清水地热发电厂.PDF

建設報導 GAS 清水地熱發電廠 --等待來茲 仍具潛力 ◎前清水地熱試驗場研究員 陳正和 地熱是蘊涵於地球內部、可供人類開發應用的潔淨熱能，迄今全球所探 悉到的著名地熱資源區，計有環太平洋地熱帶、大西洋中脊地熱帶、地中海 及喜馬拉雅地熱帶、中亞地熱帶、紅海與亞丁灣地熱帶以及東非裂谷地熱 帶…等處，由於地熱的存在，並會導致當地的地質和岩相具有特殊的結構(註 一)。 就地質環境區分之，對流型地熱系統常出現在高孔隙率和高滲透率的地質環 境中，或雖是低孔隙率但則屬於破碎帶滲透環境中；另之傳導地形地熱系統，主 要是存在於高溫、低滲透率環境中的熱岩系統 。台灣即是位於環太平洋地熱帶上， 理應有發展或應用地熱能的良好潛力，但 卻因熱水的酸性過高或蒸汽含量過少， 故大都未能用以發電。然而，長久以來世 界各國對蓄含有地熱之熱水，大都是直 接利用於工業烘乾、農業溫室、空調系統 、水産養殖、溫泉旅療保健以及提煉出 硼、硫黃或氯化物等化學物質…等方面，通常當地下水的溫度在 30 ~ 90 ℃時，係 可應用於烹飪、溫泉沐浴(註二)及保暖設施，應用層面遠逾於用在地熱發電之領域。 地熱發電乃是地表下之水源因吸收地熱而形成水蒸汽，聚集之則可推動渦輪 機(turbine)旋轉俾發出電力；就其基本原理論之，係將地熱能轉變為機械能，再將 機械能轉變為電能。倘蒸汽中兼含有熱水 則須先藉「汽、水分離器」將水蒸汽和 熱水分離開來；待水蒸汽推轉渦輪機過後 ，再使蒸汽凝結為熱水，同時將熱水回 62 GAS 建設報導 注於大地之內，以避免導致地層下陷。地熱能源比較常見的類型有水熱型和乾熱 岩型兩種，前者是從地下汲取富含熱能的熱水；後者雖然地下岩體之溫度往往可 高達攝氏數百度，惟因地下缺乏水源，故需鑽鑿孔穴水道、將水注入其間俾獲得 其熱量。目前，在地熱發電領域上，有四種主要之應用系統： 一、全流發電系統係將地熱井口的全部流體，包括水蒸汽、熱水等物質，送至分 離設施中進行汽、水分離，再使分離出的水蒸汽推動渦輪機以發出電能，後 再導送至凝結器(condenser)去。 二、地熱蒸汽發電系統直接利用地熱產生的水蒸汽去推動渦輪機運轉，以産生電 能，本項系統之運用技術已趨成熟而且安全可靠，是地熱發電的主要形式。 三、熾熱岩發電系統須先鑿通深達地下數千公尺的深斜井，將冷水注入至其中一 井的熾熱岩層，並從另一井匯存經地底熱量加熱後産生的水蒸汽，再以之發 電，但因經利益較差致難以被大規模的推廣應用。 四、雙迴圈發電系統亦稱為介質循環系統或朗肯系統，是以低沸點的物質作為介 質，使流動的介質先從地熱系統中獲致熱量，而將其從液態轉變於氣態，繼 而推動氣輪機(gas turbine)旋轉並帶動發電機發電；常 見 的 實 例 係 使 用 熱 交 換 器 將 氟 氯 烷 (freon, 在 一 大 氣 壓 下 之 沸 點 為 攝 氏 23.8 度，因 會破壞 地球的臭氧層，故在蒙特婁公約之規範下﹐各簽署國家早在 1996 年即全面停 產)或 其 他 液 態 介 質 加 以 氣 化 ， 以 運 轉 氣 輪 機 。 地熱由於係被蓄存於離地表頗深的地底熱岩區 ，故須有高超的技術方能善加 利用這些珍貴的熱源，當前全世界僅能針對部分地質適宜的地熱區進行開發。在 廿世紀八 O 年代末期，全世界所有的地熱電廠，總計的發電機組容量約為 500 萬 瓩，並於 1995 年時達到 680 萬瓩 ，現世界地熱發電的總容量則已超過 1,100 萬瓩。 義大利是全球最先利用地熱以發電的國家，早在距今 101 年前的 1904 年義大利人 63 建設報導 GAS