替代能源-地熱能

地熱能

地熱能

地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔岩，並以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度，而在80至100公里的深度處，溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公里的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。

地熱活動

• 地熱活動常見的各種現象有火山爆發、間歇泉、噴氣孔及溫泉等。
• 除了上述地熱活動以外，由於地質板塊運動( 每年約數公分)，致使板塊連接處彼此間碰撞及摩擦而產生造山運動、火山活動及地震等。
• 現今世界上大多數的地熱位置位於太平洋板塊的邊緣，其稱為「火環」。

地熱能的利用

可分為地熱發電和直接利用兩大類。地熱能是來自地球深處的可再生能源。地球地殼的地熱能源起源於地球行星的形成（20％）和礦物質放射性衰變（80％）。地熱能儲量比目前人們所利用的總量多很多倍，而且因為歷史原因多集中分布在構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多發區。

若熱量提取的速度不超過補充的速度，那麼地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區應用相當廣泛。據估計，每年從地球內部傳到地面的熱能相當於100PW·h。不過，地熱能的分布相對來說比較分散，開發難度大。

地熱發電

地熱發電的基本原理即利用地熱來加熱地下水，使其成為過熱蒸汽後，當作工作流體以推動渦輪機旋轉發電。

換言之，即將地熱轉換為機械能，再將機械能轉換為電能；這種以蒸汽來旋轉渦輪的方式，和火力發電的原理是相同的。

地熱發電種類

• 乾蒸汽式：天然的乾蒸汽是最簡便而有效益的利用，只要由管線直接導入改良過的蒸汽渦輪機，就可產生電力。
• 閃發蒸汽式：高溫的地熱水可以經過單段或多段閃發成為蒸汽， 再由分離器去除熱水，以蒸汽推動渦輪機發電。
• 雙循環式：由地熱井產生的熱流體，經過熱交換器加熱流體， 使其氣化推動渦輪機再產生電力，而工作流體 （如：丁烷、氟氯烷等）則繼續循環使用。
• 總流式：地熱井產生的熱流體，包括蒸汽及熱水的兩相混合體，同時導入特殊設計的渦輪機，由動能及壓力能帶動傳動軸能連接發電機而產生電力。

地熱種類

常見的地熱依其儲存方式，可約略分為如下兩種類型：

• 水熱型：指地下水在多孔性或裂隙較多的岩層中吸收地熱，其所儲集的熱水及蒸汽，經適當提引後可為經濟型替代能源，即現今最常見之開發方式。

• 乾熱岩型：指淺藏在地殼表層的熔岩或尚未冷卻的岩體，可以人工方法造成裂隙破碎帶，再鑽孔注入冷水使其加熱成蒸汽和熱水後將熱量引出，其開發方式尚在研究中

在油田區受巨大地壓而形成高溫盬水之「地壓資源」，但因僅出現在尚未固結或正進行成岩作用的深部沈積岩內，故不常見。

地熱能開發條件

• 溫度：地熱資源溫度可以由攝氏30度至370度 。
• 熱流：可分為蒸汽、熱水及熱岩形式貯存。
• 井深：鑽井費用甚高，故生產井深度常依產能而決定，一 般約從60公尺至4000公尺。
• 能源傳輸：電能可以作遠距離傳輸利用，但若是直接利用 時，應以1公里以內為宜。

地熱能優點

• 地熱的蘊藏量豐富

• 不會製造污染或溫室氣體，而且不會製造噪音，可靠性高。

• 運轉成本低，地熱發電不需鍋爐、燃料，故其運轉成本可相對降低。

• 附加價值多元化，地熱能源除了可以發電外，尚可供溫室農業栽培、建物空調、溫泉沐浴等使用，亦同時兼具觀光、物理治療等經濟價值。

地熱能缺點

• 熱效率低，為低能量密度需要大量的地熱。

• 所流出的熱水含有很高的礦物質或含有毒的物質。

• 有毒氣體（如硫、硼、銨摩尼亞、硫化氫和二氧化硫） 會隨著熱氣而噴入空氣中，造成空氣污染。

• 供應源位置掌握不易，且持續供應量之穩定度難以精確計算。

開發地熱對環境影響

• 熱廢水：可能影響河川中魚類與植物之生態，而熱水中的硼對某些農作物有害。
• 硫化氫氣體：開發地熱時可能排放出大量硫化氫氣體，將對環境造成某種程度的影響及危害。
• 地層下陷與沖蝕：熱水型地熱田生產大量熱水，若地盤不堅固時便會慢慢下陷。
• 地震：因地熱田大部份集中在地震頻繁地區，而熱水之還原地下可能增加地震頻率。
• 自然景觀及生態環境的破壞：包括地熱開發而伴隨之開闢道路，生產井、發電廠場地等之樹林砍伐。

臺灣地熱潛能

• 臺灣有許多地熱能源值得開發，初步評估全省26處主要地熱區的發電潛能約為1000MW，相當於年產250萬噸煤產量；如再包含其他熱能直接利用，並以三十年開發期間來估算，總潛能相當於25,500萬噸煤產量，市場潛力非常可觀。
• 臺灣位於環太平洋火山活動帶西緣，在北部大屯山區曾有相當規模的火山及火成侵入活動，全島共有百餘處溫泉地熱徵兆，所以地熱資源的潛能可說是相當高。
• 臺灣地熱發電量估計可達9.7座核四電廠，相當於254億瓦。