農業光伏技術崛起：實現糧食生產與再生能源雙贏

圖、文／永續新聞網

隨著全球積極推動淨零排放，各產業紛紛尋找減碳解決方案，而農業因佔全球碳排放總量的22%，成為關注焦點。為了降低農業活動的碳足跡，並確保全球糧食供應的穩定，農業光伏（Agrivoltaics） 技術近年來備受矚目。

▲農業光伏技術通過結合糧食生產與清潔能源發電，提升農業永續性、降低碳排放，並助力全球邁向淨零排放目標。（圖／永續新聞網提供）

農業光伏技術的核心概念是在農田、溫室或畜牧場上方架設太陽能光伏（PV）面板，使糧食生產與再生能源發電能夠在同一片土地上共存，不僅能為農民帶來額外收入，還可減少碳排放，實現永續農業與清潔能源利用的雙贏。

此外，農業光伏技術的推廣也有效回應了外界對太陽能發電「占用耕地」的批評。批評者擔憂大規模太陽能設施可能影響糧食生產，但根據最新統計，英國目前的太陽能發電場僅佔全國土地總面積的 0.15%，遠低於農業用地的70%，顯示光伏發電對土地資源的影響其實相對有限。

農業光伏的多重優勢：提升糧食安全與能源供應

目前，農業光伏技術的應用模式日益多元，從畜牧場光伏系統、果樹園遮蔭式光伏到溫室屋頂光伏等不同類型的系統，都已陸續進入實驗與商業應用階段。其中，畜牧場光伏系統因為安裝與管理相對簡單，且能有效降低成本，成為農民最熱門的選擇之一。

農業光伏帶來的三大關鍵優勢

1.促進生物多樣性：

傳統農業採用大面積單一作物種植（單一栽培），容易導致土壤退化與病蟲害風險。但透過農業光伏技術，土地可用於多元用途，減少農藥與化肥的依賴，進而提升生態系統的健康度。

2.提升農業生產力：

光伏面板可為農作物或牲畜提供適當的遮蔭，減少極端高溫對作物與牲畜的影響。例如，在炎熱的夏季，農作物容易因陽光直射與高溫而脫水甚至枯死，但適度的遮蔽反而能提升作物存活率。同時，畜牧場的牲畜可在光伏板下休息，減少因酷熱造成的壓力，提高生產效率。

3.降低維護與運營成本：

在畜牧場內安裝太陽能光伏系統，牲畜可在場內自由活動，並自然控制草長，減少人工修剪牧草的需求，進而降低光伏場的維護成本。此外，農民可利用光伏發電供應農場內的灌溉系統、照明與電動設備，減少對化石燃料的依賴，降低能源開支。

然而，農業光伏技術若未妥善規劃，仍可能對農作物產量造成影響。例如，部分作物需要充足日照，若太陽能板遮擋過多光線，可能影響農作物的生長速度與產量。因此，農業光伏系統的設計需考量當地氣候條件、作物種類與授粉昆蟲（如蜜蜂）的需求，才能確保最佳效益。

新型光伏材料發展：提升農業光伏的適應性

為了解決光伏遮蔽影響作物生長的問題，科學家正致力於開發新型光伏材料，以提升農業光伏系統的適應性。目前，主要研究方向包括有機半導體與鈣鈦礦（Perovskite）太陽能電池。

1.有機半導體：

與傳統的矽晶太陽能電池不同，有機半導體主要由碳與氫等有機分子組成，可根據需求調整光線穿透率，使作物獲得充足光線，同時產生電力。

2.鈣鈦礦（Perovskite）太陽能電池：

鈣鈦礦材料結合有機與無機特性，具備更高的光電轉換效率，並可透過技術調整光線穿透率，使其更適用於農業光伏應用。

目前，全球研究團隊已開發數千種潛在的光伏材料組合，如何挑選最適合不同作物與氣候條件的材料，成為業界亟需解決的課題。

數位工具助攻：提升農業光伏技術應用效率

為加速農業光伏技術的發展，研究人員開發了一款開源模擬工具，幫助決策者比較不同光伏材料的效能，以尋找最適合農業應用的選擇。

1.該工具結合地理數據與光學模擬，可預測各類光伏材料的發電效率與光線穿透率。

2.可模擬光線如何穿透材料、反射回空氣，以及材料的電壓與功率輸出，並轉換為實際應用場景，以評估材料在現實環境中的表現。

3.研究人員可透過該工具計算每種光伏材料在不同地區的每平方米年發電量，並評估其是否能確保作物的正常生長，以進一步提升農業光伏系統的可行性。

農業光伏技術的未來展望

農業光伏技術的發展，有望成為全球農業減碳的重要解決方案之一。隨著數位工具與新型光伏材料的進步，農業光伏系統將可達到更高效的運作模式，不僅能降低農業碳足跡，還能提高糧食生產能力，實現經濟與環境永續的雙贏。

隨著各國加速推動2050年淨零排放目標，農業光伏技術的應用勢必將持續擴展。透過科技創新與政策支持，農業部門將能在確保糧食供應的同時，有效減少碳排放，推動全球邁向更綠色、永續的未來。