保護湖泊的浮動式太陽光電

  根據國際能源署(International Energy Agency)2020年的報告顯示,太陽能目前是最便宜的電力來源,而太陽能發電也被廣泛應用在各種領域之中。目前有研究指出,建置於水面上的浮動式太陽光電模組,相對於其它太陽能裝置,因模板下方水體帶來的冷卻效果,使系統的發電效率可提升12.5 %。

▲歐洲最大的浮動式太陽光電模組,位於倫敦伊麗莎白女王二世水庫

圖片來源:Guardian News, World's biggest floating solar farm powers up outside London

湖泊或水庫對人類生活而言相當重要,可作為飲用水和農作物灌溉的來源。不過讓人擔心的是,伴隨著氣候變遷,全球湖泊自1985年以來,水面溫度平均每十年上升0.34℃,這使得水中有毒的藍綠藻增加,且由於水蒸發之故,使原有的供應水源面臨中斷的危機,此外,湖水因溫度上升造成的分層效果,產生湖泊的翻騰作用(Overturn),會讓深水層的氧氣減少,從而傷害許多魚類的生態環境。

學者Exley的研究團隊採用資訊工程模型來模擬浮動式太陽能光電模組將如何影響湖水溫度,模擬數據採樣於英格蘭最大的湖泊-溫德米爾湖。研究結果顯示,在湖面建置浮動式太陽光電,如可減少整個湖面遭受風速和太陽輻射的10%,則可抵消十年氣候變遷帶來的暖化效應。透過減少陽光照射湖面以達冷卻湖水的效果,從而降低蒸發量,並使湖水層之間的混合更頻繁,有助於為更深的水層提供氧氣。此些影響性可能因湖泊的深度、表面積和位置而有所差異,然湖泊生態受風速和陽光的影響甚大,是研究團隊重點關注的部份。

布建太陽能可以增加潔淨能源的發電量,但更重要的是,必須瞭解光電設施對水環境是否會產生影響。過去五年,浮動式太陽能發電量增長了100多倍,在35個國家或地區的裝機容量已達到2.6GW。如果所有人造湖泊(與天然湖泊相比,其生態敏感性通常相對較低)的表面積有1%被浮動式太陽能光電板覆蓋,它即可產生足夠為440億個LED燈泡供應一年的電力。浮動式太陽能有機會為世界能源供應的脫碳(decarbonization)上帶來重要貢獻,除此之外,研究顯示,浮動式太陽能亦可抵消地球溫度上升對湖泊造成的部分損害。不過研究也發現,如湖泊覆蓋超過 90% 的光電模板,將增加冬季時湖泊結冰的可能性,然而這份影響性還需要針對特定水體和光電裝置的設計進行進一步研究。而其他議題如浮動式太陽能發電場與水產養殖或野生動物的共生關係、湖泊型水域光電的最適設置區位等,此些探索性研究目前方興未艾,需要投入更多的研究工作以深入瞭解。


參考資料:
    1. Carbon Brief (2020). Solar is Now 'Cheapest Electricity in History', Confirms IEA:
      https://www.carbonbrief.org/solar-is-now-cheapest-electricity-in-history-confirms-iea
    2. Exley, G. (2021). Floating solar farms could cool down lakes threatened by climate change. The Millennium Alliance for Humanity and the Biosphere:
      https://mahb.stanford.edu/blog/floating-solar-farms-could-cool-down-lakes-threatened-by-climate-change/
    3. Harvey, F. (2016). World's biggest floating solar farm powers up outside London. Guardian News:
      https://www.theguardian.com/environment/2016/feb/29/worlds-biggest-floating-solar-farm-power-up-outside-london
    4. Lancaster University (2021). Floating solar farms could help reduce impacts of climate change on lakes and reservoirs. Tech Xplore:
      https://techxplore.com/news/2021-03-solar-farms-impacts-climate-lakes.html?utm_source=TrendMD&utm_medium=cpc&utm_campaign=TechXplore.com_TrendMD_1