Các tấm pin mặt trời trên đồng ruộng giúp cải thiện điều kiện lao động nông nghiệp

Tại Jack’s Solar Garden ở Longmont, bang Colorado, các hàng tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt phía trên ruộng cây trồng, tạo nên những dải bóng râm liên tục, mang lại lợi ích đồng thời cho cây trồng và lao động nông nghiệp. Nguồn: Talitha Neesham-McTiernan.

Việc lắp đặt các tấm pin năng lượng mặt trời phía trên cây trồng nông nghiệp không chỉ cho phép sản xuất lương thực và năng lượng sạch trên cùng một đơn vị diện tích đất, mà theo một nghiên cứu mới sẽ được trình bày tại Hội nghị Thường niên AGU 2025 ở New Orleans, còn có thể cải thiện đáng kể chất lượng cuộc sống và điều kiện lao động của người làm nông. Các lợi ích do chính người lao động ghi nhận bao gồm được che chắn khỏi bức xạ mặt trời trực tiếp, nước uống được giữ mát lâu hơn và mức độ mệt mỏi giảm rõ rệt. Song song đó, các số liệu đo đạc vi khí hậu cho thấy hệ thống pin mặt trời có khả năng giúp trang trại tránh hoặc làm giảm các điều kiện tạo ra căng thẳng nhiệt nguy hiểm.

“Trong nhiều cuộc thảo luận về tính bền vững của hệ thống lương thực, chúng ta thường tập trung vào hiệu quả sử dụng tài nguyên, trong khi lại chưa thực sự chú ý đến người lao động nông nghiệp và sức khỏe thể chất của họ”, bà Talitha Neesham-McTiernan, nhà nghiên cứu về mối quan hệ con người - môi trường tại Đại học Arizona, đồng thời là trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết. Bà sẽ trình bày kết quả nghiên cứu này vào ngày 15 tháng 12 tại AGU25, sự kiện quy tụ hơn 20.000 nhà khoa học trao đổi về những phát hiện mới nhất trong lĩnh vực khoa học Trái Đất và không gian.

Một tập hợp lợi ích quan trọng nhưng thường bị bỏ qua

Các mô hình canh tác kết hợp điện mặt trời - nông nghiệp, thường được gọi là hệ thống “agrivoltaics”, sử dụng các tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt ở độ cao ngang hoặc cao hơn đầu người, bố trí xen kẽ giữa các hàng cây trồng nhằm cho phép ánh sáng mặt trời xuyên qua các khoảng trống. Ngoài việc nâng cao hiệu quả sử dụng đất, các hệ thống này còn mang lại nhiều lợi ích cho cây trồng, bao gồm giảm tổn thương do bức xạ mặt trời, hạn chế thất thoát nước do bốc hơi, và thậm chí giữ lại một phần nhiệt gần mặt đất trong các tháng lạnh, theo bà Neesham-McTiernan.

Trong bốn năm nghiên cứu thực địa tại các trang trại agrivoltaics, phần lớn diễn ra trong những mùa hè khắc nghiệt tại bang Arizona, Neesham-McTiernan nhận thấy một quy luật rõ ràng: cả các nhà nghiên cứu lẫn lao động nông nghiệp đều chủ động sắp xếp công việc trong khu vực có bóng râm của các tấm pin vào những thời điểm nóng nhất trong ngày.

“Đây là một thực hành diễn ra rất phổ biến trong các hệ thống này, nhưng hầu như chưa được đề cập trong các nghiên cứu khoa học”, bà cho biết. Điều này đặc biệt đáng chú ý khi lao động nông nghiệp có nguy cơ tử vong do các bệnh liên quan đến nhiệt cao gấp 35 lần so với lao động ngoài lĩnh vực nông nghiệp. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu tiếp tục làm gia tăng rủi ro này, bất kỳ giải pháp nào góp phần giảm căng thẳng nhiệt đều trở nên vô cùng quý giá.

Nhằm lấp đầy khoảng trống đó, Neesham-McTiernan và các đồng tác giả đã phỏng vấn bảy công nhân nông trại làm việc toàn thời gian tại Jack’s Solar Garden, một trang trại agrivoltaics quy mô nhỏ gần Longmont, bang Colorado, để so sánh trải nghiệm lao động của họ với các trang trại canh tác truyền thống.

Lợi ích được nhắc đến nhiều nhất - vượt trội so với các yếu tố khác - chính là bóng râm. Một lao động chia sẻ rằng họ khó có thể hình dung việc quay lại làm việc tại các trang trại truyền thống hoàn toàn phơi nắng; người này cho biết trước đây, cây trồng họ yêu thích nhất luôn là cà chua, đơn giản vì tán cây cao có thể tạo bóng mát tự nhiên.

“Khoảng 9 giờ sáng vào mùa hè là đã cảm giác như bị ‘nấu chín’ rồi”, Neesham-McTiernan  nói. “Chỉ cần giảm được tải nhiệt trực tiếp tác động lên cơ thể cũng đã tạo ra sự khác biệt rất lớn”.

Bóng râm cũng giúp duy trì nhiệt độ nước uống ở mức mát, theo phản ánh của người lao động - một lợi ích đặc biệt quan trọng bởi nước uống đóng vai trò then chốt trong việc phòng ngừa căng thẳng nhiệt. Neesham-McTiernan cho biết - theo lời một lao động mô tả - “Họ chỉ cần đặt chai nước dưới các tấm pin là nước có thể giữ mát suốt cả ngày, thay vì  uống nước mà cảm giác như đang uống trà nóng”.

Một lao động khác cho biết những lợi ích này giúp họ ít kiệt sức hơn vào cuối ngày làm việc, còn đủ năng lượng cho các hoạt động xã hội, đồng thời phục hồi nhanh hơn để tiếp tục lao động vào ngày hôm sau. Những người khác nhận định rằng chỉ cần biết luôn có bóng râm ở gần cũng đã giúp giảm đáng kể căng thẳng tâm lý trong quá trình làm việc.

Cần kết hợp cả trải nghiệm thực tế và số liệu đo đạc

Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành ghi nhận nhiệt độ không khí, tốc độ gió, độ ẩm và bức xạ mặt trời nhằm định lượng các chỉ số stress nhiệt, trong đó có nhiệt độ cầu ướt - cầu đen (Wet Bulb Globe Temperature, WBGT) - một chỉ số phổ biến dùng để xác định mức độ nguy hiểm của điều kiện lao động ngoài trời.

So với các trang trại canh tác ngoài đồng trống, hệ thống agrivoltaics cho thấy khả năng giảm WBGT tới 5,5°C (tương đương 10°F). Theo ước tính của Neesham-McTiernan, mức chênh lệch này có thể tạo ra sự khác biệt giữa việc buộc phải ngừng lao động hoàn toàn và chỉ cần tổ chức nghỉ giải lao theo giờ. “Khi sự khác biệt đó tích lũy qua từng ngày, từng mùa vụ, hay cả một đời làm công việc thu hoạch, thì tác động là vô cùng đáng kể”, bà nhấn mạnh.

Tuy vậy, các kết quả đo đạc không phải lúc nào cũng hoàn toàn trùng khớp với cảm nhận của người lao động; chẳng hạn, đôi khi hai bên không thống nhất về khu vực nào trong trang trại là nóng nhất tại các thời điểm khác nhau trong ngày. Dẫu vậy, theo Neesham-McTiernan, để hiểu đầy đủ bản chất của stress nhiệt, cần thiết phải kết hợp cả bằng chứng định lượng lẫn trải nghiệm thực tế của con người.

“Mọi lao động nông nghiệp đều đề cập đến một lợi ích khác là họ có thể tựa người vào các dầm đỡ của hệ thống pin, chỉ để giảm bớt áp lực lên cơ thể”, bà cho biết. “Nếu chỉ dựa vào các cảm biến đặt ngoài đồng, tôi sẽ không thể nhận ra điều đó, trong khi nó lại có ý nghĩa rất lớn đối với sự thoải mái trong lao động hằng ngày của họ”.

Neesham-McTiernan cho biết bà đang mở rộng nghiên cứu sang các khu vực khác nhằm đánh giá liệu những lợi ích này có còn phát huy hiệu quả trong những điều kiện sinh thái - khí hậu khác nhau hay không. Bà cũng kỳ vọng trong tương lai sẽ thu thập thêm dữ liệu sinh lý và sức khỏe ở mức độ chi tiết hơn, qua đó định lượng rõ ràng tác động của mô hình agrivoltaics lên cơ thể lao động nông nghiệp.

“Agrivoltaics không phải là giải pháp có thể áp dụng ở mọi nơi”, bà kết luận. “Không phải vùng nào cũng phù hợp để triển khai. Tuy nhiên, trước mối đe dọa ngày càng gia tăng của nắng nóng, chúng ta cần xây dựng một tập hợp đa dạng các giải pháp nhằm bảo vệ lao động nông nghiệp. Không có họ, chúng ta không thể tự đảm bảo an ninh lương thực. Việc bảo vệ người lao động và sức khỏe thể chất của họ cần được xem là ưu tiên hàng đầu của toàn xã hội”.

Huỳnh Thị Đan Anh theo Phys.org