Dùng năng lượng Mặt trời để tưới tiêu

Năm sinh viên thuộc chương trình "Kỹ sư tài năng" ngành điện năng (Khoa Điện - Điện tử, Đại học Bách khoa TP.HCM) gồm Lương Văn Liêm, Dương Thành Nhân, Nguyễn Đức Linh Rin, Lê Quốc Việt và Lê Đức Thiện Vương giành giải đặc biệt của cuộc thi Giải thưởng Holcim Prize 2012 với đề tài "Hệ thống tưới tiêu hoa màu sử dụng ánh sáng Mặt trời ở nông thôn tỉnh Ninh Thuận".

Đọc E-paper

Việt Nam là quốc gia có tiềm năng bức xạ vào loại nhất thế giới với tổng số giờ nắng và cường độ bức xạ nhiệt cao (trung bình 5KWh/m²/ngày). Số giờ nắng ở các tỉnh phía Nam khoảng 1.600-2.600 giờ/năm.

Khi bắt tay vào thực hiện dự án, mục đích của nhóm nhằm tận dụng nguồn năng lượng này giúp nông dân tiết kiệm chi phí và nâng cao năng suất cây trồng, thay thế lao động chân tay bằng cách áp dụng hệ thống tưới tiêu hoàn toàn tự động, sử dụng năng lượng Mặt trời để bơm nước làm giảm chi phí đầu tư.

Để có được những số liệu và điều kiện nghiên cứu, cả nhóm quyết định chọn địa bàn tỉnh Ninh Thuận, nơi có khí hậu khô hạn và nắng nóng vào loại nhất nước. Nông dân ở đây có nghề truyền thống trồng nho.

Với cách tưới tiêu thủ công (tưới nước ở khắp mặt đất có cây trồng), thông thường phải cần từ hai đến ba nhân công cho 1ha đất. Lượng nước dư thừa ở những nơi không cần thiết sẽ làm cỏ mọc nhiều hơn, hút bớt chất dinh dưỡng của cây làm tốn thêm chi phí diệt trừ cỏ.

Các thành viên của nhóm còn tham khảo phương pháp tưới tiêu nhỏ giọt hiện đại của Israel (chỉ tưới nước ở những nơi cần tưới, không tưới tràn lan cả mảnh đất) và đem áp dụng vào hệ thống.

Phương pháp này giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ, công tưới, phân bón và đặc biệt là tiết kiệm lượng nước tối đa, từ 60% đến 70% so với cách tưới tiêu thủ công truyền thống. Bên cạnh đó, hệ thống tự động sẽ giúp giảm nguồn chi phí nhân công vì chỉ cần một người mở van tưới.

Kết cấu của hệ thống này gồm các tấm pin Mặt trời để tạo điện năng. Bồn chứa nước, bộ điều khiển và các cảm biến mức nước, mô tơ bơm nước và hệ thống ống dẫn nước sử dụng loại ống phi 40 để dẫn nước từ máy bơm lên đến vườn cây, từ các gốc cây sẽ phân chi nhánh theo hàng với loại ống phi 25, tại mỗi gốc sẽ có van xả nước nhỏ đều từng giọt đủ tạo độ ẩm.

Khi nước được bơm vào bồn, cảm biến sẽ báo về bộ xử lý cho biết mức nước hiện có trong bồn. Khi có tín hiệu bồn cạn, điện năng trong ắc quy sẽ điều khiển bơm cho đến khi đầy rồi tự tắt. Bộ điều khiển sẽ tự động điều khiển mở đóng van tưới theo kế hoạch đã đặt.

Không chỉ có tác dụng tưới nước, hệ thống còn có chức năng bón phân cho cây rất đồng đều bằng cách lấy phân hóa học hòa tan trong nước rồi cho vào bình chứa bơm lên qua hệ thống dẫn nước đến từng gốc cây.

Cách làm này không chỉ giúp cây hấp thụ chất dinh dương một cách triệt để (phân hòa tan trong nước dễ hấp thụ hơn) mà còn giúp giảm chi phí nhân công và lượng phân không bị lãng phí.

Trưởng nhóm Lương Văn Liêm cho biết:

"Khi áp dụng vào thực tế, chi phí dự tính cho mỗi hệ thống tưới tiêu hoa màu sử dụng ánh sáng mặt trời là khoảng 100 triệu đồng. Còn nếu không sử dụng năng lượng mặt trời thì chi phí khoảng 50 đến 60 triệu đồng.Thoạt nghe có vẻ nhiều thật, nhưng khi năng suất cây trồng được nâng cao, số vốn đầu tư đó sẽ nhanh chóng được hoàn lại chỉ sau một vài mùa vụ”.

Số tiền tương đối lớn ấy lúc đầu ít nhiều cũng khiến nhóm có phần e ngại vì sợ sẽ khó thuyết phục nông dân áp dụng hệ thống.

Tuy nhiên, khi tiến hành khảo sát thực tế và tìm hiểu nhiều địa phương ở các tỉnh-thành, nhóm rất vui khi ý tưởng của mình được đón nhận nồng nhiệt. Ban đầu đề tài này chỉ được nhóm áp dụng trên việc trồng nho ở Ninh Thuận với những đặc tính thổ nhưỡng và khí hậu đặc thù.

Tuy nhiên, nhận thấy hiệu quả và với tính khả thi rất cao của hệ thống, cả nhóm quyết định nhân rộng mô hình. Trong thời gian tới, dự án sẽ được hoàn thiện để chuyển giao áp dụng vào thực tế tại Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây Ninh, Bình Dương, Bình Phước, Đồng Nai...