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太陽能對環境的影響

水上型太陽能系統與鳥(照片來源:胡劭德)

太陽能對環境的影響

新聞報導常提到環保團體擔心太陽能電站會對環境造成影響,因此不贊成在地面與水上建置太陽能。在相關的報導與討論中,很多內容對太陽能的認知不太正確,本文分享一些電站實際案例,希望能讓大家理解太陽能可以與自然環境共存,也希望藉此打破一些迷思,避免錯誤的想像誤導大家做出錯誤的判斷。 


迷思一:太陽能影響鳥類與動物生態
有愛鳥人士憂心蓋太陽能電站導致鳥類數量減少,質疑太陽能系統會影響鳥類生存環境。事實上太陽能系統是最不影響環境的發電裝置,無聲、無排放、無污染、無動作,只是靜靜的站在那裡,對鳥類與其他動物完全沒有威脅。下面的照片可以看到很多鳥群聚在太陽能板上,他們不但不怕,而且很愛在上面棲息。下面第二張與第三張圖就更厲害了,鳥類常會在太陽能板下築巢,甚至還下蛋,可見鳥兒們一點都不怕太陽能系統,還是他們遮風避雨休息的好地方。其實建造太陽能電站時鳥的數量減少,只是施工期間的短暫現象,當電站完工,人員機具撤離,鳥兒就回來了。

鳥群聚在水上型太陽能系統上(照片來源:胡劭德)

太陽能板下的鳥巢(照片來源:蔡尚霖)
浮台上的鳥巢與鳥蛋


不只是鳥類不怕太陽能系統,連最敏感怕人的兔子也很愛在太陽能系統附近活動。下圖是在英國太陽能電站拍的照片,成群的兔子穿梭在太陽能板之間,我們看得很開心,不過維運人員不太開心,因為兔子會在電箱下面築巢咬壞電線,必須在電箱週邊鋪鐵網阻止兔子挖洞。由此可見,太陽能系統一點都不可怕,完全不會威脅到周圍的動物。

兔子穿梭在太陽能支架間(英國電站)


迷思二:太陽能板把光全部遮住了,下方動植物無法存活

太陽能板全面遮蓋的印象大概來自下面這種照片,一大片的太陽能板把土地都遮住了,可以想像下面一定是一片黑暗,動植物無法存活。事實不是如此!

太陽能板遮住全部的陽光?

太陽能陣列間保留間距
事實上這是視角的問題,同一個案場由側面拍攝的照片如下。由這張照片可以看到太陽能板的陣列之間留一段不小的距離。因為冬天太陽角度較低,陰影會遮擋到後排的太陽能板,使發電大幅降低,所以太陽能電站一定不會把模組鋪得滿滿,中間必須留下間距以維持發電量,也方便維護與維修。因此,太陽能電站有一大半的土地是沒有直接被太陽能板覆蓋的。
太陽能陣列間距(與上圖同一個案場側面拍攝)

太陽角度隨季節變化
太陽在每個季節的照射角度都不同,因此冬天與夏天的陰影位置不太相同,所以只有部份面積是持續在陰影下,很大部份的面積在季節變換之間可以輪流照到陽光,如下示意圖(兩秒輪播動畫)。
冬天與夏天陰影位置不同

除此之外,太陽每天從日出到日落照射角度也是不停改變的,太陽能板間的空隙也會有陽光穿透,隨著陽光角度改變,照射位置也會掃過地面不同位置。下圖就是從太陽能板下方拍攝的照片,可以看到陽光透過太陽能板間的空隙照射到地面。這個系統的太陽能板間距是普通的標準距離,如果地面需要較多陽光,可以留較大空隙,讓更多陽光照到地面。
陽光從模組間的空隙穿過


除了直射下來的陽光,太陽能板下方還有漫射光。如果需要更多光線,可以把太陽能板架設高度提高,下方的漫射光更多就會更明亮。例如下面這個案場,把太陽能板架設得特別高,讓下面的草可以得到更多光線,同時也方便羊在太陽能板下穿梭自如,這是太陽能電站與自然共存好例子。

太陽能電站牧場
事實上這種太陽能電站與畜牧結合的例子不少,多貼幾張照片給大家參考。


牧羊與太陽能結合


也有人關心水上太陽能系統把光都擋住了,會對水中生態造成影響。其實浮台之間以及太陽能板之間都有空隙,水上系統也有機會讓陽光透入水中的(如下圖)。
水上太陽能系統與透光浮筒設計


迷思三:太陽能電站會破壞土地,造成不可逆的傷害

建太陽能電站不像蓋傳統電廠,不需要把整個地面鋪滿水泥,不但不會對土地造成永久傷害,而且很容易回復到原來的狀態。例如下圖是一個地面型的太陽能電站,可以看到電站並沒有對土地造成什麼影響。未來電站除役時,只要板子拆下,基樁拔起,很容易就回覆原狀。因此無法耕種的污染地、地層下陷區,正好可以用來建置太陽能電站,讓土地休養生息20年。

太陽能系統(照片來源:蔡尚霖)


下圖是比利時一個電站除役時,把模組拆下來的狀況。從照片可以看到模組拆下來之後,地上還是綠油油的草地,土地並沒有受到傷害,擔心種電之後土地無法復原實在是多慮了。

比利時Chevetogne的電站除役

迷思四:太陽能模組有廢液,太陽能板上的雨水會污染土地

首先,太陽能模組完全是固體組成(如下圖),沒有任何液體,也不會產生任何液體,當然也不會有廢液。誤解可能來自太陽能發電的晶片叫「太陽能電池」,有些人看到電池就想到電池內的廢液。事實上太陽能電池是矽晶片,跟電腦IC是相同的材料。而目前太陽能系統所發的電都直接併入電網,沒有使用蓄電池蓄電,因此也不會有蓄電池造成污染的問題。

太陽能模組結構

接著我們來看太陽能板使用的材料:
·    鋁框、玻璃- 都是日常生活中常用的材料,不用多說。
·    封裝材EVA- 跟運動鞋底的材料是一樣的,只是運動鞋底的材料會發泡來達到吸震的功能,太陽能用的EVA則是做成透明的。
·    矽晶片- IC晶片相同的矽原料。
·    背材- 主要材質PET是跟寶特瓶一樣的材料,表面塗層是類似不沾鍋的含氟材料。
·    接線盒- 大都是耐高溫的塑膠材料PPO
以上材料沒有一個會釋出污染物,而模組正面會接觸雨水的只有玻璃跟鋁框,流下來的雨水跟家裡的鋁窗流下的雨水是一樣的,更沒有污染土地的可能性。

結語
太陽能是對土地最友善的發電方式,無聲、無息、無排放、無污染、無動作,對周圍的動物沒什麼影響,也不會造成環境的污染。透過本文介紹的案例,希望大家不再對太陽能電站有過多的憂慮,太陽能系統是可以與自然共存的!




關於作者:
林敬傑博士,業界朋友們暱稱為「傑博」
2004年在工業技術研究院從事太陽能模組研發,是國內最早開始研究太陽能的專家之一
2005年與德國萊因技術合作,在臺灣建立亞洲第一個太陽能檢測認證實驗室
2007年擔任德資企業a2pak Power茂暘能源技術長
2011年成立顧問公司PV Guider,提供專業諮詢與電站品質管控等服務

目前擔任:
PV Guider首席顧問
CNS國家標準審議委員
工研院量測中心顧問
SEMI產業標準工作小組召集人
國際能源總署IEA PVPS Task 13技術專家
Solar United國際太陽能產業聯盟工作小組技術專家
華聚基金會兩岸共通標準技術專家