公共水利設施設置漂浮式太陽能的效益 OCTOBER 11, 2022 能源萬象 關鍵字 ： 太陽能、水利、綠能 ※封面圖片：在經濟與生態效益權衡下， 尋求公共水利設施設置漂浮式太陽能最佳設置量的示意圖。引自[註1]。 公共水利設施設置漂浮式太陽能的效益 文／Tony Yen (媽盟特約撰述) 台南七股的大潮溝光電案，近日爆出政治危機。我認為相較於傳統電廠而言，綠能政策的性質就是同時會出現複雜多樣的個案，過度執著於單一案場，沒有太大的必要性；或者說，當全台太陽能裝置容量已經逼近10GW時，一座100MW量級的案場能否順利開展，不論就客觀上還是情感上，我已經能用比較淡然的心態看待。但透過這樣子的事件，健全一些對於漂浮式太陽能的理解和合作方式，以求減少未來類似案件失敗的風險，還是有積極的意義。 漂浮式太陽能與公共水利設施運作的關聯 太陽能案場如果建置在水利設施上，對於水利設施的運作有哪些影響？首先，大部分的文獻都指出，在水體表面設置遮蔽物，能有效減少水利設施的蒸發速率[註2]；蒸發量減少能減輕水利設施出水量限制，進而增加水利設施運作的調度彈性。另一方面，漂浮式太陽能需占用一定比例的水表面積，對水體最低水位產生限制，遮蔽率過高的情況下反有可能減少水利設施運作的調度彈性。 兩種效應相互權衡，只要漂浮式太陽能沒有遮蔽絕大部分的水體，其對於水利設施運作的負面影響是輕微的[註1]；而蒸發量減少、讓我們能對水資源進行更有效的利用，則絕對是漂浮式太陽能的一大優勢。 在大潮溝光電案，有兩個額外的特點需要考慮：其一，大潮溝引入的水資源為海水[註3]，蒸發量減少的正面效益較需引入淡水水體的水利渠道來得小，但對任何水利設施而言，水位控制仍屬必要，根據潮汐引排海水的渠道自不例外。 這也帶來第二個特點：大潮溝中有私人養蚵產業的既成事實，已經對水利設施的運作產生一定程度限制[註4]，現在如果在水體上方裝設漂浮式太陽能，和既有養蚵產業進行整合，方能減少對水利設施運作的額外限制，最大化土地利用效率[註5]。這類型的個案，凸顯利用漂浮式太陽能對水利設施進行複合性利用的潛在優勢。 漂浮式太陽能和水利設施複合性利用的優勢，在已進行水力發電的水庫中也可看出－如果和既有的輸電設備整合成功，我們就可以減少部份設備建置的成本，而倘若該水庫還兼具抽蓄水力發電的功能，整個系統就可視為一座綠能和儲能設施進行搭配的混合式電廠。 漂浮式太陽能與公共水利設施水質管理的關聯 在[註1]、[註2]跟[註6]當中，都有指出漂浮式太陽能（或者類似的遮蔽物）增加水體遮蔽率達一定程度後，降低光合作用、減輕藻類滋生的正面效益－藻華大範圍阻擋進入水體的陽光、從而導致優養化的風險能因此降低[註7]。當然，如果漂浮式太陽能對水體產生過度的遮蔽，致使水體中其他的營養物質在正常條件下仍無法被充分分解，則有增加優養化風險的可能[註8]。 由於水體接收紫外線的程度受影響，設置漂浮式太陽能後，水質要求較嚴格的水利設施，可能需增加強後續處理中的殺菌能力。在[註9]中有提到，漂浮式太陽能的水體遮蔽率不超過30%時，對水庫水質管理不會產生額外的負擔。[註9]中也有提到，太陽能設施的材質滲入水體帶來的重金屬污染微乎其微，在水庫正常水質管理下可被接受。 很明顯地，只要不過度遮蔽水體，漂浮式太陽能不僅不會顯著影響水質，還有拮抗藻類過份繁殖的正面效益。如果在此之上，還要再增加單一漂浮式太陽能案場的裝置容量，可能就需要加強水利設施水質管理的能力（對養殖業來說亦可降低養殖密度），或者選用透光性較強的太陽能板。這時的權衡就和討論農電共生時類似－雖然以單一案場而言，太陽能發電量可能因而受限[註10]，但只要整體國土的角度來看土地利用效率增加，漂浮式太陽能政策仍具有其合理性。 除了公共水利設施之外，台灣人口凋零的趨勢如果持續，農漁產業用地使用量或使用密度，未來應該會逐步下滑。此時，在這些經濟生產衰退的土地上，以友善生態的方式進一步增加太陽能裝置容量，會是兩種產業的轉型過程中一條可以追求的道路。但要走向這樣的道路，擺脫太陽能在正常人類地景中屬於「不自然」的設施的認知，是必要條件－這在都市或農漁村的土地規劃皆適用。 **註釋 [1] J.Haas等，Floating photovoltaic plants: ecological impacts versus hydropower operation flexibility。Energy Conversion and Management，2020年。 [2] G.Exley等，Scientific and stakeholder evidence-based assessment: Ecosystem response to floating solar photovoltaics and implications for sustainability。Renewable and Sustainable Energy Reviews，2021年。 [3] 林吉洋，水源命脈也要蓋光電？七股大潮溝百頃海田陷危機，居民怒吼撤案，官方互踢皮球。上下游https://www.newsmarket.com.tw/blog/175954/。 [4] 在聯合報一篇新聞中有提到「國有財產署常年以來以會影響排水等理由拒絕養殖戶在大潮溝上養殖」，雖然根據[3]國財署目前「任由蚵農在大潮溝上放養，彼此相安無事」。謝進盛，七股大潮溝種電藍綠怒轟 是否撤案市府一周內決定。聯合新聞網，。 [5] 我認為這裡應該用[2]所提出的反事實論證法來思考：如果不是在這個已有養蚵產業的水利設施上裝設漂浮式太陽能，而是在沒有私人利用的另一座水利設施上搭設，對那座水利設施運作的影響會是如何？權衡下來，即使光電對目前這個設施上產生無法再行排除的額外運作限制，也可能有裝設的合理性。不過，從[1]的結果類推，大潮溝一案的光電遮蔽率，應不致於對水利設施運作產生顯著影響。 [6] Qasem Abdelal，Floating PV; an assessment of water quality and evaporation reduction in semi-arid regions。International Journal of Low-Carbon Technologies，2021年。 [7] 根據維基百科英文版的定義，優養化同時可指稱水體累積過多營養，或者水體因營養過多產生大量藻類孳生的現象，詳可參見。這篇文章使用前者的定義，但兩個現象都做考慮。 [8] 在[2]中還有有舉出更多漂浮式太陽能可能影響優養化的因素與機制，包括水中溶氧量和溫度的互動：比如厭氧環境下，較低的溫度有助於含氮養分的分解，降低優養化的發生，因此漂浮式太陽能底下的水體如果進入厭氧條件，也有機會減少優養化的風險。但水化學方面的文獻回顧[2]大多以冰層遮蔽的研究做討論，副熱帶地區太陽能板的遮蔽是否有類似的效應，值得商榷。 [9] D. Mathijssen等，Potential impact of floating solar panels on water quality in reservoirs; pathogens and leaching。Water Practice and Technology，2020年。 [10] 因為水體能在陽光充足時降低太陽能板的表面溫度，單位太陽能板面積的光電轉換效率會有所提升，較小程度地弭補總面積受限的不足。