2025年10月12日 星期日

酒鄉、魚塘與淨水廠愛用的水上光電簡介

 

文/宋瑞文(加州能源特約撰述)



「由於水上光電能夠遮蔽陽光,減少蒸發並抑制藻類生長,對於生產葡萄酒所需灌溉用水的蓄水池而言,改善了水質與蓄水量。」(美國希爾茲堡市公共建設部長Terry Crowley)


美國著名葡萄酒產地加州希爾茲堡市(Healdsburg)公共建設部長Terry Crowley,對於該市灌溉用水的水上光電效益,時常對媒體做出如上的評論



*圖說:美國著名葡萄酒產地希爾茲堡灌溉溝渠的水上光電。(來源:ABC






由於水上光電有著減少蒸發、降低水溫、改善水質,與供電等種種益處,在世界上為許多注重水質的地方所採用。例如,美國新澤西州淨水廠,在水庫設置了北美最大的水上光電(下圖)。



*圖說:新澤西州在水庫上裝設水上太陽能,為淨水廠供電。圖片經翻譯軟體處理。(來源:美聯社



據水上光電廠商京瓷解釋,不影響水質的原因是:浮台材質採用與自來水管同級之原料。



被視為救星


從生活用水的角度,水上光電減少藻類滋生,等於減少毒害。據洛杉磯水電局解釋,藻類這類的有機物,遇到改善水質的氯系消毒劑,會衍生出致癌的副生成物、三鹵甲烷。


水上光電對生態正面影響的例子不勝枚舉。位於日本琦玉縣,農用的梅之木古凍蓄水池,在水上光電裝設兩年後,對當地昆蟲魚類等做過調查,發現並無影響;該處並利用光電電力給水池打氣,調整氧氣濃度,藉此改善水質。


據日本經濟新聞報導,由於農家日漸減少,共同負擔蓄水池維護費用的農家也越來越少,農家苦於維護費用,水上光電一來減少維護費用,二來有賣電收益,「被很多人視為救星。」


三來留住儲水。在日本香川縣作為農用的平木尾池裝設水上光電之後,減少了浮泛其上的蓮花的佔據面積。過往因為蓮花大量吸水,農家有時因此用水不足,還得花錢買水。水上光電的出現,在當地水利會等獲得好評。


此外,還有增加養殖漁獲的案例。中國河北省的南大港濕地魚塘,裝設了廣達130公頃的漂浮式水上光電,「有效遮陽,降低水面溫度,大幅降低魚蝦因水溫過高導致的死亡概率。」


水上光電與其水面,時常相輔相成。水面可以幫助太陽能板降溫。水上光電廠商京瓷表示,太陽能板在高溫時若降低1度,發電效率增加0.5%。



水上光電的經濟面


由於前述的種種優點,在近年,部分水上光電案場,帶來了實惠的電力價格。


在日本製造並經營多個水上光電案場的法國廠商Ciel et Terre,實現了每度電10.05元日幣的賣電價格。由三井住友建設,位於兵庫縣加東市農用蓄水池的水上光電廠,售電價格為每度電9.99元日幣。


得益於環境面與經濟面的優勢,水上光電成長迅速。據世界銀行與新加坡光電研究機構的報告,2014年全世界水上光電不過10MW,2018年已成長100倍到1.1GW。


據國際能源總署光電專案計劃IEA PVPS在2025年4月發佈的報告,截至2023年度,世界上水上光電裝置容量已累積至8GW左右。由於未利用的池湖甚至海洋還有很多,裝設潛力巨大。



日本的水上光電雄心


最近有台灣團體提及,日本千倉水庫水上光電在2019年曾因颱風起火的事件,作為水上光電的反例。


一般民眾看了,或許以為日本水上光電遭到重挫。其實,不僅該案場已經復元,日本一直都是世界上水上光電名列前茅的國家。


往年經產省對於颱風帶來的地面型太陽能損壞,都會進行研討改善,在水上光電也是如此。發生在千倉水庫的水上光電火災,在加強設計繼續經營。


三井住友建設在2023年發佈消息,未來將持續研發,往深水水庫、湖泊,與海洋等水面發展的水上光電技術,「浮體式海上風電也會用到」、「沖繩等強颱經過的地方也能應用」。



*圖說:2025經產省水上光電可行性調查報告書,在調查範圍內的水庫,水上光電可行面積約為11平方公里。(來源:經産省



潛力相當於數十座核電


2025年3月,經產省發佈水上光電可行性調查報告書,調查對象涵蓋國內55個水力發電廠的水庫,排除不可行的部分後,能夠設置水上光電的水面有11平方公里(上圖),這裡的面積,意指太陽能板所佔據的面積,而非整體水面的面積。


對於可能遭遇強颱的沖繩,日本內閣府沖繩事務局在2025年7月,也做了農用蓄水池水上光電調查。有台灣坊間流言以為,日本水上光電選址會迴避強颱,這樣的解讀並不妥當。


根據日本新能源及產業技術綜合開發機構(New Energy and Industrial Technology Development Organization,簡稱NEDO)的「再生能源白皮書第二版」,日本水上光電的裝設潛力,高達38.8GW,「相當於數十座核電機組」。


目前水上光電僅占太陽能全體的0.5%以下,未來對太陽能成長的助益,後勢可期。



減少土地犧牲


對比於國外著名酒鄉、魚塘、淨水廠,及無數的農用蓄水池,陸續採用水上光電發電並改善水質。台灣關於水上光電的坊間說法,似乎少了積極的一面。


在關於水上太陽能的介紹裡時常提到,和陸上光電相比,不需要砍伐森林或佔用大片土地面積。前述的美國酒鄉希爾茲堡,對於水上光電的設置原因,也提及「不需犧牲珍貴的葡萄園田地」,因此被視為環境影響較小的選擇。



*圖說:浮體式水上光電使用池水清洗的新聞截圖,相對於台灣用藥水清洗的傳聞,後者顯得匪夷所思。(來源:日經



水上光電的課題


不過,關於水上光電的前景,仍有課題尚待克服。據美國國立再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory簡稱NREL)試算,就10MW規模的案場而言,水上光電的成本比陸上光電高出25%。有鑑於此,各製造商或運營商正在努力降低成本。


還有,環境更為困難的海上光電,正透過實際設置的案場,逐步驗證其可行性。由東京都與廠商合作,在(海相相對平靜的)東京灣內的浮體式海上光電,在2025年5月發表了經歷颱風也運作良好的實驗結果。未來水上光電的發展,且讓我們拭目以待。








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