啟動農村微水力:存在哪些問題與挑戰?

交錯縱橫的水圳,是農田的血脈,源源不斷滋養著土地上的生命。許多社區團體、學校,希望藉由水的力量,建立農村的公民電廠,然而,現實往往不如想像,在啟動農村微水力的過程中,究竟會面臨哪些問題和挑戰?

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全國高中職大專小水力發電設計比賽 邁入第九年

每年夏天,來自全國各地的青年學子,帶著自己發明的各種水輪機,來到花蓮木瓜溪畔,摩拳擦掌,準備和其他通過初賽的隊伍一較勝負。

由民間團體發起的全國高中職大專小水力發電設計比賽,今(2025)年已經進入第九年。歷年來師生們發揮創意,發明出各式各樣的微水力機組,評分標準不但要看發電量,還要顧及生態,更不能影響灌溉用水。(延伸閱讀:小水力競賽!小水力大創意|小小水圳也能發電)

參加全國高中職大專小水力發電設計比賽的隊伍,齊聚花蓮木瓜溪畔,大展身手。

龍華科技大學在大專組競賽中表現亮眼,連續四年得到第一名,師生們非常希望自己的發明能實際被應用。2023年在初英山社區的協助下,師生們拿著冠軍機組在水圳進行實地測試。測試前,龍華科大師生已經掌握這裡的水文資料,評估後決定將原本15W的小機組,擴大到100W以上。

2023年,龍華科技大學師生帶著冠軍機組到花蓮初英山社區,進行實地測試。

為了打造全套的微水力發電設備,龍華科大機械系、電子系和半導體工程系的師生一起合作,不但自己畫設計圖,組裝水輪機,連發電機的電路板也自己做。學生指出,設計電路板不但要讓發電機達到最好效能,還可以做到遠端監控,透過4G傳輸,用手機就可以隨時掌握每座機組的發電狀況。微水力機組最大的麻煩,就是水裡的樹枝和垃圾,為了克服這個問題,師生還發明了異物排除設備。

水裡的樹枝和垃圾是微水力機組的最大麻煩。

2023年12月,剛完成的水輪機和異物排除設備,由吊車吊掛到水圳,展開測試作業。發電機雖然順利發電,但電路板卻發生狀況,異物排除設備也沒辦法運轉,讓學生們感到相當挫折。

2024年4月,微水力機組面臨新的考驗。因為地震的關係,水圳上游形成堰塞湖,大量淤沙隨著水沖刷而下,卡住水輪機的齒輪,並造成軸承磨損無法運轉。雖然遇到各種預想不到的困難,但因為有民間團體和企業的專案支持,師生們不斷地修正機組,將微水力的計畫執行到底。

2024年,龍華科技大學師生發明新形式螺旋型的機組。

種種困難並沒有讓他們打退堂鼓。2024年龍華師生又發明新形式螺旋型的機組,想進一步克服異物問題。經過一年多測試,微水力機組終於順利發電,發出的電力儲存在電池和太陽光電系統併聯,提供給附近馬場、路燈和社區發展協會。

初英山社區 成為第一個小水力示範點

微水力發電量雖然不大,但對學校和社區卻有不一樣的意義。去(2024)年農田水利署開始推動「小水力發電應用於公民電廠及能源自主之示範推廣計畫」,初英山社區是第一個示範點。農水署表示,初英山社區的經驗未來也可能擴散到其他農村。

除了初英山,目前由廠商或研究單位向農水署申請的測試案場有19處。

除了初英山,目前由廠商或研究單位向農水署申請的測試案場有19處,已經在運轉的小水力和微水力電廠共有10處 (裝置量有26MW),推動中的有16處 (約5MW)。這些案場大都由農水署選定,在不影響安全和灌溉用水的前提下,公開招標審查。

農田水利署提供

苗栗穿龍圳微水力電廠 在地居民躍躍欲試

苗栗穿龍圳有180多年歷史,先民從後龍溪引水灌溉農田。

許多社區也興致勃勃地想投入小水力領域。苗栗穿龍圳有180多年歷史,早期先民鑿穿山壁從後龍溪引水,灌溉公館鄉800多公頃的農田。

穿龍圳終年有水,水量豐沛,上游還有攔污設施,水質非常乾淨。四年前由公館地區農民組成的黃金小鎮休閒農業發展協會開始籌畫,在穿龍圳設置微水力發電,也請學者專家來穿龍圳做調查。

苗栗穿龍圳終年有水,上游還有攔污設施,水質非常乾淨。

黃金小鎮休閒農業發展協會在社區開說明會、凝聚共識,得到社區居民和企業支持,成功募得資金。協會也規劃好綠電收益的各種用途,包括生態調查、社區老人供餐等等。

2023年底,農水署針對苗栗穿龍圳的微水力進行公開招標,由在地居民推動的公民電廠並沒有得標,讓協會成員感到失望。不過農水署回應,標案是經過專家評選,也有考慮到水圳沿線社區的地方回饋。苗栗穿龍圳的微水力電廠目前還在進行申請程序,社區居民對未來小水力和綠能的發展仍然保持期待。但在宜蘭,小水力公民電廠卻難以繼續。

宜蘭安農溪公民電廠 遇到什麼難題?

宜蘭安農溪又稱為電火溪,上游的蘭陽發電廠有102年的歷史,尾水灌溉三星鄉的農田。看好安農溪的發電潛力,民間廠商2023年已經在安農溪和萬富圳分流的攔河堰上,設置裝置容量100KW的微水力機組。當地居民也在2022年成立公民電廠,選定上游一處落差較大的地點,計畫設置機組。

宜蘭安農溪又稱為電火溪,上游的蘭陽發電廠有102年的歷史,尾水灌溉三星鄉的農田。
2023年,有民間廠商在安農溪和萬富圳分流的攔河堰上,設置裝置容量100KW的微水力機組。

宜蘭微水力公民電廠的推動者吳玉茹表示,微水力公民電廠的規劃,具備天時地利,就只差人和。所謂人的因素,包括土地取得、與公部門的協調和資金等問題。微水力建置成本高,回收年限長,資金募集不易。日本也有許多微水力公民電廠,但中華大學特聘教授許志義分析,日本是負利率的社會,綠能收益高於存款利息,和台灣的金融環境完全不同。(延伸閱讀:能源再生社會|看日本小水力發電如何活化農村?)

關於提高誘因 政府可以做些什麼?

許志義建議,要提高民間投入微水力的誘因,政府對於初期投入的公民電廠與業者,可以給予較優惠的利率。另外考慮到微水力因應不同的地形和水文,需要一段摸索期,台電也可以在全國各地建立試驗案場,提供民間判斷,選擇適合的機組。

考量微水力因應不同地形和水文,需要一段摸索期,學者許志義建議,台電可在全國各地建立試驗案場,作為民間選擇機組的參考。

長期推動公民電廠的主婦聯盟基金會資深主任吳心萍認為,在農村推動小水力或微水力的過程,社區其實扮演重要角色,應該讓社區有更多主動參與的權力。初英山文化產業交流協會研究員賴威任則希望,未來微水力除了自發自用,可以將餘電賣給台電,或是開放申請綠電憑證。

台灣各地許多農村、學校,正努力推動微水力的公民電廠,政府部門在制度上也需要順勢調整,讓民眾能投入、參與,才能在能源轉型上得到更多的支持。

延伸閱讀》公民電廠在哪裡│社區型光電的發展難題

註:  
1.小水力發電:指利用水道、圳路、管渠或其他水力用水以外用途之水利建造物之原有水量及落差,以直接設置或另設旁通水路設置之方式,轉換非抽蓄式水力為電能,且裝置容量未達20,000瓩之發電方式。
2.微水力發電:指裝置容量未達100瓩以下的機組。

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