吳家豪 教授、劉程煒 教授

明道大學材料與能源工程學系、明道大學精緻農業學系

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台灣因受自然環境限制，加上農村人口老化及外移，也導致從農人力大幅短缺，農業生產成本增高，因此如果想要提升農業的生產力，提升國際競爭優勢，唯有強化農業相關結構調整及科技研發創作，明道大學運用永續綠能，打造台灣智慧精準農業。因應2021智慧農業新紀元，彰化明道大學長期投入綠能及永續農業的研發，智慧科學院跨領域結合材料與能源學系與精緻農業學系，共同發展智慧農業技術，為解決溫室耗電量大又不環保的問題，共同發展出適用於溫室照明的風光互補綠色能源整合系統，利用明道團隊專利研發的5瓩(KW)低噪音、低震動的垂直軸風力發電機及1瓩(KW)太陽能電力模組(如圖1(a))，每月平均可提供500度電力，可提供電力點亮1.8公頃果園溫室60盞照明燈具，並且還可以供給自動澆水滴灌系統，節省人力成本(如圖1(b))，約可節省下2.5噸的二氧化碳排量，節能又有助於溫室氣體排放的減少。秋冬時節風力較強時，可彰顯垂直軸風力發電機發電效能。春夏時節日照充足時，亦可發揮太陽能發電效能，如果日照和風力狀況皆良好時，也能同時啟用充電，搭配預防過充安全設施，讓發電效能達到最佳化。明道大學結合永續綠色能源成果有效地應用於現有農業軟硬體資源上，打造自動化與智慧化的潔能科技農業。

圖1 (a)明道大學風光互補綠色能源系統( 包含:一組5瓩垂直軸風力發電機及一組1瓩太陽能模組)，(b)永續綠能發電供給智慧溫室夜間照明，使用潔淨能源並減少碳排放量，可精準調控植物成長速率與產能成效。

近年來，政府積極發展智慧農業計畫，智慧新農業4.0時代來臨，明道大學打造永續太陽能潔淨能源智慧溫室，並研發明道智慧農業雲端平台系統(如圖2)，整合各項實務應用設備，如：監視攝影機、冷氣的恆溫感應及大數據資料系統，結合進農業層面，方便農民更加系統化、有智慧地生產。使用者可連線至氣象台或區域氣象站，掌握天候狀況提前準備或預防，並可運用手機或平板電腦遠端控制設備即時監控農田作物狀況，視狀況可自動開啟溫室內的風扇或植物生長照明，不必再事必躬親，農業與綠能科技與資通訊創新技術結合，還可結合運用農用無人機(植保機) 進行無人機施肥，驅離入侵農作物的鳥類，省時省力又可大幅提升整體生產經濟效率及量能，即能輕鬆容易「巡田水」，並且減少農藥及化肥使用及減少生態環境的衝擊，達到友善環境的目的。運用永續綠能科技，打造智慧精準農業，特別在這後疫情時代，可以為這片土地穩定供應安全健康營養的農產品是社會安定與國家穩定的重要力量。

圖2 結合綠能科技建置明道大學智慧農業雲端平台。

圖3 明道大學永續太陽能潔淨能源智慧農業溫室，有助於減少溫室氣體排放。

圖4 明道大學農用無人機(植保機)遠端操控，可協助智慧農業田間監控的運作。