TWI797979B

TWI797979B - 設施栽培之碳交易系統與方法

Info

Publication number: TWI797979B
Application number: TW111103706A
Authority: TW
Inventors: 賴元泰
Original assignee: 泰平達科技有限公司
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-04-01
Also published as: TW202331625A

Abstract

一種設施栽培之碳交易系統，包括：一碳交易平台；複數個碳權供給方，向該交易平台提供可賣出的碳權額度資訊；一碳權技術供給者，為該複數個碳權供給方建置設施栽培系統、提供碳中和以及碳捕集技術、並定量上確定該複數個碳權供給方中個別供給方所能提供的碳權交易額度；複數個碳權需求方，向該交易平台提供所需購買的碳權額度資訊；其中，該碳交易平台根據該複數個碳權供給方的碳權額度供給需求以及該複數個碳權需求方的碳權額度交易需求，產生交易媒合資訊。

Description

設施栽培之碳交易系統與方法

本發明涉及碳交易系統及其相關應用領域，特別是一種設施栽培之碳交易系統與方法。

近來由於溫室效應加劇，影響人類經濟以及生存。為改善此一沖擊，世界各國開始思考如何減緩溫室氣體排放以及降低其對氣候變遷的影響，以達到減少對人類生活環境與生態的傷害。為了達成減緩溫室氣體排放的目標，國際上對於減碳的方法一般採用誘因策略，以碳交易進行碳排放權的買賣。希望藉由市場機制之運作，有效管理全球的碳排放總量。

面對上述因氣候急遽變遷，環境危機深化等課題，發展低碳經濟已成為世界各國的共識。而欲達成低碳經濟的目標，除了透過國際合作的方式來達到溫室氣體減排，同時也針對減碳目標制定排碳計畫。以國際公法為依據的溫室氣體排放減量交易中，二氧化碳(CO₂)為七種被要求減排的溫室氣體中之最大宗。因而此種交易常以每噸二氧化碳當量為計量單位，通稱為碳交易，其交易市場為碳市場。

目前，政府對於碳交易相關議題相當重視，環保署為鼓勵各企業參與減少溫室氣體排放，設立溫室氣體抵換專案。此外，政府亦積極推動綠能產業發展，例如太陽能發電等產業，因而結合太陽能板與耕地之農電共生系統(Agro-Photovotaics System)可以有效結合太陽能板發電並利於農業耕種，且能達到環境固碳的效果。

這裡要強調的是減少碳排放並不等於碳中和，而如何有效降低碳足跡，例如利用植物的光合作用進行固碳，為更經濟及永續的方法。

目前，設施栽培包含無土栽培結合農電共生的產業模式多半是追求發電量的極大化，採取可使用最大化面積來設置太陽能板，而太陽能板多為不透光的材質，因而大幅地遮蔽了可耕種面積，作物無法生長，行使光合作用固碳。

另一方面，全球暖化需要減少空氣中的碳，即二氧化碳氣體。一般土地未隔離，開放型的土耕作物，行光合作用固碳來源同時來自於空氣與土壤，無法明確定義該作物於空氣中的固碳量。

因此發展一種交易系統與方法，可以整合及優化設施栽培與碳交易平台，透過可控制作物生長環境與條件之設施栽培，包括導光溫/網室結合離地栽培或無土栽培等精準農業，利用植物的光合作用進行固碳，有效降低碳足跡，是當前重要的課題。

鑒於上述現有技術的不足，本發明提出一種設施栽培之碳交易系統，可被電腦系統配合電腦可執行程式執行，設施栽培之碳交易系統包括：一碳交易平台；複數個碳權供給方，向該交易平台提供可賣出的碳權額度資訊；一設施栽培碳權技術供給者，為該複數個碳權供給方建置設施栽培系統、提供碳中和以及碳捕集技術、並定量上確定該複數個碳權供給方中個別供給方所能提供的碳權交易額度；複數個碳權需求方，向該交易平台提供所需購買的碳權額度資訊；其中，該碳交易平台根據該複數個碳權供給方的碳權額度供給需求以及該複數個碳權需求方的碳權額度交易需求，產生交易媒合資訊。

以一實施例而言，上述的設施栽培之碳交易系統，其中更包含由該碳權技術供給者提供建置該設施栽培系統的服務，其主要提供以下技術解決方案，包括：於該複數個碳權供給方選定之地點以可控制作物生長環境之設施，包括導光溫/網室結合離地栽培或無土栽培架構，建立溫室農棚；於該溫室農棚內栽種各式作物，對該各式作物進行作物含碳之定性以及定量分析，生成作物固碳量資料庫；對該各式作物提供肥料營養液配置；配合該肥料營養液配置，進行設施固碳量分析；結合該作物固碳量資料庫以及該設施固碳量分析，估計上述設施栽培系統的固碳效益；及對該肥料營養液配置實施照光分析；執行該肥料營養液配置中肥料營養液濃度對該各式作物生長影響之分析，估計上述設施栽培系統的減氮效益。

以一實施例而言，上述營養液配置為包含一特定NO₃濃度範圍的肥料營養液。

以一實施例而言，上述設施栽培之碳交易系統，更包含由該碳權技術供給者提供建置該農電共生子系統的服務，其主要提供以下固碳解決方案，包括：於該複數個碳權供給方選定之地點以全區域太陽能架構，建立以自然光場為主要光源所生成的光場分佈之溫室農棚；並於該全區域太陽能架構的太陽能板下方以離地栽種或無土栽培方式種植各類陰生、陽生植物植栽；然後定期抽驗該植物植栽的含碳量以驗證區域光合作用成效及固碳效果；其中，以上述設施栽培方式實施固碳，進一步降低該全區域太陽能架構的碳排，使得該全區域太陽能架構以及該太陽能板下方的植栽的整體碳排降低。

以一實施例而言，上述農電共生子系統包括：一耕作地；一太陽能板陣列，具有複數個太陽能板以及至少一光線擴散單元，個別太陽能板之間具有間隙，光線擴散單元配置於該個別太陽能板之間；至少一耕作平台，設置於該耕作地上以及該太陽能板陣列下方；及一支撐架用以架設該太陽能板陣列；其中，該耕作平台可以以垂直分佈方式配置於該太陽能板陣列下方栽種作物。

以一實施例而言，上述太陽能板陣列經由太陽光照射使個上述別太陽能板透過光伏效應(Photovoltaic effect)發電，而且經由該光線擴散單元以及間隙將光線照射至該太陽能板陣列下方的空間中，使得於該太陽能板陣列下方栽種的該作物得以透過該太陽光照射進行光合作用而生長。

以一實施例而言，上述的設施栽培之碳交易系統，更包含固碳效果分析方法，該方法包括：透過對該太陽能板陣列選定太陽能電池配置；接著依據該太陽能電池配置所建置之該太陽能陣列以及農業棚架收集光場分佈；然後配合對選定栽種陰生/陽生植物之固碳資料庫利用演算法追蹤分析以明確地定量固碳效果。

以本發明之另一觀點，本發明提出一種設施栽培之碳交易方法，該方法包括以下步驟：提供一設施栽培之碳交易系統，該系統至少包括：一碳交易市場；複數個碳權供給方，向該交易市場提供可賣出的碳權額度資訊；一碳權技術供給者，為該複數個碳權供給方建置設施栽培系統、提供碳中和以及碳捕集技術、並定量上確定該複數個碳權供給方中個別供給方所能提供的碳權交易額度；由複數個碳權需求方中的至少一個於該碳交易市場設定碳權額度交易需求；由複數個碳權供給方中的至少一個於該碳交易市場設定碳權額度供給需求；其中該設施栽培之碳交易方法之執行硬體為電腦，配合電腦可執行程式執行以下步驟：該碳交易市場根據上述的碳權額度交易需求及碳權額度供給需求，產生交易媒合資訊；依據上述交易媒合資訊以及碳權市場價格資訊，該複數個碳權需求方及該複數個碳權供給方透過交易市場競價，以進行碳交易；該複數個碳權需求方及該複數個碳權供給方確認碳交易成交後的碳權額度。

以一實施例而言，其中該碳權技術供給者包含執行：於該複數個碳權供給方選定之地點以可控制作物生長環境之設施，包括導光溫/網室結合離地栽培或無土栽培架構，建立溫室農棚；於該農棚溫室栽種各式作物，對該各式作物進行作物含碳之定性以及定量分析，生成作物固碳量資料庫；對該各式作物提供肥料營養液配置；配合該肥料營養液配置，進行設施固碳量分析；結合該作物固碳量資料庫以及該設施固碳量分析，估計上述設施栽培系統的固碳效益；及對該肥料營養液配置實施照光分析；執行該肥料營養液配置中肥料營養液濃度對該各式作物生長影響之分析，估計上述設施栽培系統的減氮效益。

10:碳交易系統

11:交易市場

13:需求方

15:供給方

200:設施栽培的碳交易系統

201:碳交易市場

A1,A2,A3,A4...:複數個碳權需求方

B1,B2,B3,B4...:複數個碳權供給方

203:碳權技術供給者

260:設施栽培系統

211:導光溫/網室結合無土栽培的架構

213:作物含碳之定性以及定量分析

215:作物固碳量資料庫

217:肥料營養液配置

219:設施固碳量分析

221:固碳效益

223:肥料營養液照光分析

225:肥料營養液濃度對作物生長影響之分析

227:減氮效益

260a:農電共生子系統

310:全區域太陽能架構

311:太陽能電池配置

312:光場分佈資料庫

313:光場分佈

315:溫室農棚

317:陰生、陽生植物植栽

318:作物固碳量資料庫

319:固碳效果

460a:農電共生子系統

401:太陽能板陣列

403:耕作地

405:耕作平台

407:支撐架

410:太陽能板

415:光線擴散單元

420:太陽光

450:作物

480:光線反射單元

L':照度值

L:照度標準值

510,811,813:曲線

C1,C2:光補償點

S1,S2:光飽和點

S1001,S1002,S1003,S1004,S1005:步驟

〔圖1〕顯示根據習知技術所提出的碳交易系統。

〔圖2〕顯示根據本發明的一個實施例所提出之整合設施栽培的碳交易系統。

〔圖3(A)〕顯示根據本發明之設施栽培系統所提供的固碳減氮技術方案。

〔圖3(B)〕顯示根據本發明之設施栽培系統中的農電共生子系統所提供的固碳技術方案。

〔圖4(A)〕顯示根據本發明的一個實施例所提出的農電共生子系統。

〔圖4(B)〕顯示根據本發明的另一個實施例所提出的農電共生子系統。

〔圖5〕顯示根據本發明的農電共生子系統中太陽能板之陣列的俯視圖以及位於其下方耕作地之照度偏差分佈。

〔圖6-7〕顯示農電共生子系統中太陽能板陣列下方空間中的照度分佈圖。

〔圖8〕顯示作物，例如陽生植物與陰生植物，吸收排出二氧化碳與光強(一般可以照度表示)的光合作用關係圖。

〔圖9〕顯示本發明的一個實施例所提出的農電共生子系統中固碳效果分析方法。

〔圖10〕顯示本發明的一個實施例所提出的設施栽培之碳交易方法。

此處本發明將針對發明具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本發明之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本發明亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。

全球已認知到二氧化碳對於全球溫升、氣候的影響和對人類的危害。在經過京都議定書、巴黎協定等國際公約後，減碳已成為各國無可避免的責任。因應全球減碳趨勢，各國已紛紛宣示淨零排放目標。歐盟為了實現「2050氣候中和」與「2030年溫室氣體排放量減量55%」的目標，於2021年7月，正式公布「碳邊境調整機制計畫」(Carbon Border Adjustment Mechanism，CBAM)，規範進口到歐盟的高碳排產品，必須對生產過程中排放的碳設定公平價格，以促進非歐盟國家的公司邁向潔淨產業鏈。

傳統的碳交易系統10(習知技術)，如圖1所示，該碳交易系統10可以包含交易市場11、需求方13、供給方15。交易市場11提供需求方以及供給方的交易媒合服務，舉例而言，根據由主管機關額定的一核發碳排放權數量，A廠實際碳排放量超過該核發碳排放權數量，B廠實際碳排放量低於該核發碳排放權數量，A廠(需求方)所超出的份額可以透過一碳交易市場購買碳權，B廠(供給方)可以透過相同碳交易市場賣碳權。

對台灣來說製造業為我們的主要出口產業。製造業使用綠能取代傳統燃煤、燃氣可大幅減少碳排放。但是如前述，短期內並無法成100%使用綠能。要達到完全的碳中和甚至是負碳需要有額外的碳匯(負碳)技術與方法。

只有20%綠能是無法達成碳中和的。淨零是一個加減法，唯有開發適當的負碳技術，或是將原本排碳的產業升級為碳中和產業，甚至是負碳產業並加以擴大，方能抵銷本身或其他產業所產生的碳排。而本發明所提的解決方案，設施栽培包含無土栽培結合農電共生，即以減N₂O、固CO₂為主要核心。和種樹一樣，只要能行光合作用的植物皆能固碳。然過去農業被認定為一種排碳產業，主要原因在於其生產流程。經由改善其生產方式和供應鏈即有機會將其轉化為負碳產業。其中的關鍵乃採用可控制作物生長環境與條件的設施栽培，包含採用離地栽培或無土栽培、減少電力使用，精準的使用肥料(精準農業)與降低運輸成本。

近年「淨零碳排」議題已成為世界各國的共識，國內企業紛紛推動減碳計畫，而環保署也啟動「溫室氣體減量及管理法修法作業」，除納入2050淨零排放目標，並增訂對國內排放源徵收碳費，預計每公噸徵收300元的碳費，企業主為避免被徵收大量規費，紛紛祭出各種減碳計畫，不過因國內排放溫室氣體源主要為製造業廠房，不少企業無法短時間將生產線轉型，只好採用超額減排，從交易市場購買碳權來解決。據環保署統計資料顯示，2018年國內產業在溫室氣體排放最大比例為製造業占52.2%、燃料燃燒二氧化碳之工業則佔48.74%，合計在前30大溫室氣體排放源之133.21百萬公噸二氧化碳中，有86.18%左右為製造業生產。

本發明的提案將在導光溫/網室下藉由精密控制無土栽培的營養液的供應，與推廣產地直銷即食，使以此流程生產之蔬菜成為負碳產品。相較於種樹，精準農業快速生長、垂直種植大量生長，且減少運輸(或使用電動車)的蔬菜應更具固碳效益。

本發明提出一種交易系統與方法，可以整合及優化設施栽培與碳交易平台，透過導光溫/網室結合無土栽培等精準農業，利用植物的光合作用進行固碳，有效降低碳足跡。此外，透過無土栽培以及氮營養液配置(肥料營養液配置)，設施耕作過程，無脫硝菌可避免溫室氣體N₂O產生；精準控制肥料，減少肥料使用(因肥料製造過程維高碳排)。此外，無土栽培尚可確保植物所吸收之碳皆來自空氣，而非土壤，以利於精準計量固碳效果。

圖2顯示本發明所提出整合設施栽培的碳交易系統200，該系統包括碳交易市場201、複數個碳權需求方(A1、A2、A3、A4...)、複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)、碳權技術供給者203以及由該碳權技術供給者203所提供的設施栽培系統260。碳交易市場201提供上述複數個碳權需求方(A1、A2、A3、A4...)以及碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)的交易媒合服務，使複數個碳權需求方(A1、A2、A3、A4...)可以利用交易的形式，透過碳交易市場201所提供的交易平台收購由複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)所供給的可交易的碳權額度。碳權技術提供者203具有建置農電共生系統260的技術，可以為複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)建置設施栽培系統260提供碳中和以及碳捕集技術、並且於定量上確定設施栽培系統260的固碳效果，最終生成可供應的碳權額度。

以一實施例而言，上述的整合設施栽培的碳交易系統200可以總結為包含一碳交易市場201，提供碳交易平台；複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)，向該交易平台提供可賣出的碳權額度資訊；一碳權技術供給者203，為該複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)建置設施栽培系統、提供碳中和以及碳捕集技術、並定量上確定該複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)中個別供給方所能提供的碳權交易額度；複數個碳權需求方(A1、A2、A3、A4...)，向該交易平台提供所需購買的碳權額度資訊；其中，該碳交易平台根據該複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)的碳權額度供給需求以及該複數個碳權需求方(A1、A2、A3、A4...)的碳權額度交易需求，產生交易媒合資訊。

本發明所提出的設施栽培之碳交易系統與方法包含設施栽培系統260，由碳權技術供給者203提供建置服務，以利於協助複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)生產碳權交易商品(例如，包含但不限於碳權及/或綠電)。農電共生碳權技術供給者203主要提供以下固碳解決方案，以利於碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)產生交易商品。在一實施例中，設施栽培系統260透過有線或是無線與上述之碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)產生交易商品連接，以利於傳輸資料或是控制訊號傳輸，當然也可以採取不連接架構。

根據本發明的一個實施例，設施栽培系統260係利用無土栽培技術，透過導光溫/網室結合無土栽培等精準農業，利用植物的光合作用進行固碳，有效降低碳足跡；以及，透過無土栽培以及氮營養液配置(肥料營養液配置)，於設施栽培系統260中進行設施耕作，栽種過程中無脫硝菌可避免溫室氣體N₂O產生(即減氮)。以下段落將配合圖式以及表格說明上述設施栽培系統260如何利用無土栽培技術進行固碳以及減氮，其中固碳的效益評估包括定性及定量分析。

定性分析包含對上述設施栽培系統260中所栽培之作物，例如黑葉白菜、奶油萵苣、蘿蔔、花椰菜以及馬鈴薯等作物，進行X-ray含碳定性分析。分析結果顯示上述作物均含有碳元素。

接著更進一步對上述作物進行含碳量以及固碳量的定量分析，如表1(A)所示，為確認所栽培之作物的固碳效益，本發明係以無土栽培之作物進行分析。將上述所得之蔬菜烘乾去水後，進行6小時真空鍛燒後整株蔬菜所留下根、莖、葉之乾物質進行成分鑑定，即可證實其固碳量。

為確認所栽培之作物的固碳效益，本發明係以無土栽培之作物進行分析。將上述所得之蔬菜烘乾去水後，進行6小時真空鍛燒後整株蔬菜所留下根、莖、葉之乾物質進行成分鑑定，即可證實其固碳量。

除了對作物進行含碳量以及固碳量的定量分析外，本發明亦對設施進行固碳量的定量分析，如表1(B)所示，為確認設施的固碳效益，本發明係利用對設施栽培系統260中的營養液槽中的(肥料)營養液進行照光實驗(每日8小時)，然後對營養液中藻類、作物的根部分泌物與空氣中的物質於乾燥後進行碳含量分析。由表1(B)的結果得知，營養液槽中的營養液原本無碳，經日照實驗後所產生之碳應來自空氣中的CO₂。以下表1(B)為設施固碳量定量分析：

傳統農業(土耕)因下雨或積水，在無氧或缺氧條件下，脫硝菌可以將硝酸鹽(NO₃ ^-)作為電子傳遞鍊(ETC)的最終電子受體(terminalelectron acceptor,TEA)，來完成物質能量交換，產生農業最主要的溫室氣體N₂O。總的脫硝過程可以用以下反應式表示：2NO₃ ^-+10 e^-+12H⁺→N₂+6H₂O,△G⁰=-333kJ/mol [反應式1]其中包括以下四個還原反應：

1.硝酸鹽(NO₃ ^-)還原為亞硝酸鹽(NO₂ ^-)：2NO₃ ^-+4H⁺+4e^-→2NO₂ ^-+2H₂O [反應式2]

2.亞硝酸鹽(NO₂ ^-)還原為一氧化氮(NO)：2NO₂ ^-+4H⁺+2e^-→2NO+2H₂O [反應式3]

3.一氧化氮(NO)還原為一氧化二氮(N₂O)：2NO+2H⁺+2e^-→N₂O+H₂O [反應式4]

4.一氧化二氮(N₂O)還原為氮氣(N₂)：H₂O+2H⁺+2e^-→N₂+H₂O [反應式5]因此，溫室氣體N₂O生成過程必先產生NO₂，N₂O和NO₂從土壤中產生，主控物質為反硝化菌。

為了分析本發明所提設施栽培中透過無土栽培以及氮(肥料)營養液配置能產生的減氮效益，於設施耕作過程，以一實施例而言，氮(肥料)營養液包含以下配方：KNO3=170g/L(公升)，其中NO₃(濃度)=170g×14+(16×3)/39=104g/L，取15ml(毫升)加入5L水，得到0.312g/L的水溶液；Ca(NO₃)₂．4H₂O=150g/L，其中NO₃(濃度)=150g×62×2/40+(62×2)+4×18=78.8g/L，取15ml(毫升)加入5L水，得到0.237g/L的水溶液。氮營養液中總共的NO₃(濃度)為兩者相加，即0.549g/L。利用上述氮營養液配方進行(1)照光實驗以及(2)營養液濃度以及作物生長觀測實驗。

上述肥料營養液照光實驗，其實驗條件為每日通入空氣8小時，營養液體積恆定。實驗結果如下，表2(A)以及表2(B)分別表示不同受光面積的實驗結果，表2(B)中營養液槽的受光面積為表2(A)的五分之一。實驗結果顯示，NO₃和NO₂接近質量守恆，表示實驗過程中並無其他物質，例如溫室氣體N₂O產生。NO₂的產生只與光照有關，過程中沒有反硝化菌，和反硝化菌無關，不會發生反硝化作用。因此，相較於傳統土耕農業，本發明所提設施栽培中透過無土栽培以及氮(肥料)營養液配置為降低溫室氣體N₂O的較佳選擇。另外，若於上述肥料營養液中加入硝化菌可以進一步轉化溫室氣體N₂O，使減氮效益更加彰顯。

上述肥料營養液濃度以及作物生長觀測實驗，其實驗條件為每日通入空氣8小時，營養液體積恆定。實驗結果如下，表3(A)、表3(B)以及表3(C)分別表示不同作物，即奶油萵苣、黑葉白菜以及花椰菜的實驗結果。實驗結果顯示NO₃，即營養液，會由於作物的吸收和藻類的生成而消耗，實驗結果顯示NO₃濃度在435±20% ppm、電導率於0.65±20% mS/cm以下時，作物生長遲緩，此為較佳營養液補充時間點。上述營養液濃度以及作物生長觀測實驗，可以提供營養液補充時間點，精準添加營養液，減少使用化肥降低碳足跡。

在一實施例中，如圖3(A)所示，在複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)至少之一所選定之地點(可以是廠區閒置空地、廠房樓頂空間或是其他類似未使用空間)設置設施栽培系統260，並提供以下技術方案。設施栽培系統260係於導光溫/網室結合無土栽培的架構211下建立溫室農棚，以精準農業種植作物，利用植物的光合作用對上述架構(環境)下栽種之作物，進行作物含碳之定性以及定量分析213，並據以建構作物固碳量資料庫215；另外，於導光溫/網室結合無土栽培的架構211下，配合肥料營養液配置217進行設施固碳量分析 219。結合上述已建構之作物固碳量資料庫215以及設施固碳量分析219，即可估計設施栽培系統260的固碳效益221。另一方面，本發明提出於導光溫/網室結合無土栽培的架構211下，配合肥料營養液配置217，進行肥料營養液照光分析223、以及執行肥料營養液濃度對作物生長影響之分析225，可估計設施栽培系統260的減氮效益227。以一實施例而言，上述肥料營養液配置為包含一特定NO₃濃度範圍的肥料營養液。

以本發明的另一觀點而言，本發明所提出的設施栽培之碳交易系統與方法中，設施栽培系統260係於導光溫/網室結合無土栽培的架構211下實施，其包含一農電共生子系統260a，由碳權技術供給者203提供建置服務，以利於協助複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)生產碳權交易商品(例如包含但不限於碳權及/或綠電)。碳權技術供給者203主要提供以下固碳解決方案，以利於碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)產生交易商品，如圖3(B)所示。在一實施例中，農電共生子系統260a透過有線或是無線與上述之碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)產生交易商品連接，以利於傳輸資料或是控制訊號，當然也可以採取不連接架構。上述之傳輸資料包含光場資訊，作物類、數量、綠電發電資訊、光強度資訊，以利於適時以控制訊號調整與監控。農電共生子系統260a尚有作物固碳量資料庫318，光場分佈資料庫312，以利於基於作物之選擇匹配光場分佈313。在複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)至少之一所選定之地點(可以是廠區閒置空地、廠房樓頂空間或是其他類似未使用空間)以全區域太陽能架構310(太陽能板、支架等)，建立以自然光場為主要光源，依據光場分佈資料庫312生成合適之光場分佈313據以建置溫室農棚315，並於太陽能板下方以離地栽種或無土栽培方式，依據農電共生子系統260a之植物資料庫，種植各類陰生、陽生植物植栽317，並依據作物固碳量資料庫318定期抽驗其含碳量以驗證區域光合作用成效及固碳效果319。以一實施例而言，上述全區域太陽能架構包括由太陽能板陣列以及支架等所構成。其中，以上述設施栽培方式實施固碳，進一步降低該全區域太陽能架構的碳排，使得該全區域太陽能架構以及該太陽能板下方的植栽的整體碳排降低。

因此，依據上述碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)要求所需之商品產能，依據農電共子生系統260a之作物固碳量資料庫318，光場分佈資料庫312建置農電共生硬體，諸如溫室農棚315，參考圖4(A)，根據本發明一實施例所提出的農電共生子系統460a所建置之農電共生硬體的示意圖，包括一太陽能板陣列401、一耕作地403、至少一耕作平台405及一支撐架407。太陽能板之陣列401設置於耕作地403的上方，具有複數個太陽能板410以及至少一光線擴散單元415，太陽能板410之間具有間隙。光線擴散單元415配置於太陽能板410之間，以一實施例而言，光線擴散單元415可為光線擴散板或光線擴散膜。耕作平台405可以以垂直分佈方式配置於太陽能板陣列401下方栽種作物450。太陽光420可以照射太陽能板陣列401使個別太陽能板410透過光伏效應(Photovoltaic effect)發電，而且可以經由光線擴散單元415以及間隙將光線照射至太陽能板陣列401下方的空間中，使得太陽能板陣列401下方栽種作物450得以透過太陽光照射進行光合作用而生長。

圖4(B)則描繪根據本發明另一實施例所提出的農電共生系統 460a的示意圖，其組成與圖4(A)中所示的農電共生子系統460a大致類似，差別在於該農電共生子系統460a更包含複數個光線反射單元480設置於太陽能板陣列401下方不同位置以增加太陽能板陣列401下方空間之照度，利於栽種作物450。以一較佳實施例而言，光線反射單元480可以是平面式或弧形的反射板，其配置位置可以位於耕作地403地面或是離地面一段距離。

圖5則顯示根據本發明一實施例的農電共生子系統460a中太陽能板之陣列401的俯視圖以及位於其下方耕作地之照度偏差分佈。其中，設置於太陽能板410之間的間隙，間隙的距離d1或d2大於每一太陽能板410的任一邊長D1或D2的十分之一。於此方式配置之太陽能板之陣列401，其於AA'垂直面下之耕作地403(參考圖4(A))所測得之照度與橫向位置關係圖，其中照度標準值L是藉由太陽光420經由光線擴散單元415直射在耕地上而得到，而耕作地403上不同位置的照度值L'與照度標準值L的偏差是以曲線510呈現。

圖6-7顯示農電共生子系統460a中太陽能板陣列401下方空間中的照度分佈圖。

請參考圖6(A)，其顯示根據本發明的一個實施例中農電共生子系統460a中太陽能板陣列401的配置圖。灰色區域代表太陽能板415之間的光線擴散單元415分佈配置。圖6(B)與圖6(C)分別顯示於耕作地403地面以及離地一米高的照度分佈圖。

請參考圖7(A)，其顯示根據本發明的另一個實施例中農電共生子系統460a中太陽能板之陣列401的配置圖。灰色區域代表太陽能板415之間的光線擴散單元415分佈配置。圖7(B)與圖7(C)分別顯示於耕作地403地面(參考圖4(A))以及離地一米高的照度分佈圖。

前述圖6-7中所顯示的照度分佈圖是於系統外部為遮蔽區中太陽光照度15,000 lx(Lux，照度單位)，支撐架430高度，參考圖4(A)，(亦即，太陽能板陣列401與地面距離為3,000mm)條件下所測量得到的數值。圖6-7中照度分佈圖以灰階以及等高線代表照度數值的分佈，圖式中的數字即表示照度單位lx。

由圖6-7中所顯示的照度分佈圖可以得知太陽能板陣列401中太陽能板415與光線擴散單元415的配置會影響耕其下方耕作地403的照度分佈。而太陽能板陣列401的設計基本上需要滿足其下方作地403照度分佈達到一定程度的均勻性，以一較佳實施例而言，耕作地403不同地點(位置)的照度偏差值應小於45%，使得耕作地403上的每一區均得到相對均勻的照度。

在發明的實施例中，以燃燒作物分析所含碳含量，以推算作物的固碳量，基於此分析複數種作物固碳量資料庫218。耕作地具有不同高度的複數個耕作平台，耕作地及耕作平台上的作物數量可依據太陽能板之陣列的架設多寡，配合其預定固碳量來種植，亦能進一步降低農電共生系統之碳足跡。請參考圖8，其中曲線811與813分別為作物例如陽生植物與陰生植物吸收排出二氧化碳與光強(一般可以照度表示)的光合作用關係圖。參考曲線813，陰生植物於光強(照度)大於其光補償點C1後，即可吸收二氧化碳，達到固碳的目的；參考曲線811，陽生植物於光強(照度)大於其光補償點C2後，即可吸收二氧化碳，達到固碳的目的。可以注意到的是，作物不論是陰生植物或陽生植物，參考曲線811與813，當其受到光強(照度)分別達到光飽和點S1或S2時，光的強度(照度)已不在影響其光合作用的速度。因此，配合作物(包含陽生植物與陰生植物)的光合作用特性，本發明實施例中農電共生系統中太陽能板之陣列搭配光擴散單元的架設，可讓其下方的耕作地任何一處所得到的最低照度大於作物的光補償點，而令作物的固碳量可消化本發明中農電共生系統的太陽能板之陣列的碳排量，可有效降低農電共生系統之碳足跡。

以下表4為常見作物與其所需光補償點(最小所需照度)：

一般在陰天正午時，於太陽能板之陣列外所測得到之光照度為15,000 lx，若能令太陽能板之中心下方照度大於1,500 lx，就能滿足前述表4中常見作物的最小照度(光補償點)。可知太陽能板之陣列外所測得之照度為正相關於太陽能板之中心下方所測得之照度，即太陽能板外照度增強，太陽能板之中心下方照度同時增強。

參考圖3(B)，針對前述由碳權技術提供者203為複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)建置農電共生子系統260a，如圖4-8所顯示的具體實施例子，其可以為上述複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)提供碳中和以及碳捕集技術、並定量上確定電共生子系統260a的固碳效果。圖9顯示針對該農電共生子系統的固碳效果分析方法，首先透過對選定太陽能電池配置311，接著依據該太陽能電池配置所建置之太陽能陣列以及農業棚架收集光場分佈313，然後配合對選定栽種陰生/陽生植物之固碳資料庫315利用演算法317追蹤分析以明確地定量固碳效果319。

以一較佳實施例而言，上述分析固碳效果之演算法可採分離式建置於上述複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)之農電共生系統，亦可以由碳權技術提供者203集中建置。

設施栽培之碳交易方法，如圖10所示，整合設施栽培的碳交易系統200執行碳交易的方法，除了提供如圖2所示設施栽培的碳交易系統200外，至少包括以下步驟，以上執行之硬體為電腦包含處理器、記憶體、晶片等配合可電腦可執行之程式，執行以下個步驟：S1001：複數個碳權需求方(A1、A2、A3、A4...)中的至少一個於碳交易市場201設定碳權額度交易需求；S1002：複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)中的至少一個於碳交易市場201設定碳權額度供給需求；S1003：碳交易市場201根據上述的碳權額度交易需求及碳權額度供給需求，產生交易媒合資訊；S1004：依據上述交易媒合資訊以及碳權市場價格資訊，上述複數個碳權需求方及供給方透過交易市場競價，以進行碳交易；S1005：上述複數個碳權需求方及供給方確認碳交易成交後的碳權額度，其中上述之複數個碳權供給方(B1、B2、B3、B4...)中供給量係透過本發明上述之設施栽培系統260執行，其細節參照以上相關段落，不再贅述。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明及其效益進行詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明權利要求的範圍。