Trong bối cảnh quỹ đất đai nhiều nơi trên thế giới ngày càng khan hiếm, giá đất liên tục tăng, tìm nơi để đầu tư sản xuất điện, đặc biệt là năng lượng tái tạo là bài toán khó.
Ở Ấn Độ, lắp đặt hệ thống điện mặt trời trên các kênh thủy lợi đã và đang được xem là một cách sáng tạo để cung cấp điện cho nông nghiệp.
Từ năm 2011, chính quyền bang Gujarat, Ấn Độ đã xem xét triển khai hệ thống năng lượng mặt trời trên mặt kênh, khi tìm cách tăng sản lượng điện mặt trời mà vẫn tránh các xung đột đất đai. Kết quả đã dẫn đến việc đưa vào vận hành dự án điện mặt trời trên kênh dẫn nước đầu tiên của Ấn Độ tại làng Chandrasan, cách Ahmedabad khoảng 45 km.
Công ty Điện lực bang Gujarat đã phát triển nhà máy điện mặt trời 1 MW trên đoạn kênh dài 750 mét với sự hỗ trợ của Công ty Sardar Sarovar Narmada Nigam Ltd.
Sau đó, một nhà máy điện mặt trời khác có công suất 10 MW trên nhánh kênh Vadodara đưa vào vận hành vào tháng 11/2014. Tiếp đến là các dự án điện mặt trời 10 MW và 15 MW tại nhánh kênh Vadodara cũng được vận hành vào tháng 9/2017.
Gujarat có hơn 80.000 km kênh đào uốn khúc qua tiểu bang. Theo Công ty Điện lực bang Gujarat, nếu 30% trong số này được chuyển đổi thành năng lượng mặt trời, có thể sản xuất 18.000 MW điện, tiết kiệm 90.000 ha đất.
Không chỉ ở bang Gujarat, một số dự án điện mặt trời nối lưới trên các kênh thủy lợi và dọc theo bờ kênh ở các bang khác tại Ấn Độ cũng được triển khai.
Năng lượng tạo ra từ kênh năng lượng mặt trời có thể cung cấp điện cho nông dân trong mùa tưới tiêu cần tốn nhiều điện. Điện mặt trời nối lưới điện nhà nước, còn bán cho các công ty phân phối hoặc sử dụng cho cơ quan quản lý kênh. Vì nguồn điện này được tạo ra ở khu vực nông thôn, tổn thất truyền tải được giảm thiểu và lưới điện địa phương được củng cố.
Các tấm pin mặt trời trên kênh không chỉ sản xuất điện mà còn có tác dụng che nắng phía trên kênh, làm giảm thất thoát nước do bốc hơi, tiết kiệm lượng nước tưới tiêu.
Tuy nhiên, các dự án trên kênh dẫn nước có chi phí cao hơn so với các dự án trên mặt đất thông thường do yêu cầu về cấu trúc nâng đỡ hệ thống giá đỡ cho suốt chiều rộng của mặt kênh. Các cấu trúc như vậy có thể được lắp đặt suốt bề rộng mặt kênh. Một cách tiếp cận khác là sử dụng thép cường độ cao để gắn kết các mô-đun. Premier Energies là công ty duy nhất ở Ấn Độ đã sử dụng cách tiếp cận này, trong hệ thống công suất 1 MW ở Uttarakhand vào năm 2017. Dự án vẫn là công trình trên kênh rộng nhất ở Ấn Độ, với chiều rộng 35 mét, không có cọc kênh đào.
Bên cạnh đó, các giá đỡ phải được mạ một lớp kẽm bảo vệ vì nước bên dưới làm tăng nguy cơ ăn mòn.
Việc lắp pin mặt trời trên kênh dẫn nước không chỉ diễn ra ở Ấn Độ mà còn được nghiên cứu ở Mỹ.
Biến đổi khí hậu khiến thời tiết ngày càng trở nên nóng và khô hơn. Tại những khu vực dễ bị hạn hán như bang California của Mỹ, nước là một mối quan tâm lớn. Hạn hán thường xuyên trong nhiều năm qua đã làm khô cạn nhiều nguồn nước của bang.
Trong một nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature, các chuyên gia từ Đại học California Merced và Đại học California Santa Cruz của Mỹ đã đề xuất một giải pháp bảo tồn nước đầy tham vọng, thông qua việc lắp đặt các tấm pin mặt trời bao phủ 6.437 km kênh đào ở California - một trong những hệ thống cung cấp nước lớn nhất trên thế giới.
Ý tưởng này sẽ giúp cả hai hệ thống điện và nước hoạt động hiệu quả hơn. Bóng mát từ pin mặt trời sẽ làm giảm sự bốc hơi của nước từ các kênh đào, đặc biệt là trong mùa hè nóng nực ở California. Bên cạnh đó, pin mặt trời chắn nắng còn kìm hãm sự phát triển của cỏ dại thủy sinh, dẫn đến chi phí bảo trì kênh đào thấp hơn.
Song song đó, do không tiếp xúc với ánh nắng, nước dưới kênh đào sẽ nóng lên chậm hơn so với mặt đất xung quanh, giúp làm mát các tấm pin mặt trời. Nghiên cứu chỉ ra rằng nó có thể tăng hiệu quả sản xuất điện lên đến 3%.
Những tấm pin mặt trời này cũng có thể tạo ra điện cục bộ ở nhiều vùng của California. Kết hợp năng lượng mặt trời với pin dự trữ có thể giúp xây dựng mô hình lưới điện nhỏ ở các vùng nông thôn và vùng sâu, vùng xa, làm cho hệ thống điện hoạt động hiệu quả hơn, giảm thiểu rủi ro mất điện do thời tiết khắc nghiệt.
Tiến sĩ Brandi McKuin, tác giả chính của nghiên cứu, lưu ý rằng chi phí để lắp đặt pin mặt trời trên kênh dẫn nước sẽ tốn kém hơn so với các trang trại gắn trên mặt đất. Tuy nhiên, với những lợi ích to lớn mà nó mang lại, dự án này rất đáng để đầu tư.
