Фотоэлектрические деревья могут сохранить лесной покров

Аккумулятор Challenger A12-65

Исследование, в ходе которого моделировалась солнечная ферма в прибрежном лесу в Южной Корее, показало, что конструкции из солнечных панелей могут сохранить 99 % лесного покрова по сравнению с обычной солнечной фермой, построенной на той же территории, без ущерба для выработки электроэнергии.

Исследователь из Корейского морского института в Южной Корее обнаружил, что солнечные деревья могут вырабатывать столько же энергии, сколько солнечная электростанция, при этом сокращая вырубку лесов на 99%.

В статье «Более высокая энергоэффективность солнечных деревьев по сравнению с плоскими стационарными панелями в прибрежных лесах», опубликованной в Scientific Reports, исследовательница Дан-Би Ум пишет, что солнечные деревья имитируют естественную морфологию деревьев, а солнечные панели выполняют функцию ветвей и листьев. «Вертикальная конструкция позволяет генерировать фотоэлектрическую энергию в верхнем ярусе, обеспечивая при этом достаточное проникновение света для сохранения растительности нижнего яруса», — пояснила она.

В своём исследовании Ум использовала трёхмерные геопространственные данные для моделирования посадки солнечных деревьев в прибрежном лесном массиве в уезде Косон, Южная Корея, на основе снимков 2012 года. В 2014 году на том же участке была построена стационарная фотоэлектрическая установка площадью 22 856 м2 на склоне с уклоном до 25º и максимальной высотой 271 м. Судя по спутниковым снимкам Google Earth Pro, сделанным в 2021 году, установка состоит из 4347 солнечных панелей мощностью 230 Вт каждая при стандартных условиях тестирования, что в сумме даёт 1000 кВт.

Мы использовали спутниковые снимки Google Earth Pro, сделанные до начала строительства плоской фотоэлектрической площадки, чтобы создать фотомонтаж солнечных деревьев на этой площадке с помощью Adobe Photoshop и 3D-моделирования рельефа. В научной статье говорится, что фотомонтаж — это «широко распространённый в академических и профессиональных кругах метод визуализации предлагаемых изменений ландшафта, особенно в области экологического планирования и дизайна».

Солнечные деревья, изображённые на фотомонтаже, были созданы по образцу солнечного дерева, установленного в 2017 году компанией Hanwha Q CELLS Korea перед зданием Национальной ассамблеи в Сеуле. Солнечное дерево размером 4,8 на 4,1 метра имеет ветви, на которых можно разместить 35 солнечных панелей мощностью 330 Вт каждая, что в сумме даёт 11,5 кВт. В исследовании также рассматривались аналогичные деревья с более совершенными панелями мощностью 450 Вт, общая мощность которых составляет 15,8 кВт на одно дерево.

На фотомонтаже солнечные деревья были установлены вдоль границы исследуемой территории и на пешеходной тропе в центре исследуемой территории. Расстояние между деревьями составляло 20 м, что позволило установить 97 деревьев на одной и той же территории.

Исследование показало, что для достижения целевой мощности в 1 МВт при использовании солнечных деревьев с панелями мощностью 300 Вт потребуется 87 деревьев. При использовании деревьев с панелями мощностью 450 Вт для достижения цели потребуется 63 дерева.

В исследовательской работе говорится, что линейное расположение солнечных конструкций может сохранить 99 % лесного покрова, в то время как при традиционной установке стационарных панелей для достижения эквивалентной мощности выработки электроэнергии необходимо вырубить 98 % леса. «Хотя наше исследование проводилось в Южной Корее, методология применима и в других странах, стремящихся расширить использование возобновляемых источников энергии при сохранении лесных экосистем», — говорится в исследовательской работе.

В 2022 году другая исследовательская группа из Корейского морского института предложила использовать солнечные деревья для строительства фотоэлектрических установок в горных лесных районах Южной Кореи, где не хватает земли. Они определили новую концепцию как «лесная фотоэлектрическая система» и объяснили, что она позволит сохранить поглощение углерода солнечными деревьями и производить солнечную энергию в верхней части лесных угодий.