随著近年极端天气越见频繁，我们越来越感受到气候变化所带来的影响。香港作为已发展城市，订下2050年达至碳中和的目标后，应该用尽办法减碳，以控制全球气温升幅在摄氏1.5度以下。虽然香港具有发展可再生能源的潜力，但土地资源珍贵，土地使用者尽用每一寸土地作不同用途已经司空见惯，而且不同土地用途亦经常互相竞争。

为了美化环境及减缓热岛效应，很多建筑物业主或物业管理人都会选择进行绿化，把普通的天台改建成绿化天台；同时亦有不少人选择在屋顶安装太阳能光伏系统，取得额外电力供应，亦可赚取上网电价收入。此外，香港亦有物业发展商有意在闲置多年的农地上安装太阳能板，表示希望地尽其用。把太阳能系统与种植植物或农作物结合看似有矛盾的地方，因为植物生长最基本需要水、阳光及土地，而太阳能光伏系统覆盖在植物上方，正正违反了植物最基本的生长环境要求。但只要细心规划，两者其实可以互补优势，更有效使用珍贵的空间。本文将探讨香港在天台或农地将太阳能光伏系统与绿化或耕种农作物结合的好处、挑战及需要注意的地方。

太阳能在香港的现况

要迈进低碳经济，香港提升可再生能源在总发电量的比例实在刻不容缓。《香港气候行动蓝图2050》（《蓝图》）提出2050年前达至净零碳发电的长远目标，可再生能源发电比例的目标是由目前的不多于1%，到2035年提升到7.5%至10%，而到2050年提升至15%。其中在建筑物天台加建太阳能系统，是越来越普遍的做法。《蓝图》举例指，新政府建筑物须拨出25%的可用天台范围用作安装可再生能源系统，比起之前规定的10%提高了不少；房屋委员会亦需要为新落成的公共屋邨大厦安装太阳能发电系统，以提供至少1.5%的公用电量为目标。

事实上，香港可再生能源发电比例的目标之低，远远落后于其他东亚城市，并一直都被关注环境及气候变化的团体批评。但根据香港理工大学的一项研究显示，全港30.9万楼宇中，有23.3万楼宇适合于顶部或天台安装太阳能光伏系统，潜在的太阳能发电量可达每年46.74亿度电，占香港能源需求的10.7%[1]。事实上，香港在2018年起已实施上网电价计划，吸引非政府机构及个人在其处所安装可再生能源系统。尽管屋顶太阳能光伏系统提供不少再生能源发电，但从过去五年可再生能源在燃料组合中所占的比例来看，每年的增幅仍然微乎其微。而政府更于2022年4月调低上网电价，由于安装太阳能装置的成本不菲，令有意参与计划的个人或团体担心未能在该计划于2033年年底结束前收回成本。

绿化天台在香港的现况

另一方面，绿化天台在香港亦大行其道。绿化天台可以美化环境，为市民提供休憩及游乐设备；而且，綠化天台的植物可以减低建筑物吸收的热力，为樓宇隔热和增加能源效益，从而节省冷气需耗用的电力，同时为社区降温，减低热岛效应。

有见及此，香港政府早已积极推动绿化天台。自2000年起，政府已鼓励新落成的建筑物、政府建筑物及学校等兴建绿化天台。直到2007年，建筑署委托顾问完成《香港绿化屋顶应用研究》（《应用研究》），当中引述一项研究指出，在建筑物加上綠化屋顶，可以令温度降低最少摄氏2度，而室温可以降低达摄氏4至5度。而本地的研究显示，绿化屋顶可以令本港建筑物的表面温度在八月间大幅降低约摄氏18至26度。这样可以对节能减碳有很大作用，因此该《应用研究》亦建议政府大力推广天台绿化。

融合绿化天台及太阳能系统的好处及挑战

绿化建筑物天台能美化环境，但在降温方面，很可能只有最高几层才能受惠；而如果只装上太阳能系统，虽然能够使用可再生能源发电及减碳，但又仿佛欠缺一点生气。两者同时在天台出现就可以互补不足，更能提高太阳能系统的效率。光伏电池的电效率（η）取决于太阳能辐射量和电池输出功率之间的关系，而热力是影响屋顶光伏面板效率的主要因素之一。高温的屋顶会增加太阳能系统的晶体半导体导电性，然后抑制电荷分离并降低太阳能电池的电压。高温可以导致太阳能系统的生产率降低多达25％。植物能够减低建筑物天台的表面温度，正正是提高太阳能系统效率的有效方法。影响太阳能系统效率的另一个因素是积聚在太阳能板表面上的灰尘和污垢，会阻挡部分阳光并降低系统输出。若绿化天台配有灌溉设备，启动时可以顺道洗刷太阳能板上的灰尘和污垢，同样可以提高效能。

另一方面，植物需要阳光生长，但太强的日照可能会损害植物的叶绿素及组织，反而不利植物生长。在绿化天台加上太阳能系统，可以为植物遮荫，避免植物生长受强光影响及减低植物的蒸发作用。同样，太阳能系统亦可以遮挡暴雨，保护细小的植物或幼苗。

早于2011年，已有学者提出同时在建筑物天台进行绿化及安装太阳能板。香港大学机械工程学系的许俊民博士曾在香港大学图书馆总馆进行实地考察，发现在天台同时进行绿化及安装太阳能系统，比起只安装太阳能板的天台，能提供4.3%的额外电力；他亦观察到，靠近图书馆屋顶通风处的耐旱植物在遮荫下能更好地生长[2]。早前一个来自澳洲的研究亦发现，在绿化天台的太阳能系统效率，比起安装在传统天台的太阳能系统高出3.63%[3]。

在绿化天台安装太阳能系统有很多好处，但亦有不少地方需要留意，当中最重要的就是安全。现时法例要求开放屋顶的荷载最低要求为二千帕斯卡 (kPa)，对于一般绿化天台而言，植物、泥土及下雨或灌溉后泥土吸收的水份，已经为屋顶带来相当的负荷；太阳能系统本身不会太重，但安装时需要一定重量的底座及支架支撑及固定，否则系统未必能抵挡强风及暴雨。有意在已落成的建筑物天台同时进行绿化及安装太阳能系统，需要注意屋顶是否有足够的负荷力，并考虑相应做法，例如选择比较轻巧，泥土较薄，只需少量甚至不需要灌溉的粗放型綠化屋顶（Extensive Green Roof）；对于新落成的建筑物，发展商应考虑预先在天台上加上支柱之类作为天台的一部分，日后借此安装太阳能系统，减低天台的负荷。

另一方面，安装太阳能系统的角度及坐向亦是考虑因素，虽然日照会随时间而转变，但太阳能板的角度及座向仍需要确保植物生长，而所选取的植物亦需要选择一些对日照要求不高的耐荫植物。

农地安装太阳能板潜力高

香港的农业规模细小，现时全港大约有2,500个农场，占地就只有香港总面积的0.68%，通常种植蔬菜或观赏植物。但事实上，气候变化会令粮食供应变得不稳定，本地种植及供应的农作物能有助稳定粮食供应，亦能减省运输入口食物所产生的碳排放。为了应对日益增长的食物和能源需求，同时减缓气候变化的挑战，日本、台湾、英国等地都积极推动农业光电系统，即在同一块土地上实现农业和生产电力。

在农地安装太阳能系统，会否影响农作物收成是重要的考虑因素。美国有一项研究借种植蕃茄研究农业光电系统对耕种的影响，发现农业光电系统有可能减低特定农作物对水的需求，而且水份对农作物生长的效率亦会提高。该研究将相关的太阳能光伏板调整至向南倾斜18度，以达到最好的照射角度，而光伏板支架较高的一边为离地2.2米，较低的一边为0.8米，光伏板的下方及两侧均种植番茄，并监测该范围的微气候，包括气温、相对湿度、泥土温度、泥土含水量、光照量和风速，及测试分别在土壤含水量有75%及40%时灌溉。该研究发现，光伏板的遮荫可以显著提升土壤的含水量，而在光伏板下种植并在低土壤含水量时灌溉的方法，有助保持干旱地区的土壤含水量，并提高水份对农作物生长的效率。但需要注意的是，蕃茄并不耐荫，所以产量会随著农业光电系统的遮荫范围增加而减少，在应用时不应选择种植光照强度需求高的植物[4]。

日本同样需要大量发展可再生能源以达至减碳目标，而使用农业光电系统就成为一个具潜力的选项。但为了不影响农业生产，日本农林水产省除规定产量能达至一般情况最少八成，还加上其他条件，例如构造简单及容易拆除的太阳能支架、足够空间使用农业机械、不得影响其他农地等，以确保产量及避免令卖电成为该农地的主要收入来源。在这些限制下，有一项在日本进行的研究在农地的四个范围种植亚洲人习惯食用的稻米，而每个范围的太阳能板面积、密度及斜度各有不同，然后观测影响稻米产量的各种因素，包括施肥、温度和太阳辐射，以评估安装在稻米上方的光伏系统遮蔽率所带来的变化。这研究发现在最少八成生产量的规定下，农业光电系统可允许的最大遮蔽率范围为27%到39%。假设农业光电系统在日本稻田的密度为28%，每年就可以产生2,840亿度电，相当于2018年日本总电力需求约29%。但这一研究亦如预期般发现日照减少，稻米的产量亦会下降，所以有需要再研究有何方法保持稻米的产量，例如把太阳能板安装在稻田北面，降低农业光电系统吸取日照，但就让农作物获得较多日照，或在选择农作物时考虑该农作物的日照要求，甚或考虑不同的太阳能板物料[5]。

香港需加强科研及社区合作

气候变化、热岛效应、绿化环境不足及粮食供应不稳，都是大城市正面对的问题，但他们很多都正从多方面著手，发展可再生能源之余，也兼顾不同的土地用途，满足市民生活的需要。香港在这方面起步较慢，可再生能源发电比例已经不高，亦很少能兼顾其他土地用途。从以上的例子可见，香港亦有很多方向可以提高可再生能源的发电比例，就以农业光电系统为例，我们估算若一成的香港农地同时安装太阳能系统，就能产生大约1.9亿度电[6]。但无论是在农地或是绿化天台加建太阳能系统，这都需要不断的科学研究，例如在绿化天台或农地加建太阳能系统，需要就包括太阳能系统的角度、座向、物料、面积、形状、排列方式、植物或农作物选择、灌溉方式、泥土排水等元素不断测试及收集数据，找出适合香港的组合，以有效善用空间，透过可再生能源提供电力之余，亦可达至其他用途。低碳想创坊的太阳能关怀计划，与非政府组织合作安装太阳能电池板，并将它们与电力公司的上网电价计划联系起来，同时举办一系列以可再生能源为重点的社区教育活动，提高公众对气候变化及可再生能源的认识。当我们在全部73个选址完成安装太阳能系统，预计可以每年提供约480万度电。

低碳想创坊亦于8月23至25日主办亚洲太阳能研讨会（ASECCC）。来自亚太地区的40多位演讲嘉宾分享了他们在使用太阳能应对气候变化方面的努力。多位演讲嘉宾都提及到，除了技术进步外，评估能源转型的社会影响至关重要。他们还分享了一些令人鼓舞的太阳能项目，以满足社区的需求。尽管全球太阳能投资正在快速增长，但可再生能源全球投资仍然远远不足，更多的资金、补助和贷款优惠对实现零碳目标非常重要。随著第28届联合国气候变化大会临近，我们希望不同界别之间能有更多合作，以推动进一步的气候行动。我们期望各界持份者，包括绿色团体、非政府组织、政府部门、电力公司、可再生能源专家、建筑物业主或管理者，农地使用者和社会大众等可以有更多合作，开拓利用可再生能源发电，共同建设零碳香港。

参考资料︰

1. Polytechnic University of Hong Kong. "Potentials of generating clean solar energy in Hong Kong," https://www.polyu.edu.hk/cpa/excel/en/201703/viewpoint/v1/index.html
2. Dr. Sam C. M. Hui and Miss S. C. Chan. "Integration of green roof and solar photovoltaic systems"
3. University of Technology Sydney. "Green Roof & Solar Array – Comparative Research Project, Final Report July 2021," https://opus.lib.uts.edu.au/bitstream/10453/150142/2/City%20of%20Sydney%20Final%20Report%20EPI%20R3%20201920005.pdf
4. H. A. AL-agele, K. Proctor, G. Murthy and C. Higgins. A Case Study of Tomato (Solanum lycopersicon var. Legend) Production and Water Productivity in Agrivoltaic Systems. https://doi.org/10.3390/su13052850
5. R. A. Gonocruz, R. Nakamura, K. Yoshino, M. Homma, T. Doi, Y. Yoshida and A. Tani. Analysis of the Rice Yield under an Agrivoltaic System: A Case Study in Japan. https://doi.org/10.3390/environments8070065
6. According to the Agriculture, Fisheries and Conservation Department, roughly 7.6 km² of land in Hong Kong is used for growing crops. Calculated on the basis of 10% of this figure, 340,000 solar panels covering an area of 2.2 m² each could be installed on Hong Kong farmland. Assuming that each panel is capable of generating 550 W of electricity, this would give a total output of 190 GWh.

作者：
郭晓忠（低碳想创坊高级项目主任）
戴宇澄（低碳想创坊项目经理）

2023年10月