專題報導

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太陽光電應用於乳牛場之評估

新竹分所　林金鳯

　　台灣為一傳統能源缺乏的島嶼國家，據統計目前百分之95以上能源是由國外進口，主要是石油和煤碳等高污染的化石燃料，這些石油及煤燃燒而產生二氧化碳、氮氧化物等氣體壟罩大氣層，造成太陽光穿透大氣層後所產生的熱無法耗散，地球表面就如同溫室一樣因此稱為溫室效應。大氣中的二氧化碳若照目前的速率增加，預測到二○五○年，地球平均溫度將上升攝氏2度，將使南北極的冰山逐漸融解，海平面上升大量土地將被海水淹沒造成生態浩劫，如用核能發電雖少空氣污染，但核廢料儲存又造成另一個污染問題；我們要如何對待我們生活的環境? 2005年2月16日起，”京都議定書”已正式生效，先進國家莫不積極發展潔淨之再生能源以因應全球暖化問題，除了限制溫室氣體排放量，必須積極尋求不同的能源模式，達到能源系統「去碳化」的效果。「去碳化」實即意謂著大輻改用太陽光電、太陽熱能、風力發電、水力發電、生質能利用等再生能源。

　　民國96年行政院農業委員會畜產試驗所新竹分所奉核准於西湖場區乳牛舍屋頂建立7.11kWp太陽光電發電系統(Photovoltaic，簡稱PV)，裝置太陽光電能板共計79片排列「牛奶好」字型，從右看為「好奶牛」若從遠方眺望，更可以清楚辨識這個新的地標，字型週圍用LED燈圍繞，當夜間牧區一片漆黑、寧靜的時候從遠處眺望「牛奶好」的光芒更為耀眼(如圖) 。

　　利用屋頂上設置的太陽光電模板將太陽光能轉換成電能，這樣所產生的電力，沒有廢氣的排放、也不會產生污染、更沒有噪音，是方便又環保的能源。
　　這組太陽光電發電系統自97年3月正式運轉發電量3至10月份分別為698、691、869、804、898、913、784及854度，每日每kWp平均發電量分別為3.17、3.24、3.94、3.77、4.07、4.14、3.68及3.87度。

一、太陽光電發電系統簡介

　　太陽光電的發電原理，是利用太陽電池吸收0.2μm~0.4μm波長的太陽光，將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。利用太陽光電模板將太陽光能轉換成電能，這樣所產生的電力，沒有廢氣排放、也不產生污染、更沒有噪音，是方便又環保的能源。每kWp的PV(太陽光電)每年可減少 9公斤氧化硫( SOχ )、16公斤氧化亞氮( NOχ )及2300公斤二氧化碳( CO₂ )的排放（相較於礦物能源）。若以裝置3kWp的家庭，就有相當於3,000平方公尺森林（6個網球場面積) 的綠化效果。

二、太陽光電系統型式分

（一）	獨立型
	適用地點：高山、離島、基地台….等市電無法到達處。
	使用方式：作為獨立電源使用(必要搭配蓄電池)。
	工作方式：白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電，必須可以自給自足。
缺點：
	‧ 系統設計考慮因素多(組列、蓄電池容量、負載與陰天日數等安全係數，最佳化設計很複雜)。
	‧ 搭配蓄電池使發電效能損失(無最大功率追蹤)。
	‧ Inverter 效率低(低壓型<48V)。
	‧ 太陽光發電量與負載需求不搭配、利用率偏低。
	‧ 蓄電池建置複雜、成本很高、壽命很短。
（二）	併聯型
	適用地點：電力正常送達之任何地點。
	使用方式：作為輔助電源使用。
	工作方式：
	‧ 白天 PV系統併聯發電，夜間由台電供電。
	‧ 將市電電力系統當作一個無限大、無窮壽命的蓄電池。
優點：
	‧ 系統簡單、不需安全係數設計。
	‧ PV發電利用率高、效率高。
	考慮點：停電時無電可用。
（三）	防災型
	適用地點：有防災需求(照明、汲水、通信….)之公共設施。
	工作方式：
	‧ 平時PV併聯發電(電池浮充) 、效率高、利用率高、夜間由台電供電。
	‧ 視需要建置供防災用之蓄電池，長時間停電時白天 PV 發電供負載並充電、夜間由電池供電。
考慮點：
	‧ 含電池成本較高
	‧ 系統較複雜

三、發電量估算

　　太陽光電發電顧名思義就是利用太陽光來發電，當然與日照強度、時間與角度成正相關，台灣地區日照角度以向南23.5度最佳，南部比北部高，發電量計算可分

（一）	以日射量來計算
	年發電量（EP）＝PAS * HA * K * 365(天)
	PAS：太陽電池組列容量
	HA：設置場所及設置條件的累計日射量（kWh/m2 *日）
	K：總和設計係數（0.65～0.8≒0.7程度）
（二）	以系統利用率來計算
	年發電量＝太陽電池陣列模板的發電量系統利用率 8760（小時）
	系統利用率＝0.1～0.15≒0.12程度
	一年總時數＝24（小時）* 365（天）＝8760小時

　　酪農戶牧場多在離都市較為偏遠的地區，沒有市區高樓建物擋住太陽光的問題，充分利用其農業用地來生產乾淨無污染的〝綠色能源〞，藉此降低停電的風險及農產品生產成本，在能源短缺的時代，積極開發取之不盡用之不絕的太陽能，不但無污染及廢料處理之顧慮，更能適應全球環境生態之變遷，如能推廣太陽光電發電替代用電，對環境保護與永續經營都有正面的意義。

　　使用者可視需要選擇安裝之型式，向財團法人工業技術研究院太陽光電發電中心申請，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，本分所經補助裝設併聯型，白天 PV系統併聯發電，夜間由台電供電，白天發電量使用剩餘部份回賣給台電。

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日間

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