Biến đổi khí hậu đang khiến thời tiết trở nên nóng và khô hơn. Tại những khu vực dễ bị hạn hán như California của Mỹ, nước là một mối quan tâm lớn. Hạn hán thường xuyên trong 10 đến 30 năm qua đã làm khô cạn nhiều nguồn nước của bang. Kể từ tháng 4 năm nay, tất cả khu vực của California đều đã trải qua tình trạng hạn hán, buộc chính quyền phải thực hiện các biện pháp hạn chế sử dụng nước.
Trong một nghiên cứu mới xuất bản 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 râm 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. Tính toán của nhóm nghiên cứu cho thấy điều này có thể giúp toàn bang tiết kiệm tới 63 tỷ gallon nước mỗi năm. 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.
Mô phỏng một đoạn kênh đào sau khi lắp pin mặt trời ở California. Ảnh: Solar Aquagrid LLC.
Ở chiều ngược lại, 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 này cũng có thể tạo ra điện cục bộ ở nhiều vùng của California, qua đó giảm tổn thất truyền tải và chi phí cho người tiêu dùng. Kết hợp năng lượng mặt trời với pin dự trữ có thể giúp xây dựng mô hình lưới điện siêu nhỏ ở các vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa, làm cho hệ thống điện hoạt động hiệu quả hơn và giảm thiểu rủi ro mất điện do thời tiết khắc nghiệt, lỗi của con người và cháy rừng.
Tiến sĩ Brandi McKuin, tác giả chính của nghiên cứu, lưu ý rằng chi phí để lắp đặt pin mặt trời trên kênh đào 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.
"Ước tính của chúng tôi cho thấy các kênh năng lượng mặt trời có thể cung cấp khoảng 13 gigawatt công suất năng lượng tái tạo, chiếm khoảng một nửa số nguồn mới mà California cần bổ sung để đáp ứng mục tiêu điện sạch: 60% từ các nguồn không có carbon vào năm 2030 và 100% vào năm 2045", McKuin nhấn mạnh.
Đoàn Dương (Theo Interesting Engineering)