建置太陽能發電於百香果園物聯網控制

太陽能發電優點:                                         撰稿：張英彬
1. 太陽能是人類可以利用的最豐富的能源：據估計，在過去漫長的十一億年當中，太陽只消耗了它本身能量的  2%，今後數十億年太陽也不會發生明顯的變化，所以太陽可以作為人類永久性的能源，取之不盡、用之不竭。它給地面照射 15 分鐘的能量，就足夠全世界使用一年。

2.太陽能是到處都有的，不需要運輸：一般認為，處於南北緯 50~60 度以內的地區，都有豐富的太陽能可以利用，只要最初花一定的代價，投一筆資金，造好太陽能發電利用裝置，能量就會源源不斷地自己送上門來，「免費」供應。期間只需要花很少一筆設備維修費。

3.太陽能發電是一種清潔的能源：煤炭、石油等礦物燃料產生的有害氣體和廢渣，而使用太陽能時不會帶來污染，不會排放出任何對環境不良影響的物質，是一種清潔的能源。當然，大量使用太陽能之後，由於太陽能的充分利用，結果會使環境的溫度稍微升高，但這種溫升，不致對環境造成不良影響。

4.太陽能發電系統又稱作「無變量的能源系統」：太陽能發電對於地球不增加熱載荷，這是太陽能發電特別重要的優點，所以利用太陽能發電系統又稱作「無變量的能源系統」。因為我們用太陽能發電作功，雖然最終是變為熱，但是如果我們不用它做功的話，最終也是變為熱。另一方面，我們用煤、石油、鈾分裂、核聚變，似乎也不過是最終變為熱，但是如果我們不開採出來用的話，那就不會產生熱了。所以這一份熱是另加在地球上的熱載荷。地球為了散去這另加的熱載荷，就得普遍的增高溫度。

5.太陽能發電安全可性：核能發電會有核洩漏的危險，一旦核洩漏了便會造成極大的生態危機，火力發電會則會增加溫室效應，而太陽能發電絕對沒有這種情況，是十分安全可靠長期持續的。

6. 本系統所提驅動電路架構，結合太陽能發電，不會排放出任何對環境不良影響的物質，是一種清潔的能源。如圖1 所示，包含：EMI電源濾波電路、輸入突波電壓保護、功因修正電路 (PFC)、太陽能光電板、充電控制器及AC/DC全控式轉換器，輸出直流 5V，電源，供物聯網感測器及相關設備低壓直流使用。

可行性評估:
     考慮系統需求與太陽能光電板特性，實際研發太陽能供電，負載預計提供高可靠度的直流供電系統，因此本計畫圖一之系統架構圖採用 250W 功率輸出之 PV 模組2片達成，南投日照時數 5 小時，一年可節省負載電費約 1萬 5 千元，減少CO2排放量 3018 噸，以提升農民收入。

系統架構圖:

   本系統之設備全天24小時由太陽能供電，四種感測器:風速計、溫濕度計、照度計(各1組)及PH感測計(4組)，皆由太陽能來供電，達成本計畫之節能減碳目的，果園原有110v作為備用電源，即陰天或下雨天太陽能無法供電時備用。

 設計步驟:

1. 每日耗電量計算：
感測器(7顆)：35W，使用時間:24H，一日總耗電量:35W*24H=840W

2. 選用2片250w太陽能板
   每日可用電量約:1100W
   搭配1顆12V-100AH電池儲存當日發電量，供日落後使用電力

3. 若遇陰天太陽能板未發電，造成低電將自動切至市電供電。

圖二、系統示意圖

{附錄}

250W 單晶太陽能電池板

   一般使用在大面積電力轉換的發電系統或太空衛星電力上，成本比較高。也是使用時間最長久的太陽能板類型。其轉換效率亦為目前所有類型之太陽能板中最高的（效率 20-25%左右），性能穩定，單晶矽的生產過程與半導體使用的單晶矽相同，都要透過緩慢的長晶過程。