什麼是地熱能
地熱能是從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,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。
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。
地熱能的利用
人類很早以前就開始利用地熱能,例如利用溫泉沐浴、醫療,利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘乾穀物等。但真正認識地熱資源並進行較大規模的開發利用卻是始於20世紀中葉。 地熱能的利用可分為地熱發電和直接利用兩大類。地球地殼的地熱能源起源於地球行星的形(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。如果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。如果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。
地熱能的特點
地熱是一種潔淨的可再生能源,具有熱流密度大、容易收集和輸送、參數穩定(流量、溫度)、使用方便等優點。
不僅是一種礦產資源,也是寶貴的旅游資源和水資源。
不僅是一種礦產資源,也是寶貴的旅游資源和水資源。
地熱能的優缺點
優點
- 單位成本比開採石化燃料或核能低
- 建造地熱廠時間短且容易
- 不需裝設鍋爐
- 節省燃料費用
- 地熱的蘊藏量很豐富
缺點
6. 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。
- 技術要求高,例如抗腐蝕的管線會提高投資成本。
- 需要挖深井才能有足夠的溫度。
- 初設成本高:開發初期的探勘、鑽井之費用極高,且所需相關技術之門檻皆極為嚴苛。
- 環境負荷大:挖鑿地熱井將破壞地表自然景觀並影響生態,對土地使用造成影響。
- 工安管理風險高:發電時之蒸汽中可能帶有毒性氣體,
6. 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。
地熱發電
地熱發電和火力發電的原理是一樣的,都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉變為機械能,然後帶動發電機發電。所不同的是,地熱發電不像火力發電那樣要裝備龐大的鍋爐,也不需要消耗燃料,它所用的能源就是地熱能。
地熱發電的過程,就是把地下熱能首先轉變為機械能,然後再把機械能轉變為電能的過程。要利用地下熱能,首先需要有「載熱體」把地下的熱能帶到地面上來。
能夠被地熱電站利用的載熱體,主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體型、溫度、壓力和其它特性的不同,
可把地熱發電的方式劃分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。
地熱發電的過程,就是把地下熱能首先轉變為機械能,然後再把機械能轉變為電能的過程。要利用地下熱能,首先需要有「載熱體」把地下的熱能帶到地面上來。
能夠被地熱電站利用的載熱體,主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體型、溫度、壓力和其它特性的不同,
可把地熱發電的方式劃分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。
蒸氣型發電
蒸汽型地熱發電是把蒸汽田中的幹蒸汽直接引入汽輪發電機組發電,但在引入發電機組前應把蒸汽中所含的岩屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單,但幹蒸汽地熱資源十分有限,且多存於較深的地層,開採技術難度大,故發展受到限制。主要有背壓式和凝汽式兩種發電系統。
蒸汽型地熱發電是把蒸汽田中的幹蒸汽直接引入汽輪發電機組發電,但在引入發電機組前應把蒸汽中所含的岩屑和水滴分離出去。這種發電方式最為簡單,但幹蒸汽地熱資源十分有限,且多存於較深的地層,開採技術難度大,故發展受到限制。主要有背壓式和凝汽式兩種發電系統。
熱水型發電
熱水型地熱發電是地熱發電的主要方式。熱水型地熱電站有兩種循環系統:閃蒸系統、雙循環系統。
熱水型地熱發電是地熱發電的主要方式。熱水型地熱電站有兩種循環系統:閃蒸系統、雙循環系統。
閃蒸系統
當高壓熱水從熱水井中抽至地面,於壓力降低部分熱水會沸騰並「閃蒸」成蒸汽,蒸汽送至汽輪機做功;而分離後的熱水可繼續利用後排出,當然最好是再回注人地層。 |
雙循環系統
地熱水首先流經熱交換器,將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體,使之沸騰而產生蒸汽。蒸汽進入汽輪機做功後進入凝汽器,再通過熱交換器而完成發電迴圈。地熱水則從熱交換器回注人地層。 |
台灣地熱能之發展
台灣第一部地熱發電機是位於宜蘭的清水,於1981年的時候由於國際原油不斷飆高,而台灣正好處於環太平洋地震帶,所以台灣開始開發台灣的第一部地熱發電機,而過去行政院曾於2002年8月核定之「再生能源發展條例草案」中已將「清水地熱發電計畫」列為其中要項,且納入「挑戰2008:國家發展計畫」之重點計畫內併送請立法院審議,該案若獲通過,「再生能源發展條例」當可為我國推動再生能源之法源依據,並為台灣地熱發電之發展奠立堅實基礎。
過去因台灣初次接觸地熱發電,所以對地熱發電不是很熟悉,因此過去台灣僅止於發展淺層溫泉泉水的研究利用,據說在當時能源局最看好的地帶位於陽明山的大屯山區,但由於陽明山是國家公園,所以開發較為困難,而目前基於產業發展,地熱發電研究民國82年確定不再繼續進行,再加上除了礦源位置,潛藏量較難掌握,開發過程中地熱井容易結構,造成酸性腐蝕,也是需要克服的技術問題。
地熱能之未來展望
- 數量龐大,幾乎無耗竭之慮。
- 較核能、礦物燃料少污染問題。
- 石油與其他燃料價格日益上漲,地熱能利用更形有利。