Center for Interdisciplinary Research
on Ecology and Sustainability
CIRES
生態及永續科學
跨領域研究中心
Preliminary Research Findings
on the Social and Ecological Impacts of
the Fenglin Ground-mounted Photovoltaic Power Plant on the Local Area
This report is based on the presentation given at the "Fenglin Township Ground-mounted Photovoltaic Research Symposium" held on May 5, 2024, in Fenglin Township. The research team specifically states that the related study is still ongoing. This document represents a preliminary result and is provided for public reference and discussion, but it is not yet available for formal academic citation.
Over the past decade, Taiwan has actively promoted renewable energy to reduce carbon emissions. However, renewable energy systems differ from traditional centralized energy systems in many ways, such as the demand for power generation unit area and the decentralized nature of the facilities. As a result, the impacts of the two systems may differ, with varying scopes and affected parties. To date, there is a lack of relevant research data, making it difficult for public decision-making to be effectively discussed in an evidence-based manner.
In light of this, our center has chosen Fenglin Township in Hualien County as the research area. With the support of the National Science and Technology Council's research program, we have gathered experts from different fields to conduct a three-year study aimed at understanding the potential impacts and opportunities that ground-mounted photovoltaic systems may bring to the local society and ecosystem. Fenglin Township is the area in Hualien County with the highest number of renewable energy facility applications, primarily for ground-mounted solar photovoltaic systems. Currently, the first large-scale photovoltaic power plant, covering 66 hectares, began generating power at the end of December 2022. Other planned photovoltaic power plants cover approximately 1,400 hectares, with most of the lands located in the northern and southern parts of Fenglin Township. The majority of these lands are owned by Taiwan Sugar Corporation, the Bureau of National Property Administration, and a private company (around 300 hectares). Over 80% of these lands are in the Agricultural 1 and Agricultural 2 zones under the national land functional zoning (see Figure 1).
Figure 1. Potential photovoltaic site location map of Fenglin Township (Provided by Dr. Kuo Chun-Lin's team)
目前已經運營的大型光電場和潛在的開發規模，會對地方的生態環境和社會經濟產生什麼影響？為了回答這個問題，研究團隊在生豐電場內及其周邊地區安裝了各種科學儀器和進行調查，包括自動相機、錄音機、溫濕度計、空拍機、光譜儀、通量塔，以及進行人工生態調查、利益相關者訪談和問卷調查等。我們希望通過這些方式，全面了解並監測居民所關心的生態環境、經濟、社會面向。
以下是我們在過去一年的階段性研究結果，將從幾個面向進行分享：
一、 地方居民之態度、疑慮與接受度
在訪問了32位鳳林鎮的居民後，我們總結了幾個重點。首先，地方居民對地面光電推展的態度非常多元，從支持到反對都有。
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無條件支持者：少數居民因氣候變遷、經濟發展、能源自給或反核等因素無條件支持地面光電的發展。
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有條件支持者：部分居民表示基本支持，但他們擔心地面光電可能對地方造成衝擊，或懷疑是否光電發展真能促進地方發展，並擔心現行政府制度的不足與缺失可能帶來衝擊或更多問題，因此最終態度須視上述議題是否有效處理而定。
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反對者：部分居民主要認為地面光電會對地方的社會經濟和生態環境造成負面影響。此外，一些受訪者反對國家現行的再生能源政策，而是支持核能政策，或支持其他再生能源形式，如屋頂光電、小水力、小風力和潮汐等。
整體而言，居民對地面光電的意見多元而各不相同，詳情請參見圖2。
圖2 鳳林鎮受訪民眾對地面光電態度地圖（由沈嘉玲博士提供）
進一步了解鳳林居民對於地面光電設置的主要擔憂與爭議點，有以下幾個方面：
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國家政策及制度的不足：居民擔心整體能源政策不完善、資訊公開不足、缺乏有效的溝通管道。此外，他們也關心缺乏明確的選址機制與準則、監督機制，以及光電場在退役時是否會按法規進行作業。
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對生態環境與地景的影響：居民擔心光電場會對當地的生態環境和地貌造成負面影響。
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對產業經濟與文化的衝擊：居民擔心光電場會對當地的產業經濟發展、文化氛圍和人口結構造成衝擊。
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個人健康與安全的疑慮：居民擔憂光電設施可能對個人健康和安全造成影響，例如是否會造成氣溫升高、是否會引發火災等。
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設置區位與規模：居民擔心光電設施的規模過大，以及設置的位置是否合適。
這些反映了他們對此問題的廣泛關注和多樣化的觀點。
本研究團隊也透過問卷進行普遍性的調查鳳林民眾對於光電的社會接受度（369份樣本數，5%估計誤差與95%信心水準）。結果顯示，超過五成民眾關切是否能獲得光電與生態環境的相關資訊、管理與監督機制是否完善、是否有管道參與與表達意見等。因此，我們建議相關單位應加強宣導光電政策和知識，促進資訊公開透明，並建立民眾參與和分享意見的平台。過去的經驗也顯示，缺乏資訊和溝通可能會影響政策的推動，所以應加深對話的空間（請參閱圖3）。此外，民眾也關心當地的觀光跟農業的議題，其中農地保護、農民的福利最受關注、也認為最需改善，而當地的節慶活動、基礎設施和建設、文化推廣等方面表現良好，應該繼續保持（請參閱圖4）。
圖3 影響居民對地面光電接受度之因素（由李俊鴻博士提供）
圖4 鳳林民眾對農業與觀光重視與表現程度看法（由李俊鴻博士提供）
二、 溫度與邊緣效應
研究團隊透過訪談發現，民眾很關注光電場的可能溫度影響，尤其是近年來氣候變遷使氣溫上升，他們擔心這可能會加重對生活和農業的衝擊。
我們整理了歷年鳳林、光復和萬榮氣象局氣象站（鳳林站與萬榮站因故資料是從2017年開始）的資料發現，雖然各站每年的溫度有些變動，但整體趨勢基本相同（如圖5）。另外，自從臺灣於2002年加入WTO後，許多糖廠相繼關閉，導致鳳林和光復地區不再種植蔗糖。同時，人們開始在閒置土地上種植人工林。然而，從2017年開始觀察到2022年底生豐電場併網營運的整個過程中，並未觀察到因為種植和砍伐人造林而導致的氣溫變化趨勢。儘管如此，我們仍需持續觀察更長的時間，才能更清楚地了解情況。
圖5 光復、萬榮與鳳林氣象站歷年冬季(12月)與夏季(6月)月均溫（由陳毓昀博士提供）
研究團隊在生豐電場及周邊放置了51個溫濕度計，每10分鐘記錄一次溫度和濕度變化。這些溫濕度計分佈在不同的土地利用型態上，包括光電場、西瓜田、水稻田、草地、民宿旁、果園和人工林等。初步結果顯示，在夏天6月份，光電場內部的溫度比人工林高出約1.5到2度，但與西瓜田相差不大。至於冬天12月份，西瓜田的溫度最高，而水稻田、民宿和草地等較空曠地區的溫度與光電場的溫度差異不大。然而，森林邊緣和森林內部的溫度仍然較低，與光電場的差距在1度以內（請參閱圖6）。
圖6 不同土地利用型態2023年6月及12月之月均溫（由孫義方博士提供）
備註：圖中標示之英文字母為變異數事後分析結果，各組具有相同字母者表示兩者之平均溫度差異無統計上的顯著性。
進一步的研究發現，光電場的中心溫度最高，隨著距離增加，溫度逐漸降低，約在距離光電場300公尺左右時，溫度與森林相近（請參閱圖7）。故初步建議光電場如能遠離聚落至少300公尺以上，溫度效應可能不會那麼明顯，且如果聚落與光電場之間還有一片森林存在的話，溫度的差異感受會更低。有趣的是，雖然西瓜田距離光電場最遠，但溫度與光電場相近，而兩個在光電場附近的民宿溫度則比等距離的水田或草地低。溫度邊緣效應請參閱圖7。
圖7 光電場之溫度邊緣效應（由孫義方博士提供）
三、授粉
光電場周邊的農地和植物可能因光電場開闊空間的溫度變化，影響傳粉昆蟲族群生長、飛行或植物生長，進而影響傳粉服務。然而，根據植物調查，無論在光電場內外，都發現有許多可以提供傳粉者花蜜和花粉的植物。研究團隊進一步應用油菜花的異花授粉和多元授粉者的特性，將開花的油菜花放置在光電場內外的不同區域，比較人工與自然授粉的結實率差異，以評估是否影響了傳粉服務。研究結果顯示，人工林的傳粉效果非常差，因為蜜蜂更喜歡開闊的環境，但光電場與人工林的差異不大，而在人工林邊緣的油菜花長得最好（請參閱圖8）。值得注意的是，人工林內有較多油菜花被蝸牛和蝶蛾幼蟲吃掉，導致實際資料變得有限，需要進行改進以取得更多資料。
圖8 不同區域油菜花結實率比較（由陳毓昀博士提供）
四、動物
▪鳥類與哺乳類動物
針對動物部分，研究團隊使用自動相機、錄音機、穿越線調查和陷阱調查等方法，監測光電場內外的哺乳動物、鳥類、兩棲爬蟲類等情況。在一年的時間內，總共記錄到15種哺乳動物，其中光電場內僅有6種，森林中則有13種，兩處共同出現的物種僅有4種。
表1 光電場與人工林哺乳動物與鳥類監測結果（由許育誠博士提供）
相對於森林，光電場內哺乳動物的種類較少，出現的頻率也較低，且活躍的物種也不同。在森林中，麝香貓是最常見的動物，但在光電場中，則是鼩鼱（錢鼠）最為常見，而在森林中幾乎看不到鼩鼱（請參閱表1）。這說明雖然光電場的動物種類較少，但一些動物卻偏好於光電場生活。鳥類也有類似的情況，光電場記錄到19種鳥類，而森林則有31種，僅有7種鳥類兩者共同出現。在森林中，黑冠麻鷺最為常見，而在光電場中，則是白鶺鴒（請參閱表1）。也就是說大部分在光電場看到的鳥，其實在森林裡面都沒看到，所以，光電場把森林變成另外一種地景，使利用的動物跟森林的不同。
整體而言，光電場內的動物種類和數量較少，組成也有很大的不同。值得一提的是，在光電場內和周邊都曾記錄到一些保育類物種（請參閱圖9），例如環頸雉。研究團隊發現了一個有9顆蛋的環頸雉鳥窩，並成功孵化出小環頸雉，這顯示光電場似乎也提供了環頸雉繁殖的環境。
圖9 光電場內及周邊記錄的保育類物種（由許育誠博士提供）
圖10 案場內外共同記錄到的兩棲爬蟲類
▪兩棲爬蟲類動物
在兩棲爬蟲類方面，研究團隊在光電場內外都監測到一些共同的物種，包括一些常見的蛙類、蜥蜴和蛇類（請參閱圖10）。另外，在廢耕地、農場、果園、人造林、水田、光電場等地景調查中發現，這些動物沒有固定出現的區域。然而，在不同季節之間有一些變化，例如在春季，兩棲爬蟲類主要出現在水田，可能是因為這是水稻種植的時期，田地中有大量水可供蛙類作為繁殖場域；夏天則會出現在果園，尤其是在西瓜田附近；而在秋季，由於天氣逐漸變冷，有些動物會出現在光電場中，可能是因為光電場溫度較高（請參閱圖11）。
圖11 不同季節兩棲爬蟲類不同地景之發現情況（由楊淳凱博士提供）
五、光、熱、水、碳之能量流動
這項研究使用通量站儀器，探討將森林轉變為光電場對能量、水分和碳等收支的影響，同時以光復鄉的大農大富平地森林作為對照組。
▪太陽光反射率
首先，人們關心太陽光電板是否會反光刺眼。根據一整年的數據測量，光電板反射的太陽光為10%，被吸收的比例為90%；而森林則反射15%的太陽光，與直覺判斷不同，光電場吸收的太陽光比森林多（請參閱圖12）。
圖12 光電板與平地森林太陽光反射率比較（由張世杰博士提供）
▪水分收支
其次，研究團隊比較了兩者之間的水分收支。兩者距離大約20公里，降雨量相似。然而，光電場的蒸發散量為503mm，而平地森林則為近900mm（請參閱圖13），這表示光電場用水量較少，剩餘的水較多，可以被人類使用或補充地下水。造成這個結果的原因，包括森林成長、光合作用需消耗不少水份，而光電場內植物較少，所以用水量較低，以及光電場能量主要用於加熱空氣而非蒸發水分。這也導致光電場較為炎熱，這可能是人們不喜歡的地方。
圖13 光電場與平地森林水分蒸發散比較（由張世杰博士提供）
▪碳收支
關於碳收支方面，研究顯示在一整年（2023年3月到2024年3月）的時間內，光電場一直在排放二氧化碳，主要來源是土壤中的有機碳被分解釋放出來。由於光電場內的植物較少，它吸收的碳量有限，因此整個系統是淨排碳，即碳源（見圖14藍色部分）。相反的，平地森林因為植物的光合作用旺盛，一整年都在吸收碳，因此是碳匯（見圖14紅色部分）。我們的研究數據顯示，光電場淨排二氧化碳為7.3公噸，而平地森林淨吸收為25.4公噸，差距相當大（請參閱圖14）。
圖14 光電場與平地森林的碳收支比較（由張世杰博士提供）
▪作為發電場的減碳效益
然而，需要注意的是，光電場的建置主要是為了取代燃煤電廠等化石燃料燃燒的能源，以降低二氧化碳排放。因此，從國家的整體角度來看，光電場具有減碳效應。光電場的建置目前一公頃大概是可以裝置1ＭＷ的裝置容量，以花蓮平均日照為3.1個小時計算，一年一公頃可以發大概110ＭＷ的電，而112年我國的電力排碳，每一度電是排放0.494公斤二氧化碳，所以一公頃是可以減少559公噸的二氧化碳排碳量（見表2）。因此，考慮到光電場的減碳效應，其實際減排量為551.7公噸，比平地森林的25公噸還要高出許多。總的來說，光電場在單位時間減碳方面的效益遠遠超過平地森林。
表2 光電場與平地森林減碳效應比較
六、土壤
土壤研究指出，在光電場建置過程中，原本用於種植森林或農作物的土地被轉換成光電板設施，因此我們目的是希望研究在建場後的一年、兩年、三年、五年後，當光電場除役後能否恢復種植的可能性，以及對土壤生態系統服務功能的影響。研究通過比較土壤的物理、化學和生物特性，以回答這些問題。
▪化學特性的變化
光電場建設時為了整平地面會對土壤產生一些影響，但這些影響是否具有負面和即時的衝擊呢？根據我們的研究，確實發現了一些化學特性的變化（請參閱圖15）。
圖15 平地森林以及不同光電場利用階段之土壤物理與化學性質（由王巧萍博士提供）
▪建設工程對土壤生物的影響
此外，土壤中存在許多未知的動物，它們是否因光電場的建設而減少，或在營運後有恢復呢？根據研究，在平地森林的土壤中，每平方公尺可高達1萬5千至2萬隻的蟲，而在建設中的光電場，由於地面整平等作業，每平方公尺剩下不到2千隻，約有90%的土壤動物消失。但經過1至2年後（調查的案場包括生豐電場以及2個鳳林更南邊比較小的案場），我們發現光電場內，光電板內外土壤的動物種群的恢復狀況有所不同。
根據圖16的兩個圓形圖可以看到，顏色版面差不多，也就是說它的物種數量沒有差異不大，只是基數目前變少，主要是因為原本供養土壤動物的生物被移除了，所以它們能回到土壤中的有機碳量相對減少，因此數量也減少。然而，我們更關心的是生物多樣性的組成，目前看不出有太大的不同。
圖16 平地森林以及不同光電場利用階段之土壤生物差異（由王巧萍博士提供）
整體而言，就目前為止，我們已確定了光電場對土壤物理化學性質的影響，主要取決於土壤的性質。例如，在花蓮，由於地形多為溪谷，含有砂、石頭的土壤較多，與西臺灣相比，其對土壤的衝擊相對較小。最後，我們希望通過對光電場的營運進行實驗，探討是否可以通過適當的植物管理，像在庭院種花、樹、草一樣，讓土壤功能得以恢復。因此，我們希望能最大程度地減少地被移除，保持一定高度的綠色植物，這對土壤生物的養護可能會產生什麼樣的效果？這方面的研究仍在進行中。
以上研究結果是基於過去一年甚至部分項目短於一年的階段性成果整理而成，長期的影響趨勢仍需較長時間的追蹤觀察。若鳳林鎮境內光電案場的規模擴大，相關影響也可能有所不同。目前的調查監測研究計劃至少將持續三年，研究團隊將繼續向各界公開研究結果，希望這些結果能成為政府、社會各界和學術界進行公共政策討論的基礎。
＃本篇由沈嘉玲博士整理，王巧萍博士、李俊鴻博士、許育誠博士、陳毓昀博士、張世杰博士、楊淳凱博士、孫義方博士、戴興盛博士等協助校稿與修正。
＃備註：本篇內容是由2024年5月5日於鳳林鎮舉辦之「鳳林鎮地面光電研究討會」報告整理而成。研究團隊特別聲明，相關研究目前仍持續進行中，此篇內容為階段性成果，僅公開提供各界參考與討論，但不開放正式學術引用。