研究指出農電共生的經營模式可最大化太陽能光電轉換效率
2019/08/20 @國際
摘要
美國奧勒岡州立大學研究團隊根據模型推算全球17種土地覆蓋類型的太陽能轉換效率，農耕地的覆蓋類型為主的太陽能發電具有最佳的光電轉換效率，僅需在部分農地上部署一定比例的太陽能板，便可望填補全球發電缺口。
示意圖
太陽能發電被認為是填補非再生能源發電缺口的方式之一，該做法需大面積土地部署太陽能板，以滿足全球發電需求。然而，在太陽能板建置、部署的過程中，往往面臨與既有土地利用相衝突的情況。如何選擇適合部署太陽能設備的地點，並發揮最佳的能源生產效率，將是實現太陽能永續發電的最佳機會。美國奧勒岡州立大學(Oregon State University)的最新研究顯示，僅需在部分農地上部署一定比例的太陽能板，便可望填補全球發電缺口。
雖然美國將許多太陽能設備部署在人煙稀少且不適農業生產的荒野地，避免農糧生產與能源生產間相互矛盾的情況，然而因受限於當地炎熱的氣候，太陽能板的發電效率因此大打折扣。由此可知，部署地點的氣候參數，將與太陽能板的發電效率息息相關，在這樣的情況下，農地被認為是適合做為太陽能發電的候選地點之一。
為了解農地發電的可能性，奧勒岡州立大學的研究團隊試著分析特斯拉(Tesla Inc.)在位於奧勒岡州立大學五處農地所部署的併網地面型(grid-tied, ground-mounted)太陽能電網系統，並監測電網周圍的氣溫、相對濕度、風速、風向、土壤濕度及該區域所能接收到的光量等環境資訊。藉由這些數據，研究團隊發展出以氣溫、風速、相對溼度做為主要環境參數，並藉此推導出太陽能光電轉換效率(photovoltaic conversion efficiency)模型。研究團隊根據模型推算全球17種土地覆蓋(land cover)類型的太陽能轉換效率，發現以農耕地(cropland)的覆蓋類型為主的太陽能發電具有最佳的光電轉換效率，顯示農地或許能做為太陽能板部署的最佳候選地點。
研究團隊希望可在全球推廣農電共生(又稱農電共構，agrivoltaic)的概念，即將部分農地由原本的農事生產轉為從事太陽能發電。根據研究團隊預估，將不到1%的全球農地轉變為生產太陽能發電，就能滿足現有的能源需求。部分的研究也顯示，農電共生的經營模式可提高乾旱、無灌溉農地的作物生產，是農、電雙贏的絕佳典範。【延伸閱讀】日本東北大學和新瀉食品農業大學研發從牛胃液產生發電氣體
該研究或許可做為我國農地種電政策計畫的參考新知，以重新評估農地的優勢。
該研究由美國農業部(United States department of Agriculture)及美國國家科學基金會(National Science Foundation)等計畫資助，相關研究成果已發表在<Scientific Reports>。
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