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自由共和國》李信誼、韓仁毓/讓科學數據說話—太陽光電對熱島效應的影響

多數國外研究指出,太陽光電設施不會加劇熱島效應(台電提供)

李信誼、韓仁毓/台大土木高能遙測與城市資訊科學研究中心研究員

在科學上熱島效應是指某建成區域溫度比周邊自然環境高,狀似一座發熱島嶼的現象,故名之。造成此現象主要源自於三部分,分別為太陽輻射量的供給、建成環境、以及都市廢能產生。其中太陽輻射能量供給是造成熱島效應的其中一項因子但非決定性關鍵,決定性因子乃源於地表吸收太陽輻射導致溫度升高,加上「人為活動不分日夜的消耗能源,並以熱能形式逸散於環境中」,在白天太陽輻射熱與廢熱影響、夜間廢熱持續產生下,造成區域性聚落溫度累積而無法逸散降低的現象。

瞭解了熱島效應的成因,就能進一步探討太陽光電對熱島效應的影響。源自太陽的輻射能量不會因人為活動而有所改變,故不會改變地表的熱量供給。裝設太陽能板後,其具有較高之反射率,白天反射之太陽輻射在其區域上空有造成溫度短時間上升的可能性,但同時也代表地表吸收的輻射能量降低,兩者總和不會改變。

多數國外研究指出,太陽光電設施不會加劇熱島效應,如Genchi等人(二○○三)與Masson等人(二○一四)於東京與巴黎地區進行研究,皆指出於搭建太陽光電設施並不會對環境上空的空氣增溫有所加劇。另一方面Fthenakis與Yu(二○一三)、Barron-Gafford等人(二○一六)分別於平原與沙漠/莽原進行研究,指出搭建地面型太陽光電後,光電廠上空溫度會上升,但前者指出夜間即會降回常溫。Sailor等人 (二○二一)則指出無論太陽能板裝設於何處,因太陽光電設施材質吸、放熱速度較一般材質快,故不會造成區域熱蓄積,少數地區如Barron-Gafford等人(二○一六)之研究結論應與該環境形構有關,屬特例結果需再進一步研究釐清成因。

區域建設環境為一複雜系統,太陽光電設施的建置僅在特定條件下才會形成明顯的環境增溫。Genchi等人(二○○三)與Masson等人(二○一四)指出於都會區建置太陽光電系統不會導致環境增溫,不僅能吸收太陽輻射並轉化為電能,並屏蔽下方建物熱能吸收,使建物減緩增溫及減少日間空調耗能。Xie與Wang(二○二一)也指出在道路上鋪設太陽能板能有效阻止瀝青吸收太陽輻射造成環境增溫。

不同地區的研究可得出一初步結論,熱島效為複雜且多重因子交互影響下的結果,除了與太陽輻射及都市聚落產生的廢熱有關之外,亦會受區域環境影響。設置太陽能板並無法改變上述因子,唯一確定的是太陽能板會改變太陽輻射於地表的吸收與反射,吸收的部份轉換為可用能源,而反射到環境中的,僅在特殊條件下有造成溫度短時間上升的可能。

太陽光電在我國淨零碳排的國家發展目標上扮演重要的角色,目前科學研究成果並無法論定其與都市熱島效應之關連,需持續針對區域環境進行適地化的科學研究探討及驗證,以促進兼顧綠能減碳與環境永續的雙贏目標。

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