天氣晴:宜種菜,宜種電
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近年來台灣大力推動再生能源的發展,希望在2025年達到太陽光電總裝置容量20GW的目標,2016年當時的目標為屋頂型3GW,與地面型17GW,在近五年來的推動期間,伴隨大型地面型案場而來的各種生態環境、地方人文,以及農地利用的議題,逐漸浮出水面;政府也在2021年重新調整目標為屋頂型8GW,與地面型12GW。
台灣農地面積高達76萬公頃,而地面型光電案場又多以農地為主;因此,農委會近年來也持續推廣「營農型光電」的相關法令,在開發地面型光電案場的同時,兼顧農地原本的種植作物利用,達到發電與作物產出雙贏的效果。「營農型光電」一直是產、官、學界與在地居民的焦點,本文希望借鏡歐洲長期推廣「營農型光電」的經驗,分享「營農型光電」在德國與法國的不同經驗。
法國 ── 光電板幫葡萄藤遮蔭熱浪,增添風味與香氣
(圖1,法國營農型太陽光電廠結合葡萄藤莊園,來源:PV Magazine)
2020年中,法國營農型光電開發商 Sun’Agri 發表了葡萄藤結合太陽光電的結果:在熱浪侵襲下,有太陽光電板遮蔭的葡萄藤持續茁壯成長,且需要較少的水分;對此,Sun’Agri 也解釋:「藤本植物是受氣候變化影響最大的農作物之一,因此我們一定要將它們納入實驗範圍」。
Sun’Agri表示:「在種植黑色格納西(Black Grenache,編按:釀酒用葡萄的品種)的1,000平方公尺的葡萄莊園中,使用了 600平方公尺來裝置動態光電系統; 280片太陽光電板高架在 4.2公尺的高度,搭配開發超過十多年的人工智慧演算法,來即時調整光電板的位置與傾斜角度,達成 84 KW的發電量。演算法能夠根據葡萄植栽的所需的日照和水分、農作物的生長狀況、土壤品質和天氣條件來確定光電板的最佳傾斜角度。此外,我們也運用演算法保證植物的生長,一旦出現極端氣候災害,如乾旱、熱浪、冰雹、霜凍或大雨,演算法會調整面板的排設以保護農作物。」
Sun’Agri認為,在熱浪中光電板能提供葡萄藤遮蔭,抵擋熱浪對葡萄藤生長的影響。此外,由於水分蒸散量下降──即從土壤中蒸發的水分──受光電板保護的葡萄藤所需的生長水分也減少了 12-34%。也有農民認為,透過營農型光電,葡萄的香氣大為改善,花色素苷(一種紅色顏料)增加了 13%,酸度增加了 9-14%。
Sun’Agri 的第三計劃將在 2022年從試驗與展示階段進入商業化階段,其中還包括15個正在裝置當中的農電共生專案,希望太陽光電能與樹木植栽、溫室園藝與和一年生的各項植栽作結合。
德國 ── 芹菜和冬季小麥增產 12%和 3%
(圖2,德國營農型太陽光電廠結合芹菜和冬季小麥田,來源:Renewables Now)
2018年,德國「營農型光電之高效土地資源利用實驗 (APV-RESOLA)」專案評估了康斯坦茨湖 (Lake Constance) 附近的耕地上同時生產農作物和光電的各項優勢。該專案在五公尺高的支架上設置了194 KW的營農型光電系統,來種植冬季小麥、馬鈴薯、苜蓿和芹菜。
在炎熱的夏季,因為光電板的部分遮蔭有助於提高農產品產量,使得2018年的土地使用效率超越預期表現;且由於陽光充足,太陽光電系統的發電量也表現亮眼。實驗專案顯示,2017年該農地的土地利用效率達到 160%,而2018年的土地利用效率高達 186%。
根據研究實驗顯示,營農型光電組所種植的四種作物中,有三種作物的單位產量高於原本的預期基準;與使用原本種植方法的對照組相比,芹菜和冬季小麥增產量分別為 12%和 3%,但苜蓿的產量減少幅度為 8%。
相較於一般農地,營農型光電系統下方遮蔭處的太陽輻射下降約 30%;在春季和夏季,土壤溫度也低於一般農地,而空氣溫度保持不變;在炎熱乾燥的夏季,種植小麥的土壤濕度高於一般農地,在冬季則低於一般農地。
除了減少水分蒸發並降低溫度外,營農型光電設施還可能協助蒐集雨水;同時,為了增加農業活動的永續性,營農型光電系統所產生的太陽光電,也能用於為農場裡處處可見的電動汽車(electric vehicles EVs)充電;目前,百分之百由電池驅動的電動牽引機也已問市。
在綠能與農業活動間達成雙贏
近年來部分太陽光電案場在開發時,因為缺乏有效溝通及完善的規劃,受到當地居民與農民的反對,認為光電案場的土地利用正逐漸侵蝕原本的農地利用,破壞土地與地方居民的深厚連結。實際上,透過「環社檢核」等相關法規來排除不適合太陽光電案場的土地,再搭配「營農型光電」將綠能與農業活動相結合,找出兩者之間的交集與可能性;我們有更多的機會,在維持農地利用的情況下,找到土地資源多元利用的可能性,同時達成台灣再生能源的永續發展目標。
(參考資料與文章來源)
- A good year for solar: Agrivoltaics in vineyards 作者:CATHERINE ROLLET,來源:PV Magazine
- German agro PV trial shows up to 186% land use efficiency 作者:Tsvetomira Tsanova,來源:Renewables Now
- 多贏 ── 農電能共榮發展 作者:楊純明 ,來源:農業試驗所