科學人/太陽能板漂到海上?臺灣研究:海上光電發電量比陸地多12%

圖片由 ChatGPT 生成
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臺灣土地有限,太陽能發電若要大規模擴張,常會遇到一個很現實的問題:板子到底要放哪裡?

一項以臺灣西部工業區海灣為案例的研究指出,設在潮汐海灣中的離岸浮動太陽光電(offshore floating photovoltaic, OFPV),在相同規模下,比附近的陸地型太陽光電(land-based photovoltaic, LPV)發出更多電,也帶來更高利潤。

不過,海上浮動太陽能仍有技術挑戰。系統必須應對濕氣、鏽蝕、鹽分與波浪,安裝成本也預期高於陸地型系統;若未來往更外海發展,波浪與天氣條件可能成為更大的考驗。

臺灣海上光電,比陸地多發12%電

研究比較了臺灣西部一座工業區海灣中的浮動太陽能案場,以及附近一座陸地太陽能案場。辰亞能源(Chenya Energy)在2020到2021年間,於受保護的海灣水域建置181MW的離岸浮動太陽光電,使用水域約1.8平方公里。

前一年,臺灣電力公司則在海灣附近建置100MW的陸地型太陽光電,使用土地約1.4平方公里。這座陸地案場與浮動案場距離相近,因此很適合拿來比較。為了讓比較更公平,研究人員排除了浮動光電案場多出的81MW容量,只比較相同的100MW規模。

結果發現,浮動太陽能的發電量比陸地太陽能高12%。雖然浮動系統的營運與維護成本略高,但淨利仍達11%,高於陸地型太陽能的8%。國立臺北科技大學(National Taipei University of Technology)研究作者陳慶峰(Ching-Feng Chen)指出,把光電系統裝在海上或水上,比裝在地面更困難;但若從減碳與減排角度來看,離岸浮動光電表現優於陸地型光電。

水面較涼,太陽能板效率也較高

全球目前已有超過1100座浮動太陽能系統,多半設在湖泊與水庫,主要集中於中國與其他人口密度高的亞洲國家。浮動太陽能最大的吸引力,是不會占用農地或開發用地;對土地稀缺的地區而言,這是一項明顯優勢。

浮動太陽能也可能提高發電表現。原文指出,相較陸地系統,浮動系統最多可多發約20%的電,但實際差異會因地點而不同。原因在於,太陽能板效率會隨溫度升高而下降,而水面環境通常比陸地低攝氏2到3度;大型水體上的風,也能帶來額外降溫效果。陳慶峰說,熱是太陽能板的主要敵人。

海洋環境通常比湖泊與水庫更涼,因此理論上可能產生更多電。不過,海上浮動太陽能更難建置,目前實際部署的專案仍不多。原文提到,目前最大案場是中國山東外海淺水區的1GW系統。

海上系統成本較高,維護也更複雜

海上浮動太陽能通常會把太陽能板框架固定在浮筒上,再錨定到海底。臺灣這座浮動光電則是在退潮時直接坐落在海床上。陳慶峰指出,海上安裝成本一般預期會比陸地高約30%,因為系統必須抵抗濕氣、鏽蝕、鹽分與波浪。

維護也是成本來源之一。臺灣案場會有鹽分與鳥糞堆積,工作人員需要從走道刷洗太陽能板,也要騎水上摩托車巡查漂流木與海上雜物。不過,研究認為,較高的發電量可在案場壽命期間補償這些成本。

這項研究沒有納入波浪與風暴造成的長期磨耗。若未來浮動太陽能進一步往外海發展,或與離岸風場結合,在無風時補充發電,這類長期結構風險可能會變得更重要。

往外海發展,工程與生態都需要評估

德國與荷蘭企業已在荷蘭外海約12公里處測試兩個太陽能專案,其中一個自2019年以來曾承受高達10公尺的海浪。不過,殼牌(Shell)與荷蘭能源公司 Eneco 去年也移除荷蘭海岸外一座浮動太陽能系統;該系統位於 Hollandse Kust Noord 離岸風場,移除原因是電氣接頭瑕疵導致過熱。

除了工程問題,浮動光電也可能影響水域生態。太陽能板會遮蔽水體,並減少風造成的水體混合,可能降低水中氧氣與光線,影響浮游植物與海藻等水生生物。荷蘭HZ應用科學大學(HZ University of Applied Sciences)的文森特・巴克斯(Vincent Bax)指出,若往更外海發展,波浪與天氣條件可能更棘手;但若太靠近岸邊,對生物多樣性可能較不利。

即便如此,巴克斯仍認為,因為浮動太陽能對人類土地使用活動的影響小於陸地型太陽能,這項技術確實有發展潛力。陳慶峰則認為,由於離岸光電技術挑戰較高,未來可能主要擴展於陽光充足、土地有限,而且離岸風電資源不多的島嶼地區,例如臺灣、日本、印尼與加勒比海國家。他也強調,地點選擇非常重要。

資料來源:

1.Solar farm on the ocean outperforms land-based solar in Taiwan | New Scientist

2.Chen, C.-F., & Chen, S.-K. (2026). Using an integrated approach for a comparative analysis of carbon footprints in onshore and offshore photovoltaic systems. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 18(3), 033702. https://doi.org/10.1063/5.0268803

(本文出自2026.5.21《科學人》網站,未經同意禁止轉載。)

科學人雜誌 太陽能

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