太陽光電有三種!屋頂型、地面型、水域型

目前太陽光電發展依據設置位置可分為三大類型:屋頂型、地面型和水域型,不同場域也會有不同的建置方式。2020年以來,在能源相關新聞時常可見地面型太陽能的爭議,不管是農地共生是否真的有經濟價值、或是小型光電造成農地破碎等,在未能了解事件的細節、始末前,也未能輕易對任何事情下定論。讓我們一起了解其他建置方式,持續關心台灣的能源發展!


屋頂型太陽光電

屋頂型太陽光電應該是伏特家最為熟悉的類型,也是陽光伏特家主要服務的類型。

將太陽光電模組設置在既有建物屋頂上,有效利用城市中已開發空間,主要考量的環境因素為遮陰問題,因為城市中高低不一的建物、水塔、女兒牆等,會造成不同日照時間、產生遮蔭,如何有效爭取日照面積及時長,是屋頂型光電最主要的評估;另外,因為多數建物居住人口或使用者不只一人,需要取得大樓住戶共識等,也是推進中會遭遇的困難。不過因為建置地點在城市中,輸配電網系統都已完善,較不會遇到電力基礎工程不足的問題。

依據如何將光電模組的支架結構,可分為平鋪式和棚架式。

平鋪式適用於斜屋頂、浪板屋頂建物,成本較低、組力快速有彈性;棚架式則適合多數平屋頂建築物。


地面型太陽光電

地面型太陽光電為直接設置於陸域上的光電模組,如不利耕作農地、各式工業用地等。以其他國家發展過程如德國、法國、澳洲等國家因為土地幅遠遼闊,常常可見一大片壯闊的發電廠。台灣因為地狹人稠、生態環境豐富且脆弱,在發展地面型光電時,更要仔細評估各層面的優劣利弊。特別是近年政府主力推進能源政策,地方政府也祭出各式獎勵措施,部分業者可能藉由法規不全處,加速申請流程,後續造成農地破碎、環評不符資格而遭社會大眾不良觀感及檢討。

排除這些需要檢討的案例,依據模組分為固定式與追日式:

固定式模組如同屋頂型太陽光電,為計算整體日照、傾角、遮蔭等環境因素後,計算出最佳日照角度,固定於地面上;架高系統下可耕種需光較少的農作或溫室,亦有牲畜農舍等案例;追日式則為活動式機構,會隨日照角度轉動模組角度,以取得更好的發電效能,追日型系統比固定式系統多10%以上的系統成本,但是能額外增加10%~25%的發電量,不過因為單軸活動機構較固定式不耐強風,雖然廠商也積極研發更好的機構系統,以目前來說,固定式的環境風險相對較能預期。


水域型太陽光電

水域型太陽光電是將設備設置於水面上或岸邊地區。

水域型光電相較於陸域型兩種,需要考慮更多環境因素;除了基本的強風、降雨等,強風還會造成水浪、水花、高速水流、以及沖刷下來的漂流物等外力因素,部件因為長期潮濕,會增加腐蝕機率、降低模組壽命,以及該地區原有漁業也會受到影響。

在風險因素不比陸域少的狀況下,為什麼發展水面型太陽光電呢?

根據文獻研究,水面型太陽能可以有效降低太陽能板在發電過程中的系統溫度,降低持續發電造成的熱度,有效提升整體發電效率約7.1%~13.5%,以及因為覆蓋部分水域面積會使蒸發減少、藻類光合作用減少降低優養化,全球淡水湖面設置潛力約為2000GW(已設置面積5%計算)。

根據資料統計,截至2018年9月,全球水面型(FPV)太陽光電設置容量將近1.1GW,單一最大容量案場在中國、其次為日本,中國主要利用FPV佈設在水淹煤礦區,若以整體案場數量而言最多的在日本。

台灣目前也有些許水域型太陽光電站,包含位於高雄阿公店水庫、屏東大武丁、烏龍、大潭牛埔排水滯洪池、台南永康科技園區滯洪池等,裝置容量為4.3MW,由經濟部主責水庫、滯洪池,農委會主責埤塘及魚塭。

全國最大「水域型浮動式太陽能發電系統」在台南 年發電800萬度

根據選擇的支撐結構設置差異,分為固定式及浮動式(floating photovoltaic, FPV)2種。固定式是指將太陽能板的支撐結構打入水體下方之地層,建立基樁;浮動式則是於水平面上建置浮動平台裝載太陽能板,透過浮台之間的鉸接,串連成大面積的浮動平台,並以錨碇系統(mooring system)支撐及穩定太陽能板的位置。


延伸閱讀

水域型太陽光電的挑戰:在水面設置太陽能板前,該考慮什麼問題?

我國水面型(浮力式)太陽光電發展與市場趨勢

https://www.wra.gov.tw/cp.aspx?n=3731

我國地面型太陽光電的現況與挑戰

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