近期國際農業光電的進展現況（上）

韓國農業光電政策新發展

韓國政府宣佈一系列支持農業光電計畫的新措施。

韓國農林畜產食品部(Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs)發布三項新措施，支持全國農業光電設施的推廣與部署。第一項也是最重要的措施是將農業用地轉用於農業光電發電的許可期限，從原本的8年延長至23年。

        另外，各地方政府規劃與產業通商資源部（Ministry of Trade, Industry and Energy）合作，為農業領域的太陽能發電專案提供政策性獎勵措施。但政府也明確指出，農業光電業務應為農企業的專屬權利。農林畜產食品部將為農民提供相關培訓，幫助他們了解農業太陽能發電專案的許可與審批程序，確保其穩定運營，並將與產業通商資源部合作開發相關保險產品，以支持穩定的業務模式，另一方面也將定期監督農業光電專案的開發與建設，確保農業活動能持續進行。若農業光電專案是透過非法手段通過批准，政府有權取消許可，並處以罰款與懲罰。農林畜產食品部預計將於 2025 年發布二級立法，以正式實施這些新措施。

光電產業不了解種植農作物的人，反之亦然

英國研究員 Aritra Ghosh 指出，為提升農業光電（agrivoltaics）系統的土地利用效率，需更深入了解微氣候及太陽能設備對作物的影響。然而，光電技術與作物科學之間仍存在知識斷層，研究數據亦不足，需更多時間發展。

Ghosh 與其研究團隊發表於 Solar Energy 期刊的研究，透過模擬分析英國馬鈴薯農場與不同農業光電系統的整合方式。研究結果顯示，不同地區的氣候差異影響太陽能發電與作物產量。其中，使用追蹤系統的雙面太陽能模組可提高 24.6% 的發電量，但對作物產量有較大影響。例如，在伯明罕的模擬結果顯示，單面模組搭配追蹤系統的設施，其作物產量僅達靜態雙面系統的 65.57%。

        研究指出，靜態雙面農業光電系統對作物產量最為有利，且在土地等效利用率（LER）評估中表現最佳。然而，Ghosh 認為 LER 並非唯一決策標準，應更全面理解光電系統與作物產量的關聯，提供農民最適合的方案。Ghosh 強調，作物生長與光電系統之間的交互作用會影響發電效率，未來需促進兩門學科的合作。此外，預測未來可開發應用程式，幫助農民輸入基本資訊後，自動推薦最佳的農業光電設置方案。目前仍需時間研究更多影響因素，才能達到最佳的農業與能源平衡。

圖1. 正午能量交換：(a) 自然系統中；(b) 由於太陽光電的存在；(c) 太陽光電與植被共存。

荷蘭開發農業光電景觀變化指標

荷蘭瓦赫寧根大學及研究中心(Wageningen University & Research)的研究人員為農業光電計畫開發一套包含10個景觀變化指標（LCIs）的分析框架，評估農業光電（Agrivoltaic）專案對環境與視覺景觀的影響，幫助政策制定者與專案開發商做出更明智的決策。

目前，關於農業光電與景觀變化的研究仍然有限，尚不清楚哪些方法最有效。研究人員通過分析來自灰色文獻、同行評審文獻、田野調查、農民訪談、正射影像(Orthophotos)及衛星圖像的數據，選取 15 座農業光電設施進行分析。這些設施的發電功率超過 100 kW，專案預計運行至少 5 年，且技術成熟度等級（TRL）達到 5 級 以上（TRL 最高為 9，代表完全成熟並可商業化應用）。

這 10 項 LCIs 指標包括：土地利用變化、作物變化、垂直非農業植被變化、地勢變化、歷史線性景觀結構變化、作物支撐系統變化、圍欄變化、農業光電系統結構變化、農業景觀格局變化，以及開放性變化。

研究發現，每個農業光電專案的景觀影響程度不同，對應的 LCIs 也有所差異。最常見的變化類型為農業光電系統結構變化、開放性變化及農業景觀格局變化，這些變化在所有案例中均有出現。而作物變化及歷史線性景觀結構變化則未被識別出來，顯示它們可能較少受到農業光電影響。

        研究指出 LCIs 與農業光電系統的設計標準及場址選擇密切相關，即不同設計與環境條件會導致不同的景觀變化。

圖2. 所選案例在安裝農業光電系統之前（左列）和之後（右列）的正射影像與衛星圖像。

AVPP 代表農業光電電站。黑色線條表示 AVPP 的邊界(Sirnik, I., 2024)。

農業光電系統對全球導航衛星系統(GNSS)信號的影響

德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)領導的研究團隊首次評估農業光電 (Agrivoltaic) 設施對全球導航衛星系統(GNSS，包括 GPS)信號的影響。GNSS 信號對精準農業技術 (如播種、灌溉、施肥及收割)至關重要，因此瞭解農業光電對其可能造成的影響，並制定減少干擾的策略，具有重要意義。

研究人員在德國 Kressbronn am Bodensee 進行測試，對比傳統果園和架設半透明雙面光電模組的農業光電果園，兩個試驗場地均種植蘋果等仁果類作物。南區光電板功率為 260W，透光率 40%，總功率約 147 kW；北區功率為 170W，透光率 51%，總功率約 95 kW。

數據採集使用 Poco X4 Pro 5G 智慧型手機內建的GNSS接收器，搭配 GPSTest 應用程式記錄 GNSS 數據。手機手持高度為1.5公尺，在農業光電區、傳統果園區及道路區域移動，確保數據覆蓋整個場地。

        研究結果顯示，信號強度下降、定位精準度仍佳、U/A比例略升(衛星可用性)。研究人員建議採取即時動態定位（RTK）校正或同步定位與地圖構建（SLAM）技術，以補償信號損失，提升 GNSS 在農業光電環境中的準確度。隨著農業光電的應用增加，這些發現有助於在太陽能發電與精準農業需求之間取得平衡，確保農業科技的高效運作。

圖3. 試驗場域實況：上方帶有太陽能板的農業光電設施（上圖），在這種帶有太陽能板農業光電系統下生長的樹木（左下圖），以及沒有太陽能板傳統果園系統中的樹木（右下圖）(Vélez, S., et al., 2024)。

參考資料

1.Emiliano Bellini. 2024. South Korea offers support for agrivoltaics. Refer to https://www.pv-magazine.com/2024/04/24/south-korea-offers-support-for-agrivoltaics/

2.Hussain, S. N., & Ghosh, A. 2024. Evaluating tracking bifacial solar PV based agrivoltaics system across the UK. Solar Energy, 284, 113102.

3.Sirnik, I., Oudes, D., & Stremke, S. 2024. Agrivoltaics and landscape change: First evidence from built cases in the Netherlands. Land Use Policy, 140, 107099.

4.Vélez, S., Valente, J., Bretzel, T., & Trommsdorff, M. 2024. Assessing the impact of overhead agrivoltaic systems on GNSS signal performance for precision agriculture. Smart Agricultural Technology, 9, 100664.