為小規模農戶建立全面且環境永續的太陽能灌溉架構

  全球正在發展離網(off-grid)太陽能灌溉,希望能幫助農業穩定供水,提升糧食產量,降低燃料碳排放及能源成本,並增加人類的氣候變遷調適韌性。在中東北非、東南亞和撒哈拉以南的發展中國家,以太陽能抽取農業用地下水的技術持續成長,太陽能泵成本下降,出現經濟誘因,並發展合作夥伴倡議。太陽能灌溉可帶來具成本效益的永續能源,建立穩定糧食生產,同時符合SDG目標。然而,為達目標,也需要更好的政策與制度,在眾多利害關係人、各種目標中進行協調。Feed the Future小型灌溉創新實驗室與國際水資源管理研究所(International Water Management Institute, IWMI)團隊在Energy Policy期刊發表研究,透過不同地區的案例觀察提出架構,以支持政策法規與監督機制,協助進行環境永續且符合社會經濟效益的太陽能灌溉投資,希望探討能源、水資源與環境安全的平衡點及其社會公平性。

▲太陽能灌溉系統

圖片來源:Climate Action, Solar irrigation can improve food security and prosperity, says UN agency


發展太陽能灌溉,有望成為氣候變遷解方之一

  使用化石燃料抽取地下水會產生溫室氣體並增加取水成本,因此太陽能抽水與灌溉方法,特別在中低收入國家,有望幫助農業部門能源與氣候變遷的解方。太陽能灌溉帶來的變革,不僅擴大小規模農業的生產,提升家庭用水安全,也能為氣候智慧農業發展提供解決方法。不過,太陽能抽水經常牽涉國家或地方目標與計畫,涵蓋多元技術且需要公私部門的多方參與。

  太陽能灌溉推動主要有兩大動力,一是降低化石燃料的碳排放與能源成本,太陽能泵得以取代柴油與石油馬達,或以燃煤發電的電網;第二項動力是以具備成本效益的方式確保糧食生產並維持生計,原因是太陽能泵運行得花費所需會比石油或柴油驅動的抽水技術來得低。此外,近年太陽能泵成本下降,成為快速發展的推手。許多國家如印度、摩洛哥已實施補貼政策,或針對太陽能灌溉採取免貿易關稅或稅務優待(如衣索比亞),讓太陽能灌溉在低收入市場區塊成為農民的較佳選擇。

  國際合作夥伴、研究人員及政策決策者多半認為農業結合太陽能是因應氣候變遷的智慧解方,能提供符合成本效益及永續的能源,達到糧食安全、維持生計,以及水、能源及糧食鏈結的目標。最具體的部分是以太陽能灌溉降低碳排放,舉例來說,印度一份近期的資料估計,500萬座太陽能馬達每年能省下100億公升的柴油,亦即減少2,600萬噸的二氧化碳排放,故而許多國家都追求以太陽能馬達作為一般燃料馬達的替代方案。綜觀當前發展,太陽能確實是脫離化石燃料的方法,不僅對環境有益,更有潛力改善社會不公,為小農帶來提高收入和糧食安全的機會。


建立跨部門協作,推動太陽能灌溉發展關鍵

  另方面,推動太陽能發展須從水資源、糧食、能源安全等面向作為出發點,形成需要跨部門之間合作,如缺乏一致技術標準、財務評估模型等因素,將可能導致小規模農民較難取得財務資源及太陽能灌溉技術,尤其對弱勢的群體(小農、女性及年輕農民)較為不利。此外,水資源取得可運用相關資訊工具,使太陽能灌溉的相關規劃更有效率且具備永續性,同時教育部門對農民而言,在太陽能推廣過程中扮演相關教育課程及能力建構的角色。實際上,太陽能灌溉推動工作牽涉多個利害關係人,包括國際組織、多邊金融機構、私人創投等,甚至有時各方目標會有衝突,例如短期獲利、滿足股票投資人、長期發展目標和水資源永續性等,須避免不同利害關係人和推動目標之間缺乏協調機制。


太陽能灌溉發展架構,提供小規模農業運用可行途徑

  Lefore et al. (2021)研究提出太陽能灌溉發展架構,包含兩個主要面向,一是確保各收入階層的農民都有平等機會使用太陽能灌溉技術;二是規劃監督時能採用具環境永續性的方法與策略。這兩大面向的交會之處,凸顯管理體系與跨部門、利害關係人之間的協調的重要性,讓太陽能灌溉成為可推動且永續發展的技術;上述兩大面向與架構目標的關係請參考下圖。


▲太陽能灌溉系統

圖片來源:編修自Lefore et al. (2021)




  隨著太陽能灌溉快速發展,基於資源保護與永續的立場,政府機構須投入資料蒐集與工具開發的相關研究上,持續改善決策流程,鎖定低風險水資源區推動發展,同時進一步透過公私部門合作,改善地下水位管理與監測工具,共同保護水資源,藉由跨部門協作達到環境永續與社會公平等重要目標。


參考資料:

  1. Leforea, N., Closas, A., Schmitter, P. (2021). Solar for all A framework to deliver inclusive and environmentally sustainable solar irrigation for smallholder agriculture. Energy Policy, 154, 112313:
    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421521001828
  2. Wentworth, A. (2018). Solar irrigation can improve food security and prosperity, says UN agency. Climate Action: https://www.climateaction.org/news/solar-irrigation-can-improve-prosperity-and-food-security-says-un-agency