Biến đổi khí hậu đang tác động sâu rộng đến ngành trồng nho và sản xuất rượu vang của Đức. Nhiệt độ tăng, mưa đá bất thường, sương giá muộn và nắng gắt kéo dài khiến nhiều giống nho truyền thống, đặc biệt là Riesling, đối mặt nguy cơ giảm chất lượng và sản lượng...

Trong bối cảnh đó, các nhà khoa học Đức đang thử nghiệm một giải pháp mang tính “cách mạng”: VitiVoltaic - mô hình tích hợp giữa trồng nho và sản xuất điện mặt trời, tạo ra hệ thống hai tầng: điện năng ở phía trên - nho ở phía dưới. Không chỉ bảo vệ cây trồng, mô hình này còn mở ra hướng tăng thu bền vững cho các nhà làm vang trong thời kỳ thị trường toàn cầu nhiều biến động.

CÔNG NGHỆ KÉP CHO NGÀNH VANG - BẢO VỆ, SẢN XUẤT VÀ TỐI ƯU VI KHÍ HẬU

Tại vùng Rheingau, trái tim của ngành rượu vang Đức, Đại học Geisenheim (HGU) đã xây dựng một khu thử nghiệm quy mô lớn nhằm đánh giá tác động của các tấm mô-đun quang điện (PV) bán trong suốt gắn trên cao đối với giống nho Riesling.

Hệ thống được thiết kế đặc biệt để bảo vệ khỏi các tác động của mưa đá, mưa lớn và nắng gắt - những yếu tố ngày càng gia tăng trong những năm gần đây. Hệ thống có khả năng tự động xoay theo hướng ánh nắng, giúp tối ưu hóa sản lượng điện và tạo ra bóng râm phù hợp. Đồng thời, với khoảng cách lắp đặt cao, hệ thống vẫn đảm bảo cho máy móc nông nghiệp vận hành bình thường.

Khi mặt trời lên, ánh sáng lọc qua các mô-đun PV tạo ra hoa văn lưới trên mặt đất, vừa giảm bớt tia UV gây hại, vừa đảm bảo nho vẫn đủ ánh sáng để quang hợp.

Đặc biệt, hệ thống này tạo ra những điều kiện vi khí hậu ổn định hơn: nhiệt độ dịu hơn trong ngày nắng nóng, ít bị sốc nước trong mưa lớn và giảm thiểu tác động của gió mạnh. Các cảm biến đo độ ẩm, ánh sáng và nhiệt độ cho thấy khu vực dưới mái pin không chịu thiệt hại trong các trận mưa lớn, trong khi khu vực đối chứng gần đó bị ảnh hưởng rõ rệt.

 ĐIỆN MẶT TRỜI THÀNH “ĐỒNG MINH” MỚI CỦA NGƯỜI LÀM VANG TRƯỚC THÁCH THỨC SƯƠNG GIÁ

Một trong những thách thức lớn của ngành nho Đức là sương giá muộn. Do nhiệt độ ấm lên, cây nho bật chồi sớm hơn, khiến chồi non rất dễ bị sương tháng 4 phá hủy.

Dự án VitiVoltaic đã triển khai dây sưởi chạy bằng điện mặt trời dự trữ. Trong đợt sương muộn tháng 4/2024, hệ thống đã cứu toàn bộ chồi nho 10 cm khỏi đóng băng - thay thế hoàn toàn phương pháp đốt nến sáp truyền thống gây ô nhiễm và tốn nhân lực.

Điện mặt trời còn được sử dụng để vận hành trạm điều khiển thông minh, sạc xe nông nghiệp điện và xe cá nhân, cũng như cung cấp điện cho robot tự hành “caterpillar” làm đất, cắt cỏ và phun bảo vệ thực vật.

Theo giáo sư Manfred Stoll, một nhà máy rượu hiện đại cần điện quanh năm cho sản xuất, bảo quản và logistics. Việc tự tạo thêm nguồn điện sạch không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giúp giảm phụ thuộc vào lưới điện - vốn thường quá tải ở khu vực nông thôn.

NHỮNG THÁCH THỨC NHÂN RỘNG MÔ HÌNH MỚI TRÊN TOÀN QUỐC

Công nghệ VitiVoltaic không chỉ áp dụng trên địa hình bằng phẳng. Tại Oberkirch, kỹ sư - đồng thời là người trồng nho - Christoph Vollmer đang phát triển mô hình PV treo bằng cáp thép dành riêng cho những sườn đồi dốc trên 30%, nơi máy móc nặng khó tiếp cận.

Ông cũng cho biết mô hình sắp tới sẽ được mở rộng theo hướng nông nghiệp công nghệ cao gắn với năng lượng tái tạo. Cụ thể, ông dự định triển khai 2 ha nho với giống nho kháng nấm thế hệ mới ngay dưới mái pin, vừa tạo bóng mát tối ưu cho cây trồng vừa tăng hiệu suất sử dụng đất.

Hệ thống này dự kiến sản xuất khoảng 1,5 MWh điện mỗi năm, đủ để vận hành toàn bộ trang trại thông minh, bao gồm đội robot tự hành chuyên làm đất, cắt cỏ và phun bảo vệ thực vật. Việc ứng dụng robot giúp giảm đáng kể sức lao động thủ công, đặc biệt tại những vị trí địa hình dốc và nguy hiểm, đồng thời tạo mô hình sản xuất nông nghiệp an toàn, bền vững hơn.

Theo Vollmer, biến đổi khí hậu khiến những vùng đồi dốc từng lý tưởng cho nho trở nên quá nóng, trong khi vùng đất thấp lại thích hợp hơn. Điều này dẫn đến nhiều vườn nho dốc bị bỏ hoang. Nếu giá nhân công tiếp tục tăng, xu hướng bỏ vườn sẽ còn mạnh hơn nữa.

Ông cũng lưu ý rằng “những triền đồi phủ nho là di sản văn hóa và cảnh quan du lịch. Không thể để chúng biến mất chỉ vì thiếu mô hình canh tác bền vững.”

Tuy vậy, rào cản, thách thức lớn nhất hiện nay lại không nằm ở công nghệ mà chủ yếu đến từ hạ tầng và khung pháp lý. Ở nhiều khu vực, hệ thống lưới điện vẫn chưa được đầu tư đồng bộ, khiến các mô hình nông nghiệp - năng lượng khó có thể hòa lưới hoặc tối ưu công suất.

Bên cạnh đó, thủ tục cấp phép còn kéo dài do việc lắp đặt điện mặt trời (PV) trên đất nông nghiệp bị xem là thay đổi mục đích sử dụng đất, dẫn đến nhiều bước thẩm định phức tạp...

Những vướng mắc này đang làm chậm tốc độ phát triển các mô hình mới dù tiềm năng rất lớn. Nhiều hệ thống chỉ được xây dựng nếu gần nhà máy rượu, khiến việc nhân rộng trở nên khó khăn.

Hiện nay, các dự án tại Rheingau và Oberkirch đang nhận được hỗ trợ từ chương trình “Weinbau 4.0” của bang Baden-Württemberg. Tuy nhiên, để mô hình VitiVoltaic thực sự trở thành một xu hướng lớn và có thể vận hành độc lập mà không phụ thuộc vào trợ cấp, Đức cần thực hiện nhiều bước đi nền tảng hơn.

Trước hết, hạ tầng lưới điện ở khu vực nông thôn phải được nâng cấp để đáp ứng nhu cầu hòa lưới của các hệ thống PV quy mô nhỏ tại trang trại. Song song đó, quy trình cấp phép cho điện mặt trời nông nghiệp cần được đơn giản hóa nhằm rút ngắn thời gian triển khai dự án.

Một yêu cầu quan trọng khác là các nhà làm vang cần tăng cường liên kết theo cụm, chia sẻ hạ tầng và tối ưu hóa đầu tư vào điện mặt trời, từ đó tạo ra mô hình phát triển bền vững và có sức lan tỏa mạnh mẽ hơn trong toàn ngành.

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến khó đoán, VitiVoltaic không chỉ là một thí nghiệm công nghệ mà là tương lai của ngành rượu vang Đức: an toàn hơn, bền vững hơn và linh hoạt hơn trước những thách thức mới của thị trường toàn cầu.