Một nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng, “cây năng lượng mặt trời” được thiết kế chiều thẳng đứng, có thể tạo ra lượng điện tương đương các trang trại điện mặt trời thông thường, đồng thời giảm thiểu tình trạng mất rừng liên quan tới 99%.
Nghiên cứu cho biết thêm, việc phát triển năng lượng mặt trời ở nhiều nơi, thường phải trả giá bằng việc phá rừng, tạo ra những xung đột cơ bản giữa mục tiêu chuyển đổi sang năng lượng sạch và bảo tồn hệ sinh thái.
Theo nghiên cứu mới, thông qua mô phỏng không gian địa lý 3D và các điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn, nhóm nghiên cứu chứng minh, việc sắp xếp tuyến tính cấu trúc cây năng lượng mặt trời có thể giúp bảo tồn 99% diện tích rừng.
Nghiên cứu cho thấy, chỉ cần 63 cây năng lượng mặt trời có thể sản xuất 1 megawatt (MW), tương đương công suất một trang trại điện mặt trời phải khai thác 98% diện tích rừng trên cùng địa điểm. Phương pháp này mở ra giải pháp thay thế cho việc sản xuất điện tái tạo ở các khu vực có rừng.
Nghiên cứu thực hiện bởi Dan-Bi Um thuộc Viện hàng hải Hàn Quốc, công bố trên tạp chí Scientific Reports, mô phỏng các cây năng lượng mặt trời tại một cơ sở lắp đặt ở Seoul. Với kích thước cao 4,8 mét, rộng 4,1 mét, các cành cây chứa được 35 tấm pin mặt trời.
Nghiên cứu xem xét các cây sử dụng tấm pin 330 W, tương đương công suất 11,5 kW mỗi cây và các cây sử dụng tấm pin 450 W, tương đương 15,8 kW mỗi cây. Cấu trúc thẳng đứng cho phép các tấm pin ở tán trên tạo ra điện, đồng thời vẫn đảm bảo đủ ánh sáng chiếu xuống thảm thực vật bên dưới.
Nghiên cứu dựa trên một nhà máy điện mặt trời, xây dựng năm 2014, ở một khu rừng ven biển ở huyện Geoseong, Hàn Quốc. Nhà máy này có diện tích 22.856 m2, sử dụng 4.347 tấm pin, mỗi tấm có công suất 230 W, tổng công suất là 1 MW. Mô phỏng khảo sát việc thay thế hệ thống này bằng cây năng lượng mặt trời.
Để tiến hành phân tích, Dan-Bi Um sử dụng dữ liệu không gian địa lý 3D và hình ảnh vệ tinh Google Earth Pro về khu rừng trước khi nhà máy được xây dựng. Một ảnh ghép được tạo ra để hình dung vị trí của cây năng lượng mặt trời trong mô hình địa hình 3D.
Bài báo nghiên cứu cho biết, ảnh ghép là phương pháp được chấp nhận rộng rãi trong bối cảnh học thuật và chuyên môn để trực quan hóa các đề xuất cải tạo cảnh quan, đặc biệt là trong lĩnh vực quy hoạch và thiết kế môi trường.
Trong mô phỏng, các cây năng lượng mặt trời được bố trí dọc ranh giới khu vực nghiên cứu và trên một đường mòn đi bộ ở trung tâm khu vực nghiên cứu. Khoảng cách 20 mét mỗi cây được áp dụng, để cho thấy cách chúng có thể được tích hợp với tác động tối thiểu.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, cần 87 cây với tấm pin tiêu chuẩn 300 W hoặc 63 cây với tấm pin hiệu suất cao 450 W, để đạt được công suất 1 MW. Điều này bảo tồn gần như toàn bộ diện tích rừng ban đầu.
Khám phá này có liên quan đến các thảo luận trên toàn cầu về việc sử dụng đất cho năng lượng tái tạo. Nhiều quốc gia đang phải đối mặt với nhu cầu mở rộng sản xuất năng lượng sạch, có nghĩa là có thể cạnh tranh với bảo tồn, nông nghiệp và các mục đích sử dụng đất khác.
Bằng cách chiếm diện tích đất nhỏ hơn và bảo tồn phần lớn hệ sinh thái bên dưới, việc lắp đặt cây năng lượng mặt trời có thể giúp giảm thiểu những xung đột này. Mặc dù nghiên cứu này tập trung ở Hàn Quốc, nhưng phương pháp này có khả năng áp dụng rộng rãi cho các quốc gia khác đang tìm cách mở rộng năng lượng tái tạo, đồng thời bảo tồn hệ sinh thái rừng.
