Что такое солнечные деревья? Сравнение с солнечными панелями

Солнечное дерево – это структура, напоминающая дерево, которая генерирует солнечную энергию с помощью фотоэлектрических (ФЭ) панелей. Они используют принципы биомимикрии, используя естественную систему – в данном случае форму дерева – для решения насущной глобальной проблемы: замены источников энергии, выделяющих парниковые газы, таких как уголь, нефть и газ, возобновляемыми источниками энергии.

Эти привлекающие внимание установки обычно имеют прочное металлическое, пластиковое или каменное основание, которое простирается вверх и в «ответвления», на которых установлены солнечные панели. Помимо этой базовой структуры, существует большое разнообразие конструкций солнечных деревьев, отражающих новаторские реакции на конкретные условия окружающей среды, климат и местные потребности в энергии.

Одна из самых узнаваемых коллекций солнечных деревьев в мире находится в Сингапуре, где в 2012 году Совет по национальным паркам представил Сады у залива, замечательный ботанический проект, который включал установку 18 искусственных солнечных супердеревьев, возвышающихся до 45 метров в высоту с навесами, напоминающими перевернутые зонтики. Эти красочные стальные деревья не только генерируют солнечную энергию, но и помогают регулировать температуру, собирают дождевую воду и служат вертикальными садами, где растут цветы, папоротники и вьющиеся лозы. (1)

Как работают солнечные деревья?

Фотоэлектрические «листья» солнечного дерева поглощают солнечный свет, преобразовывая его в электричество, которое проходит через центральную опору конструкции в виде ствола во внутреннюю батарею. Во многих конструкциях используются вращающиеся панели, которые могут перемещаться в течение дня, чтобы улавливать как можно больше солнечного света.

Хотя большинство солнечных деревьев не генерируют столько энергии, сколько солнечная система на крыше, некоторые конструкции удивительно мощны.

Воздействие на окружающую среду

Солнечные деревья – это автономные энергогенерирующие установки, которые помогают питать дома, предприятия и коммунальные услуги, такие как освещение и зарядка электронных устройств. Но потенциал солнечных деревьев в производстве энергии относительно ограничен, и их основная цель заключается в повышении осведомленности общественности о возобновляемых источниках энергии, заставляя людей обращать внимание на солнечную энергию и взаимодействовать с ней по-новому.

По сравнению с другими видами наземных солнечных панелей, солнечные деревья не требуют много земли. Они делают возможным производство солнечной энергии в районах с дефицитом земли, которые не могут поддерживать огромные массивы солнечных навесов, а также в местах, где на крыше недостаточно места для установки панелей.

Кроме того, солнечные деревья создают тень, чтобы помочь противодействовать эффекту городского острова тепла и обеспечивать убежище в ненастную погоду, такую ​​как ливни и волны тепла, повышая устойчивость городов к изменению климата. Они также улучшают общественные места и удобства, устанавливая зарядные станции, приводя в действие уличные фонари и обеспечивая экологически чистое электричество в домах и коммерческих объектах.

В настоящее время солнечные деревья не проектируются как крупномасштабные солнечные проекты, что ограничивает их способность вносить вклад в переход к низкоуглеродной энергии. Тем не менее их яркий и разнообразный дизайн привлекает внимание. Это делает солнечные деревья эффективными для демонстрации и, таким образом, обучения людей солнечной энергии или продвижения приверженности бизнеса или организаций использованию возобновляемых источников энергии.

Компании солнечных деревьев

Ряд компаний по производству солнечной энергии предлагает коммерческие и жилые варианты установки солнечных деревьев. Вот несколько ведущих компаний по производству солнечных деревьев.

Spotlight Solar

Spotlight Solar – компания из Северной Каролины, США, которая является сертифицированной B-корпорацией, производящей несколько конструкций солнечных деревьев. Их продукция была установлена ​​в зоопарках, спортивных стадионах, бассейнах, школах, коммунальных предприятиях и даже в Космическом центре Кеннеди.

Эти системы обеспечивают тень и освещение, зарядку портативных электронных устройств и даже встроенные телевизионные экраны в некоторых случаях. Хотя они предназначены в первую очередь для коммерческих и общественных помещений, они также могут работать как жилые установки, хотя они значительно дороже, чем средняя солнечная фотоэлектрическая система на крыше (смотрите ниже сравнение солнечных деревьев и солнечных панелей).

SmartFlower

SmartFlower с офисами в Австрии и США предлагает автономные солнечные устройства, которые больше напоминают цветы, чем деревья, с прочным центральным стеблем, который, как круглый вентилятор, превращается в фотоэлектрические «лепестки». От европейских парков до роскошных курортов Мексики эта компания продвигает эстетику солнечных установок на нескольких континентах. В то же время она использует инновационный подход к максимальному производству энергии для небольших автономных установок, имитируя подсолнечник, открываясь и закрываясь, и отслеживая солнце.

В дополнение к коммерческим установкам SmartFlower также предлагает товары для дома, которые могут быть интересны тем, чьи дома не поддерживают солнечные панели на крыше, хотя высокая цена делает их более нишевым продуктом, чем домашние солнечные панели для массового потребителя.

Beam Global

Компания Beam Global, ранее известная как Envision Solar, производит как автономные зарядные устройства для электромобилей на солнечной энергии, так и солнечные деревья и навесы. Конструкции создают тень и производят электричество, потенциально предлагая дополнительную экономию выбросов парниковых газов, поскольку более холодные автомобили требуют меньше кондиционирования воздуха.

Solvis

Solvis – хорватская компания, которая производит солнечные деревья с изящными металлическими ветвями и фотоэлектрические панели в форме листьев, перемежающиеся светодиодными лампами, что делает их привлекательным дополнением к общественным местам и предприятиям. Они могут заряжать смартфоны и другие электронные устройства, включая ноутбуки, а также электрические велосипеды. Круглые скамейки, на которых могут разместиться до 12 человек, окружают основание солнечного дерева Solvis.

PowerTree

Эта индийская компания производит солнечные батареи, которые, как и SmartFlower, имеют фотоэлектрические лепестки, но не открываются и не закрываются. PowerTree имеет автоматическую систему слежения, которая вращает панели, следуя за солнцем, и может включать светодиодные фонари, камеры видеонаблюдения и заряжать телефоны и ноутбуки.

Солнечные деревья и солнечные панели: сравнение

Солнечные панели в настоящее время намного дешевле, чем солнечные деревья, и обладают гораздо большей производительностью энергии. Согласно недавнему отчету Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии, в 2020 году стоимость солнечной фотоэлектрической системы с 22 панелями на крыше мощностью 5,5 киловатт составляла около 14 905 долларов без вычета налогов.

Напротив, солнечное дерево обычно стоит от 30 000 долларов за 1,7-киловаттную систему до 100 000 долларов за 16,5-киловаттную систему, в зависимости от параметров конструкции и установки, что делает солнечные деревья более жизнеспособными для крупных предприятий и общественной инфраструктуры, чем для многих частных клиентов или малого бизнеса.

При этом как фотоэлектрические системы солнечных панелей, так и солнечные деревья имеют право на федеральные и государственные налоговые скидки на возобновляемые источники энергии и другие льготы. К концу 2022 года одна только федеральная налоговая льгота может снизить первоначальные затраты на солнечные установки более чем на четверть, а к 2023 году на 22%.

Будущее солнечных деревьев

Существующие конструкции солнечных деревьев часто служат дополнительным, а не основным источником энергии – их выработка энергии ограничена по сравнению с другими формами солнечной энергии, и они значительно дороже на единицу произведенной энергии. Будущие инновации в дизайне могут снизить цены и увеличить производство энергии, так что солнечные деревья будут составлять большую долю от общей солнечной мощности и иметь большую ценность, помимо экологического маркетинга или образовательных демонстрационных проектов.

Солнечные деревья будущего могут обеспечивать электроэнергией отдаленные сельские общины или другие автономные районы, питая освещение, кухонные плиты и некоторые приборы вместо грязных источников энергии, таких как загрязняющие газовые генераторы и костры, работающие на древесном угле. Аналогичным образом, некоторые перспективные города уже комбинируют солнечные деревья с другими формами солнечной энергии для удовлетворения потребностей своих предприятий в энергии. В 2016 году Лас-Вегас, штат Невада, стал крупнейшим городским правительством в США, полностью использующим возобновляемые источники энергии, в том числе солнечные деревья, установленные вокруг мэрии.

Одна интересная технология, которая может привести к дальнейшим инновациям в солнечных деревьях, включает разработку легких пластиковых альтернатив кремниевым фотоэлектрическим панелям.

Эти так называемые органические фотоэлектрические технологии (органические, потому что они содержат молекулы углерода) были продемонстрированы на Миланской выставке в 2015 году, где немецкая фирма Schmidhuber представила солнечные деревья в форме прорастающих растений с гибкими шестиугольными пластиковыми солнечными панелями, образующими «мембранные» укрытия, которые также излучают свет. В будущем эти пластиковые солнечные панели можно будет использовать в легких солнечных деревьях, предназначенных для мест, где использование более тяжелых кремниевых панелей было бы небезопасно или нецелесообразно. (2, 3)

Treehugger