Một chương trình thí điểm đang triển khai lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời phía trên các kênh dẫn nước tưới tiêu để sản xuất điện. Một lợi ích đi kèm là lớp che phủ này giúp ngăn chặn tình trạng nước bốc hơi
Một địa điểm thử nghiệm tại Turlock, California. Các nhà nghiên cứu ước tính rằng việc lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời che phủ hệ thống kênh dẫn nước lộ thiên của bang có thể tạo ra công suất 13 gigawatt và tiết kiệm 63 tỷ gallon nước mỗi nămTại California, một mạng lưới kênh đào trải dài 4.000 dặm uốn lượn qua các vườn cây có múi và các cánh đồng trồng cây lấy hạt, cung cấp nước tưới tiêu và nước sinh hoạt cho các hộ gia đình cũng như trang trại trên toàn tiểu bang.
Hệ thống kênh đào này đóng vai trò thiết yếu tại một khu vực đang ngày càng trở nên khô hạn của đất nước. Tuy nhiên, sẽ ra sao nếu chúng có thể giúp đáp ứng một nhu cầu cấp thiết khác: năng lượng tái tạo?
Để thử nghiệm ý tưởng này, các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp tư nhân và một đơn vị cung cấp dịch vụ công tại Thung lũng Trung tâm (Central Valley) đang lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời bên trên những tuyến đường dẫn nước nhân tạo này.
Chương trình thí điểm mang tên Dự án Nexus đang thử nghiệm các hệ thống mái che bằng pin năng lượng mặt trời. Theo các nhà nghiên cứu, hệ thống này có khả năng tạo ra công suất điện lên tới hàng gigawatt và tiết kiệm hàng tỷ gallon nước nhờ tạo bóng râm giúp làm chậm quá trình bốc hơi. Các nhà nghiên cứu cho rằng nếu được triển khai trên quy mô lớn, dự án có thể tạo ra bước ngoặt quan trọng, giúp tiểu bang đạt được các mục tiêu đầy tham vọng về khí hậu và đa dạng sinh học.
California đặt mục tiêu sản xuất 60% lượng điện năng từ các nguồn tái tạo vào năm 2030 và chuyển sang sử dụng hoàn toàn năng lượng không phát thải carbon vào năm 2045. Tiểu bang cũng đặt mục tiêu bảo tồn 30% diện tích đất trống vào năm 2030. Việc lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời phía trên kênh đào – thay vì sử dụng đất chưa phát triển hoặc cạnh tranh quỹ đất với ngành nông nghiệp – có thể mang lại lợi ích kép. Dự án này bắt nguồn từ một nghiên cứu năm 2021 của các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Merced, nhằm đánh giá tính khả thi của việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời trên toàn bộ mạng lưới kênh đào của California.
Mô hình mô phỏng này đã tính toán tác động của việc phủ kín toàn bộ 4.000 dặm kênh đào hở chính của tiểu bang bằng các tấm pin năng lượng mặt trời. Các nhà nghiên cứu dự báo rằng việc triển khai này có thể tạo ra khoảng 13 gigawatt điện mặt trời (tương đương khoảng một nửa công suất điện mặt trời mới cần thiết để đạt được các mục tiêu năng lượng của California) và tiết kiệm 63 tỷ gallon nước mỗi năm (lượng nước đủ cung cấp cho 2 triệu người hoặc tưới tiêu cho 50.000 mẫu Anh đất nông nghiệp).
Brandi McKuin, nhà khoa học dự án tại U.C. Merced và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: sự đa dạng về hình dáng, điều kiện và vị trí của các kênh dẫn nước khiến cho các kết quả dự báo tối đa trong nghiên cứu gần như không thể đạt được trên thực tế. Ngoài ra, chi phí thực hiện cũng sẽ cao hơn so với việc xây dựng các trang trại điện mặt trời trên đất liền. "Việc cho rằng chúng ta sẽ phủ kín toàn bộ 4.000 dặm kênh dẫn nước của California bằng hệ thống điện mặt trời có lẽ là điều không thực tế," bà nhận định. Tuy nhiên, các mô hình tính toán cho thấy việc lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên dù chỉ một phần các tuyến đường dẫn nước này cũng có thể mang lại đóng góp đáng kể cho hoạt động sản xuất năng lượng và bảo tồn nguồn nước.
Nghiên cứu này đã thu hút sự chú ý của dư luận toàn cầu; ngay sau khi công bố, chính quyền bang California đã liên hệ với Tiến sĩ McKuin để đặt câu hỏi: Liệu bà có thể chứng minh tính khả thi của ý tưởng này không?
Vào năm tiếp theo, với nguồn ngân sách 20 triệu đô la từ tiểu bang cùng nhiệm vụ kiểm chứng các dự báo của mình, Tiến sĩ McKuin và các cộng sự đã chọn được một địa điểm tại hành lang nông nghiệp phía nam Modesto. Họ cũng tìm được đối tác là Turlock Irrigation District – đơn vị vận hành kênh dẫn nước lâu đời nhất tiểu bang với lịch sử hoạt động 139 năm. Đây là một đơn vị dịch vụ công ích thuộc sở hữu cộng đồng, hiện đang quản lý hệ thống kênh dẫn nước dài 250 dặm và cung cấp điện cho 240.000 người dân.
Tại đây, các đối tác của Dự án Nexus — bao gồm cơ quan quản lý thủy lợi, Đại học California tại Merced (U.C. Merced) và công ty phát triển Solar AquaGrid — đã thử nghiệm các thiết kế và cuối cùng xây dựng hệ thống khung thép bên trên hai con kênh: một kênh hẹp chỉ bằng bề ngang con hẻm và một kênh lớn hơn có chiều rộng tương đương đường cao tốc tám làn xe. Tổng diện tích của các hệ thống này tương đương khoảng một sân bóng rưỡi, tạo ra công suất điện kết hợp là 1,6 megawatt. Họ lắp đặt các tấm pin hướng về phía nam và phía tây, đồng thời thử nghiệm hệ thống ray trượt cho phép công nhân di chuyển các tấm pin sang một bên để tiếp cận lòng kênh bên dưới; tất cả nhằm chứng minh tính khả thi của mô hình này đối với vô số loại kênh rạch chằng chịt khắp California và các khu vực khác.
Sau khi thu thập dữ liệu trong suốt một mùa tưới tiêu, Tiến sĩ McKuin cho biết kết quả ban đầu từ Dự án Nexus rất khả quan. Các số liệu sơ bộ từ hệ thống cảm biến đặt trong kênh cho thấy bóng râm từ các tấm pin năng lượng mặt trời đã giúp giảm tới 70% lượng nước bốc hơi. Các tấm pin này cũng hạn chế quá trình quang hợp, qua đó giảm tới 85% sự phát triển của cỏ dại thủy sinh và tảo.
Việc lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời che phủ kênh dẫn nước không phải là ý tưởng hoàn toàn mới. Hai dự án tương tự đã được hoàn thành từ hơn một thập kỷ trước tại bang Gujarat, miền tây Ấn Độ. Ngoài ra, dọc theo tuyến đường cao tốc I-10 ở phía nam thành phố Phoenix, Cộng đồng người bản địa Gila River (Gila River Indian Community) cũng đã triển khai một dự án vào năm 2024.
Dự án Sông Gila cuối cùng đã tạo ra 1,5 megawatt điện, vượt 25% so với ước tính; nguyên nhân có thể là do hiệu ứng làm mát của nước giúp các tấm pin năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả hơn. Ông David DeJong, giám đốc dự án thủy lợi, cho biết nhiệt độ nước đã giảm đúng một độ khi chảy qua đoạn kênh có mái che dài 3.500 feet (khoảng 1.067 mét) và không xuất hiện tình trạng tảo phát triển. Ông dự báo sẽ có một "sự thay đổi mang tính bước ngoặt" tại khu vực miền Tây nếu công nghệ này được áp dụng rộng rãi. Mặc dù kết quả ban đầu rất hứa hẹn, Tiến sĩ McKuin cho rằng cần có thêm nghiên cứu trước khi triển khai mô hình này trên quy mô lớn hơn. Bà nhận định: "Còn quá sớm để khẳng định tính khả thi về mặt kinh tế của dự án này".
Ông Josh Weimer, giám đốc phụ trách đối ngoại của Khu Thủy lợi Turlock, cho biết một báo cáo mới từ Đại học California, Merced (dự kiến công bố trong vài tháng tới) sẽ đóng vai trò "then chốt" trong việc quyết định liệu khu vực này có đầu tư thêm các dự án kênh dẫn nước kết hợp điện mặt trời hay không. Theo ông Weimer, việc lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời phía trên kênh dẫn nước tốn kém hơn so với lắp đặt trên những vùng đất sa mạc trống trải; do đó, để các khu vực như Turlock áp dụng công nghệ này, chi phí xây dựng cần được bù đắp bởi tổng giá trị từ lượng nước tiết kiệm được, chi phí đất đai không phải bỏ ra và việc giảm bớt công tác bảo trì, xử lý cỏ dại dưới nước.
Sở Tài nguyên Nước California cho biết họ đang theo dõi sát sao quá trình xem xét triển khai các kênh dẫn nước có lắp đặt hệ thống điện mặt trời (solar canals) cho một số đoạn thuộc Dự án Nước Tiểu bang (State Water Project) – một mạng lưới kênh rạch và cơ sở hạ tầng quy mô lớn cung cấp nước cho 27 triệu người. Trong một tuyên bố bằng văn bản, ông Andrew Schwarz – quản lý phụ trách các hoạt động ứng phó biến đổi khí hậu của cơ quan này – nhận định rằng dữ liệu thu được từ Dự án Nexus sẽ đóng vai trò "thiết yếu" trong việc đánh giá hiệu quả thực tế của mô hình kênh dẫn nước kết hợp điện mặt trời.
Ông Roger Bales – Giáo sư danh dự ngành Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường tại Đại học California, Merced, người đã tham gia Dự án Nexus ngay từ những ngày đầu – khẳng định công nghệ này "hoàn toàn" sẵn sàng để triển khai trên quy mô lớn. Mục tiêu hiện tại của ông là xây dựng được 100 dặm (khoảng 160 km) kênh dẫn nước kiểu này đầu tiên.
Nhìn về tương lai, ông tin rằng các kênh dẫn nước kết hợp điện mặt trời tại California hoàn toàn có khả năng tạo ra công suất lên tới một gigawatt trong thập kỷ tới. "Chúng ta cần hoàn thành 100 dặm đầu tiên, và sau đó mô hình này có thể sẽ phát triển mạnh mẽ," ông nói.
Theo ông Jordan Harris – Giám đốc điều hành của Solar AquaGrid, chìa khóa nằm ở việc xác định các cơ hội triển khai thuận lợi và dễ thực hiện nhất (những "quả chín thấp" – low-hanging fruit); chẳng hạn như tìm kiếm các địa điểm tại California nơi kênh dẫn nước nằm gần các khu vực có nhu cầu sử dụng điện tại chỗ. Đó có thể là trạm bơm nước, trạm sạc xe điện dọc đường cao tốc, hoặc bất kỳ vị trí nào mà lưới điện địa phương có thể tiếp nhận nguồn điện mới mà không cần phải xây dựng thêm các đường dây truyền tải điện.
Tin ngắn: Phòng Thông tin KTTV phục vụ cộng đồng
Nguồn: https://www.nytimes.com/2026/06/22/climate/california-canals-solar-panels-water-nexus.html