Солнечные деревья производят электричество и сохраняют леса от вырубки

Исследователь из Корейского морского института Дан-Би Ум предложил необычную конструкцию солнечных панелей, в виде деревьев, как альтернативу традиционным солнечным электростанциям.

Очень часто реальные леса вырубаются для освобождения площади под установку солнечных панелей, что вредит экосистемам. Ряд недавних исследований показывает, что это далеко не самое оптимальное решение. В связи с этим южнокорейские исследователи предлагают конструкции солнечных панелей в виде деревьев, у которых ячейки солнечных элементов будут тянуться вверх, как листья.

«Линейное расположение этих структур обеспечивает превосходную энергоемкость по сравнению с обычными стационарными панелями, сохраняя при этом существующий лесной покров», — объясняют авторы исследования.

В отличие от традиционных панелей, требующих свободного пространства для установки, инновационная конструкция предложенных солнечных панелей в виде деревьев может устанавливаться вертикально на территории реального леса без необходимости вырубки деревьев. Эта конструкция позволяет солнечному свету проникать к растениям внизу, одновременно накапливаясь в ячейках солнечных элементов сверху.

По результатам моделирования с использованием спутниковых снимков Google Earth Дан-Би Ум установил, что инновационные солнечные электростанции позволяли сохранить 99% леса, тогда как в случае установки традиционных плоских панелей от леса оставалось не более 2%.

Традиционные солнечные электростанции требуют больших площадей. В Южной Корее для их установки пришлось бы вырубать большие лесные массивы. В период с 2016 по 2018 год вырубка лесов, связанная с солнечными электростанциями в стране, выросла более чем в четыре раза.

Конструкция солнечных панелей в виде деревьев позволяет отказаться от вырубки лесов. Размещенные вдоль пешеходных троп или на границе леса с интервалом в 20 метров, как демонстрируют исследователи, 63 подобных дерева, оснащенные высокоэффективными панелями, могут производить столько же энергии, как и обычная электростанция (1 мегаватт), не нанося вреда лесу.

В городах солнечные панели с такой конструкцией также могли бы создавать тень, одновременно вырабатывая электроэнергию. Некоторые модели имеют порты для зарядки электромобилей или скамейки с беспроводной зарядкой. Исследователи также отмечают их охлаждающий эффект в городских зонах «островов тепла», где повышение летних температур угрожает здоровью населения.

В Южной Корее вырубка лесов, связанная с проектами солнечной энергетики, выросла с 529 гектаров в 2016 году до 2 тыс. 443 гектаров в 2018 году. Аналогичные ситуации происходят во всем мире, от Амазонии до Аппалачей. Поэтому инновационная конструкция могла бы решить одну из ключевых проблем для экологии, не заставляя отказываться от одного из ключевых источников возобновляемой энергетики.

Крупнейшая в мире солнечная электростанция-дерево CSIR-CMERI в Индии/CSIR-CMERI

Солнечные деревья уже существуют в виде прототипов — от установленного в 2017 году возле здания Национальной ассамблеи Южной Кореи, до того, что индийская организация CSIR-CMERI называет «самым большим солнечным деревом в мире», способным производить 11 тыс. 500 киловатт-часов в год. Однако до сих пор большинство исследований рассматривали только эффективность отдельных модулей, а не сравнение целых рощ с большими полями солнечных панелей. Это исследование впервые проводит подобное прямое сравнение в прибрежных лесах.

В Южной Корее стоимость земельных участков одна из самых высоких в мире. Поскольку для солнечных электростанций в виде деревьев необходимо значительно меньше площади, чем для плоских панелей, они могут оказаться дешевле, особенно в странах, где земли не так много и она имеет высокую стоимость.

Сейчас остается ряд факторов, препятствующих широкому внедрению этой технологии. Пока очень немногие компании выпускают панели специально для солнечных электростанций в виде деревьев. Стоимость такой установки остается дороже традиционных плоских панелей. Эффективность ограничена затенением между ветвями, хотя новые конструкции, такие как винтовые или вертикальные, как у подсолнечника, решают эту проблему.

По словам авторов исследования, для того, чтобы инновационная конструкция получила широкое распространение, международным организациям, таким как Зеленый климатический фонд, или национальным правительствам, возможно, нужно субсидировать раннее внедрение. Южнокорейские ученые утверждают, что солнечные деревья являются уникальным решением, которое согласовывает экологические и энергетические приоритеты.