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漂浮的發電廠—浮置太陽能農場來囉!

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

 作者/李秋容

太陽能發電是可再生的環保發電方式,也是目前認為最容易取得的能源之一。太陽能由太陽能板收集後產生電流,那看來想省錢的話,自己裝個太陽能板自產自用似乎是個好辦法!可是太陽能板能怎麼放呢?放在屋頂上?裝在車頂?放在頭上?無論放在哪裡,都好佔空間啊!

有任何方法可以不佔用大片土地,卻能產生太陽能的方法嗎?

陸地不夠?往水上發展吧!

法國公司 Ciel et Terre 有個有趣的做法,他們將太陽能電池浮置於水庫、石礦湖泊、灌溉渠道或整治過的池塘上,整合太陽能系統以及發電廠。其中包括了英國第一個浮置太陽能農場:伯克郡(Berkshire)太陽能農場,這個太陽能電池板農場不但能產生能源,同時解決了佔用寶貴耕地的問題。

沒地方放太陽能板?那放水庫上如何。(圖片來源:撰稿團隊取自Phys.org)

沒地方放太陽能板?那放水庫上如何。(圖片來源:撰稿團隊取自Phys.org)

伯克郡太陽能農場位於洛登河(River Loddon)旁連綿起伏的鄉村裡,BBC 報導指出,約有 800 個電池板置於塑膠浮筒上,安裝於農場中的水庫上。農場的老闆馬克.班尼特(Mark Bennett)表示:「我們是第四代農場了,所以我們必須更多樣化,而綠色能源能夠提供另一項收入來源。」

馬克使用了 Ciel et Terre 公司的 Hydrelio 模組系統,這項系統有別於傳統的地面式太陽能系統,特別適用於能源及水資源密集型產業,不需要浪費任何額外的資源。農場為了這項計畫花費了 250,000 英鎊,馬克希望能夠激起英國內更多人的興趣,他還設立了一家公司 Floating Solar UK,並在英國各地散布這項科技。

太陽能光電板(photovoltaic,簡稱PV)在市面上的種類主要分為單晶、多晶、薄膜和非晶矽,依材料而產生不同的特點和適用用途。太陽能光電板且不像一般電池需要透過電解質來傳遞導電離子,而是改採半導體讓自由電子的移動產生電位差,且必須與蓄電池串聯儲存電能,才能在無陽光時放電使用。

「多虧了水在 PV 板上的冷卻功用,我們的系統和以地面為基地的系統相比,可以用相似的規模產生更多的電力。」Ciel et Terre 公司表示,Hydrelio 模組系統具有30年的使用壽命,藉由降低水溫、減少和空氣接觸的水體積,浮置太陽能板可以比天然湖泊和池塘減少約 33% 的水分蒸發、以及 50% 的人造設施。而Hydrelio則可以承受每小時高達 118 英里的風速,和適應高達 20 英尺深的水位變化。Ciel et Terre 公司現正經營暨維修 55 個太陽能發電廠,積極向世界各地擴展中。

推動綠能已成趨勢

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推動綠色能源已是許多以開發國中的核心政策。source: flickr

現在,越來越多國家考慮到土地有限的問題,紛紛投入了這場太陽能板漂浮革命。

日本桶川市目前也從 Ciel et Terre 公司引進了同類型系統,名叫 Solar on the Water Okegawa,這是目前世界上最大規模的太陽能模組系統,可利用雨水調節池來發展綠色能源,同時也保護了有限的土地與水資源。這個發電功率 1.157 兆瓦(MWp)的設施將每年生產約 1500000 度電(kWh)(太陽能模組的發電量由設施當地日照強度與模組本身光 -電轉化效率來決定,因此裝置容量都用 kWp 或 MWp來表示),相當於 360 個使用典型太陽能系統的家庭產電量。且發展出了可耐受颱風與地震等特殊的地理因素的成熟技術,比起地面式太陽能裝置更加減少了其風險與成本,而環境方面如前面提到的可減少水資源的蒸發外,還有效的減少了藻華的問題,未來更計畫要在全國各地推動更多浮動項目。

而在台灣,除了政府持續推動「陽光屋頂百萬座」計畫,以補助和獎勵方式鼓勵民眾支持太陽能發電外。學術界也開始尋求太陽能的動力發展與應用,國立高雄應用科技大學模具系的艾和昌老師便致力於改良太陽能車,使用自行開發的輕質封裝技術減輕重量、轉換效率較高的太陽電池模組,更在今年受邀參加阿布達比開辦的 Abu Dhabi Solar Challenge(ADSC)「阿布達比太陽能車挑戰賽」。而成功大學系統及船舶機電工程學系的趙儒民老師則以「新穎的分散式太陽能發電系統設計與實測」研究獲獎,克服了傳統集中式太陽能發電因遮蔽效應造成功率損失、對應日照方向靈活性不足等缺點,不但提高了發電效率也更容易偵查錯誤。而趙老師也將其設計應用在船隻上,完成真正的太陽能輔助動力船,老師認為太陽能需要的就是空間,未來將把太陽能發電系統以曲面造型安裝在成大校園內,兼具環保與美感的需求。

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫-智慧生活與前沿科技科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威
審校:陳妤寧

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