Kết quả đầy kinh ngạc từ trang trại cây điện mặt trời 'mọc' trong rừng

Một nhà nghiên cứu thuộc Viện Hàng hải Hàn Quốc (Korea Maritime Institute) đã phát hiện cây năng lượng mặt trời có khả năng tạo ra mức điện năng tương đương một trang trại điện mặt trời. Đặc biệt, thiết kế này giúp giảm thiểu mất rừng tới 99%.

Trong bài báo “Sản lượng năng lượng vượt trội của cây năng lượng mặt trời so với các tấm pin mặt trời phẳng cố định trong các khu rừng ven biển” đăng trên Scientific Reports, nhà nghiên cứu Dan-Bi Um cho biết, cây năng lượng mặt trời mô phỏng hình thái tự nhiên của cây, với các dàn pin mặt trời đóng vai trò như cành và lá.

“Thiết kế thẳng đứng cho phép tạo ra điện mặt trời ở tầng tán trên, đồng thời vẫn cho ánh sáng đi qua đủ để duy trì thảm thực vật bên dưới”, bà giải thích.

Nguyên mẫu hệ thống của một cây năng lượng mặt trời.

Trong nghiên cứu, bà Um đã sử dụng dữ liệu địa không gian 3D để mô phỏng một trang trại “cây năng lượng mặt trời” ở một khu rừng ven biển thuộc huyện Geoseong, Hàn Quốc, dựa trên hình ảnh từ năm 2012.

Tại cùng địa điểm này, một nhà máy điện mặt trời dạng tấm phẳng đã được xây dựng vào năm 2014, chiếm diện tích 22.856 m2, trên địa hình dốc tới 25 độ, với độ cao tối đa 271 m. Dựa trên hình ảnh vệ tinh Google Earth Pro năm 2021, nhà máy này có 4.347 tấm pin mặt trời, mỗi tấm có công suất 230W trong điều kiện tiêu chuẩn, cho tổng công suất 1.000 kW.

Bà Um sử dụng hình ảnh vệ tinh Google Earth Pro (trước khi xây dựng nhà máy) kết hợp Adobe Photoshop và mô hình hóa địa hình 3D để tạo ảnh ghép quang học mô phỏng hệ thống cây năng lượng mặt trời.

Theo bài báo, ảnh ghép quang học là “một phương pháp được chấp nhận rộng rãi trong bối cảnh học thuật và chuyên môn để hình dung các đề xuất thay đổi cảnh quan, đặc biệt trong lĩnh vực quy hoạch và thiết kế môi trường".

Những cây năng lượng mặt trời được mô phỏng trong ảnh ghép dựa trên kích thước của một cây năng lượng mặt trời, được Hanwha Q CELLS Korea lắp đặt bên ngoài Tòa nhà Quốc hội ở Seoul vào năm 2017.

Cây này cao 4,8 m, rộng 4,1m, với các nhánh có thể gắn 35 tấm pin mặt trời, mỗi tấm có công suất 330W, cho tổng công suất 11,5kW mỗi cây.

Nghiên cứu cũng xem xét loại cây điện mặt trời tương tự nhưng sử dụng tấm pin tiên tiến hơn với công suất 450W, nâng tổng công suất lên 15,8 kW/cây.

Trong ảnh ghép, các cây năng lượng mặt trời được bố trí dọc theo ranh giới khu vực nghiên cứu và trên một con đường mòn đi bộ ở trung tâm. Khoảng cách được áp dụng là cứ 20m một cây, cho phép lắp đặt 97 cây trong toàn bộ khu vực.

Theo kết quả nghiên cứu, cần 87 cây năng lượng mặt trời để đạt mục tiêu 1 MW nếu dùng loại 300 W/tấm. Nếu dùng loại 450 W/tấm, chỉ cần 63 cây là đủ.

Bài báo khẳng định, việc bố trí cây năng lượng mặt trời theo hàng tuyến tính có thể giữ lại 99% diện tích rừng, trong khi các hệ thống tấm pin cố định thông thường buộc phải loại bỏ 98% diện tích rừng để đạt công suất phát điện tương đương.

“Mặc dù nghiên cứu tập trung tại Hàn Quốc, nhưng phương pháp này có thể áp dụng rộng rãi cho các quốc gia đang tìm cách mở rộng năng lượng tái tạo mà vẫn bảo vệ hệ sinh thái rừng”, bài báo bổ sung.

Năm 2022, một nhóm nghiên cứu khác từ Viện Hàng hải Hàn Quốc đã đề xuất sử dụng cây năng lượng mặt trời để xây dựng các nhà máy điện mặt trời trong rừng núi ở Hàn Quốc - nơi đất đai khan hiếm. Họ gọi khái niệm này là lâm - quang điện và giải thích rằng mô hình này vừa duy trì hoạt động hấp thụ carbon của rừng bên dưới các cây năng lượng mặt trời, vừa tạo ra điện mặt trời ở phần trên.

Theo PV

Tâm An