来自地心的礼物 ──地热发电 http://0rz.tw/a9xZb 位於板块边界的台湾，断层密布、地震频仍，很多人不知道这种地质环境却让上天给了份 大礼——地热。环顾全球已积极使用地热的国家如美国、菲律宾、日本、冰岛等，无一不 是位於板块边缘。 为何板块边缘地带的地热特别丰沛？这要从地球的构造说起。 原来，地球最内部的「地核」温度可高达4,500~6,000℃；中间的「地涵」约在500~4,500 ℃之间；最外层的「地壳」则从地表向内每公里约升温30℃。地球蕴藏的巨大热能就是广 义的地热。 地球内部熊熊热能虽被阻隔在岩层下，不容易传到地表，但在地壳破裂处，也就是板块构 造边缘，形成许多缝隙，让热能较容易传到浅处供人类开发利用。例如温泉是在多孔性岩 层中储存的地下水经地热加温，透过「板块推挤」形成的断层和褶皱孔隙而流出地表。而 台北大屯山终年不断冒出的蒸汽，则是「板块隐没」，造成火山活动，以致地温升高，使 大量热能与流体传到地表。 能源危机启动地热开发 地热蕴藏甚久，人类约在一百多年前发现地热的秘密，开始利用在工业加热或农业的温室 培育。义大利人还进一步发现地热可用来发电；从1904年首次成功发电後，世界各国就陆 续开发。 1973年全球发生石油危机之後，世界各国更积极从事地热探勘，希望尽速开发自己国内的 自产能源以取代石油。目前美国每年的地热发电量排名世界第一，其次为菲律宾、墨西哥 、义大利，近年澳洲亦积极开发中。 近三、四十年来各国发展的技术都属於地壳「浅层地热」的开发，也就是在多孔性或裂隙 较多的岩层中，以水和蒸汽为媒介把热能带出地表，就是「地热田」。 地热发电是以地底取出的蒸汽来推动涡轮机旋转发电，原理和火力发电相同，但火力发电 推动的流体必须燃烧重油、天然气或煤炭，燃料运送费时且会造成污染，但地热等於把锅 炉和燃料放在地下，只要把蒸汽取出就能发电。 浅层地热技术成熟 宋圣荣指出，和台湾同处环太平洋火山带西缘的菲律宾，在美国技术和资金援助下，已装 置1,931MW电厂，占该国总发电量的13%，成为世界第二大地热发电国。其他如冰岛在 2006 年地热发电已占全国一半的电力。 相对於二十几个进行地热发电的国家，台湾的脚步是走走停停。 政府自1965年即开始做地热资源的探勘与生产。先後曾在台北大屯山及宜兰大同乡清水、 土场等地热区实施钻探，钻获丰富的高温热水汽。其中以大屯山蕴藏最多，但因位於国家 公园内及酸性腐蚀等问题，转而以清水地热为重点开发基地。国科会并在清水利用地热试 验发电成功。1981年建立了地热发电厂，曾是全球第14个地热发电的国家。 清水地热电厂功败垂成 工研院绿能及环境所研究员欧阳湘表示，清水电厂的装置容量为3MW，初期营运时发电量 曾达2MW以上，效率颇佳。但後来热汽产生量逐渐减少，又因井管、井壁被热泉中的结晶 物阻塞，使发电效率逐年下降到0.5MW，1993年电厂终告关闭。加上当年石油价格下降， 政府相关研究和开发也暂告中断。 欧阳湘分析当年功败垂成的原因指出，第一是发电机组的问题，当时主流的机组是以蒸汽 推动涡轮带动发电，但清水地热田浅层产出以热水多，蒸汽只占20%，热水并未用来发电 ，实属可惜；其次为了要追求产能，井口阀门全开，导致压力降低得太快，使「结垢现象 」（热水中的矿物质原本溶於水中，因压力、温度骤降而结晶沉淀，堵塞通道）严重。第 三是抽出的热水量太大，而相对地自然雨水补注不足，地下水过度流失，才造成产能逐渐 衰竭。 「这些问题以新一代的观念和新技术都能克服了，」欧阳湘表示，工研院近年专注研发抑 制结垢、结垢後的洗井，以及把抽出发电後的水（尾水）以另一井再回注到地底等技术， 除了可保持地下储水层的水量，还能解决热水排放到河川造成的环境冲击。 这些浅层地热相关技术目前在国外已十分成熟，但由於台湾地质与地形的复杂度高，仍须 研究单位做本土化应用的修正。1994年工研院的资料显示，台湾浅层地热资源将近 1,000MW，但能开发出多少，需要进一步探勘。 深层地热明日之星 传统浅层地热的利用，受限於地热流体的多少以及是否有天然裂隙构造；蕴藏在地底深处 3,000~10,000公尺间的热能更是庞大、也较不受地域限制，正是近年各国积极投入研究的 领域。 宋圣荣解释「深层地热」和「浅层地热」最大的不同在：浅层是藉由地下的热水或蒸汽以 自然涌出方式把热能带至地表，深层则是以外力把地表水打到地层内，靠地温加热後再把 热能带出来利用。 欧阳湘表示，开发深层地热的新技术泛称为「强化地热系统」（EGS）。美国、欧盟和澳 洲都已投入相当多研究，例如美国欧巴马总统2008年上任後就通过3.5亿美元的地热预算 ，多半用於EGS的开发。欧盟及澳洲的名称虽不同，但概念类似，都是从地表注入水後， 在岩层中制造人工裂隙，让流体在其中流通；而裂隙该怎麽走才有效，和压力、岩层结构 、温度等都有关，正是技术的所在。EGS除了注入水体，也可以打入二氧化碳把热能带上 来；或直接在各井中做热交换，再送到系统去发电。 「据美国麻省理工学院Tester教授团队的估计，全球深层地热发电潜能是地球化石燃料发 电潜能的300倍，」宋圣荣表示，地热巨大的潜能可说是取代快速耗竭化石能源的希望之 所系。 深、浅地热皆优 台湾发展EGS的优势在於5成以上土地的「地温梯度」（从地表往下每公里上升的温度）为 40℃，有些地区甚至更高，比别国的地温梯度（30℃）高出至少10℃，也就是说，人家要 拿到200℃的热能须钻井到5,000公尺深，台湾只要钻到浅於4,000公尺即可，先天条件优 人一等。 国科会地热计画协同主持人、台大地质系教授刘聪桂表示，所有的地下资源例如石油、天 然气、金属或非金属矿的探勘，初步概查估计後，还需要经过详查，才知道哪里最值得开 发、如何开发。而探勘也是渐进式的：初步以地表地质、地球物理（震波、地电阻、大地 电磁等）、地球化学（水质、气体）等方式大面积探测，再配合钻探浅井，最後钻探深井 、取样分析等，十分旷日废时。所以学界立场是愈早开始愈好 宋圣荣强调，地热不仅对环境友善、不排放CO2、运转率高、能够成为基载电力外，还有 一大优势——对天灾忍受度最高。这次日本9 级大地震引发海啸，福岛核电厂受创严重， 导致辐射外泄大灾，但邻近几座地热发电厂却毫发无伤，发电量也没受影响。地热电厂的 建地因为可选择性高，不需要建在海岸、河边，非常适合地震与台风频仍的台湾积极发展 。 造物主给了台湾一个来自地心的大礼物，如何善用这个资源，还有待相关研究的整合，并 积极采取行动。 ---------------------- note： 。台湾曾经开发过地热发电，不过只有3MW 。现在技术更新，但就算真能开发全台浅层地热能也只有 1000MW (核四有2700MW) 而且当初舍弃大屯的因素仍在，易开发地热的区域也多在风景、保护区 。深层地热目前还在学术研究阶段 给大家参考 ^^ -- 连自己要走的路都不清楚的话，能拯救得了谁呢？ by 响 我为了保护这个世界…… 不，我根本什麽都还没有做，我只是在"想"保护这个世界而已… by 後藤 --

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