Сонячні дерева виробляють електрику та зберігають ліси від вирубання

Дослідник з Корейського морського інституту Дан-Бі Ум запропонував незвичайну конструкцію сонячних панелей, у вигляді дерев, як альтернативу традиційним сонячним електростанціям. 

Дуже часто реальні ліси вирубуються для звільнення площі під встановлення сонячних панелей, що шкодить екосистемам. Низка нещодавніх досліджень демонструє, що це далеко не найоптимальніше рішення. У зв’язку з цим південнокорейські дослідники пропонують конструкції сонячних панелей у вигляді дерев, у яких осередки сонячних елементів тягнутимуться вгору, наче листя.

На відміну від традиційних панелей, які потребують вільного простору для встановлення, інноваційна конструкція запропонованих сонячних панелей у вигляді дерев може встановлюватись вертикально на території реального лісу без необхідності вирубування дерев. Ця конструкція дозволяє сонячному світлу проникати до рослин внизу, одночасно накопичуючись в осередках сонячних елементів зверху.

За результатами моделювання із використанням супутникових знімків Google Earth Дан-Бі Ум встановив, що інноваційні сонячні електростанції дозволяли зберегти 99% лісу, тоді як у разі встановлення традиційних пласких панелей від лісу залишалось не більше 2%. 

Традиційні сонячні електростанції вимагають великих площ. У Південній Кореї для їхнього встановлення довелося б вирубувати великі лісові масиви. У період з 2016 по 2018 рік вирубування лісів, пов’язане із сонячними електростанціями в країні, зросло більш ніж у чотири рази.

Конструкція сонячних панелей у вигляді дерев дозволяє відмовитись від вирубування лісів. Розміщені уздовж пішохідних стежок або на межі лісу з інтервалом у 20 метрів, як демонструють дослідники, 63 подібних дерева, оснащені високоефективними панелями, можуть виробляти стільки ж енергії, як і звичайна електростанція (1 мегават), не завдаючи шкоди лісу.

У містах сонячні панелі з такою конструкцією також могли б створювати тінь, одночасно виробляючи електроенергію. Деякі моделі мають порти для заряджання електромобілів або лавки з бездротовою зарядкою. Дослідники також відзначають їхній охолоджуючий ефект у міських зонах “островів тепла”, де підвищення літніх температур загрожує здоров’ю населення.

У Південній Кореї вирубування лісів, пов’язане з проєктами сонячної енергетики, зросло з 529 гектарів у 2016 році до 2 тис. 443 гектарів у 2018 році. Аналогічні ситуації відбуваються у всьому світі, від Амазонії до Аппалачів. Тому інноваційна конструкція могла б вирішити одну з ключових проблем для екології, не змушуючи відмовлятись від одного з ключових джерел відновлюваної енергетики. 

Сонячні дерева вже існують у вигляді прототипів — від встановленого у 2017 році біля будівлі Національної асамблеї Південної Кореї до того, що індійська організація CSIR-CMERI називає “найбільшим сонячним деревом у світі”, здатним виробляти 11 тис. 500 кіловат-годин на рік. Проте досі більшість досліджень розглядали лише ефективність окремих модулів, а не порівняння цілих гаїв із великими полями сонячних панелей. Це дослідження вперше проводить подібне пряме порівняння у прибережних лісах.

У Південній Кореї вартість земельних ділянок одна з найвищих у світі. Оскільки для сонячних електростанцій у вигляді дерев необхідно значно менше площі, ніж для пласких панелей, вони можуть виявитися дешевшими, особливо у країнах, де землі не так багато і вона має високу вартість. 

Наразі на заваді залишається низка факторів. Поки дуже небагато компаній випускають панелі спеціально для сонячних електростанцій у вигляді дерев. Вартість такої установки залишається дорожчою за традиційні пласкі панелі. Ефективність обмежена затіненням між гілками, хоча нові конструкції, такі як гвинтові або вертикальні, як у соняшнику, вирішують цю проблему.

За словами авторів дослідження, для того, аби інноваційна конструкція набула широкого поширення, міжнародним організаціям, таким як Зелений кліматичний фонд, або національним урядам, можливо, потрібно субсидувати раннє впровадження. Південнокорейські науковці переконують, що сонячні дерева є унікальним рішенням, яке узгоджує екологічні та енергетичні пріоритети. 

Результати дослідження опубліковані у журналі Scientific Reports

Джерело: ZME Science