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太 陽 光 電 在 乳 牛 場 之 應 用

◆新竹分所 龍沙平 陳煥南 吳明哲

  農業生產常以土地、水和電為基礎,在生產朝向機械化與自動化的時代,畜牧用電量將增加,然常因其位居偏遠地區和農業用電供配優先順序在後,而會有停電及電力不足等無法按計畫生產的困境。行政院農委會畜產試驗所新竹分所在苗栗縣西湖鄉的試驗基地有104公頃農牧坡地。目前開發利用之盤固草牧草地約30公頃,未來預定以乳牛產業及相關之科學研究為主。為求兼顧休閒畜牧環境保護、生態平衡及再生能源之利用,並與附近苗栗市、後龍鎮、通宵鎮等城市生活圈發展相結合,扮演一個以提昇台灣乳業科技,善用在地自然資源,帶動社區發展的綠色畜產科技與人文教育相互學習的中心。西湖鄉之地理位置適中,每天日照充足平均日照9.5小時,以之利用為再生能源,不但取用不盡,且能自給自足,而且無污染及廢料處理之虞環保因素。同時地形地勢渾然天成,以及各種天然條件;初步評估具有適合開發再生能源的優勢。

  台灣為一傳統能源缺乏的島嶼國家,據統計,目前有百分之九十五以上的能源是由國外進口,而且進口的都是石油和煤碳等高污染的化石燃料,另外佔發電量三分之一的核能發電,核廢料的儲存更是令人頭痛的問題。而在國際間,2002.8.26在南非約堡舉行的國際地球峰會最熱門的環保問題就是所謂的全球溫室效應,其造成原因就是人類大量使用化石燃料,產生大量二氧化碳氣體所造成的結果。因此再生能源(Renewable Energy)的自主性,乾淨與無污染特性,再度受到重視,所謂再生能源,包括太陽能、風能、生質能、水力、地熱和海洋能等永續能源,也俗稱「綠色能源」。國際間也正掀起第四波能源革命;永續再生及無污染之綠色能源已經成為廿一世紀最具有潛力的能源。2000年美國沙加緬度市的再生能源小組更同時發展出太陽能、風力、汽電共生等方式來分散供電,並引入自由化的市場競爭機制,降低價格。鄰近國家日本雖受限於自然環境,太陽光電利用率也有12%左右。綠色新能源潛能在台灣,可靠推估每年太陽熱能為1,163百萬公秉油當量(MKLOE/y),一年可減輕4,204百萬噸二氧化碳產生量。太陽光電能約為4.59百萬公秉油當量,一年可減輕12.9百萬噸二氧化碳產生量。台灣再生能源利用率尚不足1%,若能充分利利用農業用地來生產乾淨無污染的〝綠色能源〞,藉此降低偏遠地區農業生產自動化夏季停電的風險,不但可降低農業品生產成本,而對環境保護與永續經營都有正面的意義。

  西湖鄉之地理位置適中,每天日照充足平均日照9.5小時,以之利用為再生能源,不但取用不盡,且能自給自足,而且無污染及廢料處理之虞環保因素。同時地形地勢渾然天成,以及各種天然條件;初步評估具有適合開發再生能源的優勢。

  民國90年5月30日新竹分所依經濟部能源委員會規定之「太陽光電發電示範系統」之設置補助辦法,每KW最高補助一半,也就是新台幣15萬元,西湖場設置3KW共補助45萬元,另新竹分所的牛舍興建工程內含有光電系統經費45萬元。,在工研院材料所及勤益工業技術學院指導下,提出申請在西湖乳牛場先期設置3KW太陽光電發電系統(以平均日照90%估計一年發電量可達9000KW),供搾乳及辦公室照明之補助電力。以平均日照時數的90%發電估計一年發電量可達9000KW。於90年6月27日,全台申請設置太陽光電系統的機關團體前往能源委員會報告,接受學者、專家的審查。此次共有12個個人與團體提出申請,其中包括總統府申請的10KW在內。本分所由分所長吳明哲博士報告,報告內容為:

1.  目的:利用再生能源於農業生產管理,達到節約能源、資源再利用、電源分散之目的。
2.  用途:本設置系統利用於畜牧生產之電力部分自給之目的,有利偏遠地區農業用電之持續供應及產業穩定發展。
3.  配合展示之規劃:本計畫設置地點為農委會畜產試驗所西湖場區之乳牛場牛舍,可配合本單位之研究、推廣及資訊提供展示。宣導再生能源與農業生產研究之結合,提供農友及一般民眾正確及先進之能源利用資訊。

  審查會後二週獲得通知,通過申請。並於90年7月24日與能源委員會及工研院等簽訂合約。

  隨即依合約詢求專業廠商施工,最後選定太陽能模板廠商為德國西門子(Siemens Solar)施工。並於90年12月1日組裝完工。

  太陽模板設置於西湖乳牛舍邊之管理室屋頂,呈〝牛〞字型,以配合整體景觀之設置,並且在管理室內設展示板(如附圖片)。依能源會合約申請設置單位須負責系統之運轉及安全維護至少五年,並於系統完工後,每年1、4、7、10月份15日前申報前一季之電能生產及使用狀況。

  同時依合約申請設置單位在合約有效期間內,如有機關學校提出申請參觀,非有正當理由不得拖延或拒絕,以達到再生能源之推廣,展示教育資訊及生態保育功能。

  西湖乳牛場3KW之太陽光電發電示範系統設置精神除前項功能外,另一層意義就是農業科技與再生能源之結合應用;並配合全球環境生態之變遷對策,提供未來農業經營模式的另一個值得思考的方向。

畜產試驗所西湖乳牛場區3kwp太陽能電力系統圖

《基本系統架構說明》

1. 系統供電順位:a.太陽能,b.台電,c.蓄電池組,d.其他發電設備。
2.  正常日間供電以:a.為主,b.為輔,c.d.待命;日間停電,由a.c.or d.供電夜間供電以b.為主,夜間停電,由c.or d.供電。
3.  可不逆流台電,待並聯技術規則與購電法通過後,再調可逆流。
4.  當異常時(含停電、跳電…)因系統偵測不到比對訊號(同步比對),會立即自動切斷與台電的聯線,轉換為獨立運作模式(緊急模式)供電。
5. 系統規模可按實際需要彈性配置。