối với các lĩnh vực công nghiệp khác, những ngành được biết đến như là tác nhân tàn phá môi trường hàng đầu.

2. Cơ hội phát triển năng lượng tái tạo trong nông nghiệp

Mặc dù còn nhiều thách thức, việc ứng dụng năng lượng tái tạo trong nông nghiệp vẫn hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích về lâu dài, từ việc giảm chi phí năng lượng, bảo vệ môi trường, đến việc tăng cường bền vững cho ngành nông nghiệp. Việc phát triển năng lượng tái tạo trong ngành nông nghiệp có nhiều cơ hội mở rộng trong thời gian gần đây do các điều kiện thuận lợi có thể kể đến như:

2.1. Sự phát triển của khoa học công nghệ và các dạng năng lượng mới

• Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng trong nông nghiệp thông qua các hệ thống pin mặt trời để cung cấp điện cho các trang trại, hệ thống tưới tiêu, sưởi ấm cho nhà kính và sấy khô nông sản. Bên cạnh đó, bảng pin mặt trời cũng có thể được sử dụng để bơm nước, giúp các trang trại tối ưu về chi phí, tăng cường hiệu quả sử dụng các nguồn lực, từ đó nâng cao năng suất vật nuôi, cây trồng.

• Năng lượng gió

Turbine gió có thể được cài đặt tại các khu vực nông trại với điều kiện gió phù hợp để sản xuất điện. Năng lượng này có thể dùng để chạy máy móc, bơm nước, và các thiết bị điện khác trong nông trại. Ở quy mô nhỏ, các turbine gió có thể hỗ trợ giảm bớt sự phụ thuộc vào mạng lưới điện quốc gia và giảm chi phí hoạt động.

• Năng lượng sinh khối

Sinh khối từ các nguồn như phế phẩm nông nghiệp, chất thải động vật, và cây trồng năng lượng có thể được chuyển đổi thành nhiên liệu (như biogas hoặc pellet sinh khối) để sưởi ấm, nấu ăn, hoặc sản xuất điện. Công nghệ sinh khối không chỉ giúp giảm lượng chất thải mà còn cung cấp một nguồn năng lượng tái tạo hiệu quả cho nông trại. Ưu điểm nổi bật nhất của các giải pháp năng lượng sinh khối là có thể tận dụng và tái chế các chất thải nông nghiệp, góp phần tăng thêm thu nhập và giảm phát thải nhà kính.

• Các nhà máy thủy điện nhỏ

Các dự án thủy điện nhỏ có thể được phát triển trên các dòng sông nhỏ hoặc suối không gây ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh. Chúng có thể cung cấp điện cho các cộng đồng nông thôn và nông trại ở khu vực không có mạng lưới điện hoặc như một nguồn điện dự phòng. Ưu điểm lớn nhất của chúng là tính ổn định trong khi không phát thải khí nhà kính, góp phần điều tiết thủy lợi. Bên cạnh đó, các nhà máy thủy điện nhỏ còn giúp phát triển kinh tế địa phương thông qua du lịch và nghề cá.

2.2. Các điều kiện tự nhiên thuận lợi

Việt Nam là quốc gia có nhiều ưu thế trong phát triển năng lượng tái tạo đến từ sự đa dạng về vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên và khí hậu. Nằm trong khu vực có bức xạ mặt trời cao, đặc biệt các khu vực như Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Duyên hải Nam Trung Bộ có mức bức xạ mặt trời từ 4.5 đến 5.5 kWh/m²/ngày, rất thuận lợi cho việc phát triển điện mặt trời.

Tiềm năng điện gió ở Việt Nam cũng rất đáng chú ý, nhờ vào vị trí địa lý có bờ biển dài trên 3000km với vùng lãnh hải rộng lớn và khí hậu nhiệt đới gió mùa. Đồng thời, Các khu vực ven biển miền Trung và Nam Bộ có tốc độ gió trung bình cao, đặc biệt là vào mùa gió mùa Tây Nam (từ tháng 4 đến tháng 9), là điều kiện lý tưởng cho việc phát triển các trang trại gió. Theo kết quả khảo sát của chương trình đánh giá về năng lượng cho Châu Á của Ngân hàng Thế giới (WB), Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất khu vực Đông Nam Á với tổng tiềm năng điện gió ước đạt 513.360 MW, lớn gấp 200 lần công suất của nhà máy thuỷ điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện Việt Nam năm 2020.

Năng lượng sinh khối cũng đang là nguồn năng lượng lớn chiếm đến 15% tổng năng lượng tiêu thụ toàn cầu. Ở các nước đang phát triển, tỉ trọng còn ở mức 35-45% tổng cung cấp nguồn năng lượng. Năng lượng sinh khối ở Việt Nam chủ yếu bao gồm rơm rạ, củi đốt, ngô tạp, trấu và bã mía. Tổng tiềm năng của năng lượng sinh khối khoảng 104,4 triệu tấn, tương ứng khoảng 1346 PJ, phân bổ cụ thể: Rơm rạ (32,1%), củi đốt (30,3%), ngô tạp (18,5%), trấu (6,6%) và bã mía (4,0%). Ngoài ra, tài nguyên sinh khối khác như: rác mía (2,8%), thân sắn (2,6%), vỏ lạc (0,2%), vỏ dừa (0,1%) và cà phê trấu (0,5%). Việt Nam có tiềm năng lớn để phát triển năng lượng sinh khối do nguồn tài nguyên rừng, nông nghiệp và thủy sản phong phú.

Tiềm năng thủy điện nhỏ tại Việt Nam cũng là một phần quan trọng trong cơ cấu năng lượng tái tạo của đất nước, đặc biệt là tại các khu vực miền núi phía Bắc và Trung Bộ. Theo đánh giá, tiềm năng thủy điện nhỏ của Việt Nam vào khoảng 4.000MW, trong đó loại nguồn có công suất từ 100kW-30MW chiếm 93- 95%, còn loại nguồn có công suất dưới 100kW chỉ chiếm 5 – 7%, với tổng công suất trên 200MW. Như vậy, tiềm năng phát triển thủy điện nhỏ tại nước ta là rất lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho các hoạt động cung cấp năng lượng sạch, điều hòa nguồn nước tưới tiêu trong các hoạt động nông nghiệp xung quanh.

2.3. Sự quan tâm đầu tư và chính sách hỗ trợ từ phía chính phủ

Sự quan tâm đầu tư và chính sách hỗ trợ từ phía chính phủ đối với phát triển năng lượng tái tạo trong nông nghiệp đang ngày càng trở nên quan trọng, nhất là trong bối cảnh toàn cầu hóa và cần thiết phải ứng phó với biến đổi khí hậu. Một số hướng quan tâm chính và chính sách hỗ trợ cho phát triển năng lượng tái tạo có thể kể tới như ban hành các chính sách ưu đãi tài chính và thuế, hỗ trợ kỹ thuật và đào tạo nâng cao năng lực…

Tại Việt Nam, các cơ quan quản lý nhà nước đã nhận thức rõ tầm quan trọng của năng lượng tái tạo đối với nền kinh tế, từ đó đã có nhiều chủ trương, chính sách chú trọng phát triển năng lượng tái tạo. Ví dụ nổi bật nhất như ngày 6/4/2020, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Quyết định số 13/2020/QĐ-TTg về cơ chế khuyến khích phát triển điện mặt trời tại Việt Nam. Đây là cột mốc quan trọng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, mở ra cơ hội cho thị trường điện sạch tại Việt Nam và giúp người dân, doanh nghiệp yên tâm khi lắp điện mặt trời. Đây cũng là cơ sở ban đầu cho việc sử dụng các dạng năng lượng tái tạo bền vững khác

2.4. Cơ hội nhận được các lợi ích kép khi phát triển năng lượng tái tạo

Ứng dụng năng lượng tái tạo giúp thúc đẩy phát triển kinh tế nông nghiệp thông qua các cơ hội việc làm mới của chuỗi giá trị ngành và thu hút đầu tư bên ngoài vào khu vực nông thôn. Các đóng góp của năng lượng tái tạo vào lĩnh vực nông nghiệp về mặt tổng thể sẽ dẫn đến giảm chi phí sản xuất sản phẩm nông sản và gia tăng giá trị của ngành.

Cụ thể, trong phạm vi của việc kết hợp sản xuất nông nghiệp và điện mặt trời, nếu kết hợp với sản xuất nông nghiệp công nghệ cao sẽ tạo ra lợi ích kép. Với diện tích đất bình quân 1,2 ha có thể đầu tư 1 MWp trên nhà kính hoặc mái nhà trang trại để làm nông nghiệp bên dưới như trồng nấm, trồng rau hoặc các loại cây phù hợp, nuôi bò cao sản, gà, heo, dế… Hệ thống pin mặt trời sẽ tạo bóng râm giúp giảm bức xạ mặt trời, giảm tốc độ bốc hơi nước và tiết kiệm được khoảng 14-29% nước tưới cho cây trồng. Do đó, hệ thống pin mặt trời rất thích hợp đối với nhiều loại cây ưa ánh nắng tán xạ.

So với việc kết hợp nông nghiệp với khai thác năng lượng mặt trời, khai thác năng lượng điện gió có lợi hơn về diện tích khai thác. Sau khi đã lắp các tuabin thì khu vực lắp đặt điện gió vẫn có thể được sử dụng cho các hoạt động nông nghiệp, canh tác. Tuabin gió có thể xây dựng trên nông trại, vì thế đây là một điều kiện thuận lợi về kinh tế cho các vùng nông thôn. Tuabin gió chỉ chiếm một phần nhỏ của đất trồng nên người nông dân và chủ trại hoàn toàn có thể tiếp tục các công việc trên đất trong khi không làm ảnh hưởng quá lớn đến quá trình canh tác.

Bên cạnh đó, việc kết hợp giữa nông nghiệp và khai thác năng lượng sinh khối là một sự bổ trợ mang lại những lợi ích cộng sinh, tận dụng các sản phẩm nông nghiệp làm ra năng lượng và quay trở lại phục vụ lợi ích nông nghiệp. Với mô hình thủy điện nhỏ, lợi ích nằm trong việc có thể hay thế các nguồn năng lượng được sản xuất từ các nguyên nhiên liệu hóa thạch, tạo ra những thuận lợi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp và các lĩnh vực khác trong cùng khu vực.

3. Thách thức Rào cản và vấn đề cần giải quyết trong phát triển năng lượng tái tạo

Phát triển năng lượng tái tạo trong ngành nông nghiệp đóng một vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu phát triển bền vững và xu hướng phát triển hiện nay. Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi các công nghệ năng lượng tái tạo trong khu vực nông nghiệp gặp phải nhiều rào cản và vấn đề cần giải quyết. Các yếu tố này được đánh giá dưới 2 góc nhìn về yếu tố nội sinh & ngoại sinh như được trình bày dưới đây.

3.1. Các yếu tố ngoại sinh

Trước tiên, yếu tố kỹ thuật với năng lượng tái tạo phục vụ trong môi trường nông nghiệp là yếu tố cần cân nhắc. Một trong những thách thức kỹ thuật đối với việc triển khai năng lượng tái tạo trong nông nghiệp là tính không ổn định của nguồn năng lượng và nhu cầu lắp đặt công nghệ phức tạp. Ví dụ, tấm pin mặt trời và tuabin gió phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và địa lý, có thể không phù hợp với một số khu vực nông thôn có điều kiện khí hậu không ổn định. Ngoài ra, hiệu suất của tấm pin mặt trời theo công nghệ hiện nay có thể giảm đáng kể trong điều kiện thời tiết mây mù, bụi bẩn hoặc nhiệt độ hoạt động, làm ảnh hưởng đến việc cung cấp năng lượng liên tục cho các hoạt động nông nghiệp.

Bên cạnh đó, tại Việt Nam, chính sách hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo đã được xây dựng, tuy nhiên đang ở giai đoạn sơ khai và dần được cải thiện, mở rộng. Thách thức dưới góc nhìn chính sách đối với việc phát triển năng lượng tái tạo trong ngành nông nghiệp chủ yếu nằm ở sự thiếu hợp nhất và ổn định trong quy định. Mặc dù có sự hỗ trợ từ chính phủ qua các chính sách và ưu đãi tài chính, nhưng sự thiếu rõ ràng và thường xuyên thay đổi trong chính sách làm cho các nhà đầu tư và người nông dân e ngại. Việc thiết lập một khung chính sách ổn định, dài hạn cùng với việc đơn giản hóa quy trình thực hiện và cấp phép là cần thiết để khuyến khích đầu tư vào năng lượng tái tạo và giúp ngành nông nghiệp Việt Nam phát triển bền vững hơn.

3.2. Các yếu tố nội sinh tại các đơn vị nông nghiệp

Dưới góc độ nội tại của các doanh nghiệp / hộ gia đình nông nghiệp, chi phí ban đầu cao là một rào cản lớn trong việc áp dụng năng lượng tái tạo. Mặc dù giá của các công nghệ như pin mặt trời và tuabin gió đã giảm trong những năm gần đây, nhưng vẫn còn tương đối cao đối với người nông dân ở khu vực nông thôn. Hiện tại chi phí sản xuất điện từ năng lượng tái tạo ở Việt Nam vẫn còn cao do công nghệ sản xuất chưa theo kịp tốc độ đổi mới công nghệ trên thế giới. Bên cạnh đó, hầu hết máy móc, thiết bị phục vụ cho các dự án về năng lượng tái tạo đều phải nhập khẩu từ nước ngoài, chi phí vận chuyển chiếm từ 10 – 15% giá trị làm cho giá thành đầu tư cao.

Bên cạnh đó, việc thiếu hụt kiến thức và kỹ năng về năng lượng tái tạo trở thành một thách thức đáng kể. Phần lớn nông dân và các doanh nghiệp trong lĩnh vực nông nghiệp chưa hiểu rõ về những lợi ích cũng như cách thức triển khai hiệu quả các công nghệ năng lượng tái tạo vào sản xuất. Theo một khảo sát được tiến hành năm 2021, chỉ có khoảng 20% nông dân trên thế giới được hỏi có kiến thức về các phương pháp sử dụng năng lượng tái tạo và biết cách ứng dụng chúng vào quá trình kinh doanh nông nghiệp, con số tại Việt Nam có thể được suy luận không mấy khả quan hơn.

Nông nghiệp – ngành nghề truyền thống – nơi sở hữu hệ thống hơ sở hạ tầng lạc hậu cũng là một rào cản lớn. Nhiều khu vực nông thôn thiếu đường truyền điện đáng tin cậy và hạ tầng hỗ trợ cần thiết để triển khai các hệ thống năng lượng tái tạo. Ngoài ra, sự thiếu vắng của mạng lưới điện thông minh (smartgrid) có khả năng tích hợp năng lượng tái tạo vào hệ thống điện chính thống là một thách thức đối với việc quản lý và phân phối năng lượng hiệu quả.

Rào cản và vấn đề trong việc phát triển năng lượng tái tạo trong ngành nông nghiệp đòi hỏi sự chú ý và hợp tác từ nhiều bên, bao gồm chính phủ, ngành công nghiệp, và cộng đồng nông dân. Để giải quyết những thách thức này, cần có các chính sách hỗ trợ mạnh mẽ, đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, cũng như chương trình đào tạo để nâng cao kiến thức và kỹ năng cho người nông dân. Hơn nữa, việc nâng cấp cơ sở hạ tầng và tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng các giải pháp công nghệ năng lượng tái tạo như đề cập tại phần V của bài viết này sẽ là chìa khóa để đảm bảo tương lai bền vững cho ngành nông nghiệp.

4. Một số câu chuyện phát triển năng lượng tái tạo thành công mang lại hiệu quả lớn

Vượt qua các rào cản và tận dụng các ưu thế nhằm phát triển năng lượng tái tạo đã mang lại nhiều kết quả khả quan trong lĩnh vực này. Một ví dụ điển hình về ứng dụng năng lượng tái tạo trong nông nghiệp là dự án của “Sundrop Farms” tại Australia. Dự án này khai thác năng lượng mặt trời để cung cấp nước ngọt và năng lượng cho việc trồng trọt trong nhà kính trên diện tích 20 hecta trong điều kiện khí hậu khắc nghiệt của sa mạc. Sundrop Farms sử dụng một hệ thống gồm hàng ngàn gương phản chiếu để tập trung ánh sáng mặt trời vào một tháp nhiệt, tạo ra hơi nước từ biển, qua đó làm mát và tưới tiêu cho cây trồng cũng như tạo ra điện.

Cụ thể, dự án có khả năng sản xuất 17.000 tấn rau quả mỗi năm, đáp ứng nhu cầu cho khoảng 10% thị trường rau quả của Australia mà không cần sử dụng nguồn nước ngọt, đất đai nông nghiệp truyền thống hay các nguồn năng lượng hóa thạch. Điều này không chỉ giảm bớt áp lực lên nguồn nước ngọt khan hiếm mà còn giảm thiểu phát thải carbon, góp phần vào mục tiêu phát triển năng lượng bền vững.

Tại Việt Nam, Trạm năng lượng mặt trời Trung Nam ở tỉnh Ninh Thuận, với công suất lắp đặt là 450 MW, đã trở thành một trong những trạm năng lượng mặt trời lớn nhất Đông Nam Á. Dự án này không chỉ góp phần giảm thiểu lượng khí thải CO2 hàng năm mà còn đóng góp vào việc tạo ra hàng nghìn việc làm trong khu vực. Một dự án khác là Trạm năng lượng gió Bạc Liêu ở miền Nam, với tổng công suất lắp đặt đạt 99,2 MW, đã góp phần nâng cao năng lực sản xuất điện từ gió của Việt Nam và là bước tiến quan trọng trong việc thực hiện cam kết giảm thiểu biến đổi khí hậu của quốc gia. Những dự án như vậy minh chứng cho cam kết của Việt Nam trong việc chuyển đổi năng lượng và phát triển bền vững, đồng thời cũng mở ra cơ hội cho các nhà đầu tư trong và ngoài nước trong lĩnh vực năng lượng tái tạo.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gây ra các ảnh hưởng lớn cho các ngành nói chung và nông nghiệp nói riêng, việc phát triển năng lượng tái tạo không chỉ là lựa chọn mà còn là nhu cầu cấp thiết để đảm bảo một tương lai bền vững. Các dự án như Sundrop Farms ở Australia hay Trạm năng lượng mặt trời Trung Nam và Trạm năng lượng gió Bạc Liêu tại Việt Nam không chỉ minh chứng cho khả năng thay thế các nguồn năng lượng truyền thống bằng năng lượng tái tạo, mà còn góp phần giảm thiểu phát thải khí nhà kính, chống biến đổi khí hậu và tạo ra cơ hội việc làm mới.

Để tiếp tục đà phát triển này, cần có sự hỗ trợ từ chính sách, đầu tư và đổi mới công nghệ, nhấn mạnh vai trò quan trọng của năng lượng tái tạo trong việc bảo vệ môi trường và thúc đẩy phát triển kinh tế bền vững. Trong đà phát triển chung, các doanh nghiệp cũng cần nghiên cứu thông tin và bắt tay vào tìm hiểu, hoàn thiện hoạt động theo hướng phát triển bền vững để không bị bỏ lại trong cuộc chơi này.

Reference:
FPT Digital, 2024 – Phát triển năng lượng tái tạo trong ngành nông nghiệp