因应石化能源短缺各国将大力发展地热发电.PDF

環保與能源 因應石化能源短缺 各國將大力發展地熱發電 ■郵政研究所高級技術員 陳義文 摘 要 地熱資源是無污染、費用遠較消耗石化油料低廉，又可保 護生態環境的寶貴能源，隨著石化能源價格的持續飆漲，替代性 或可再生能源如地熱的開發利用跟著愈受重視。 地球蘊藏的熱量和地熱的應用 與風力、太陽能同可歸屬於再生能源的地熱(geothermal)，是蘊涵於地 球內部、可供開發應用的潔淨能源，現今舉世所探測到、範圍廣袤的地熱資源 區，計有環太平洋地熱帶、中亞地熱帶、紅海與亞丁灣地熱帶、大西洋中脊地 熱帶、地中海地熱帶以及東非裂谷地熱帶…等處。其中的環太平洋地熱帶，又 是位於世界上最大的太平洋板塊與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊緣上，舉世 許多著名的地熱井，如美國的葛塞斯、墨西哥的普列托、紐西蘭的羅托魯阿、 台灣的北投以及日本的松川、大嶽…等均在這一地熱帶之上。地熱的存在，常 導致當地的地質和岩相呈現出特殊的結構，例如北投即因蓄含地熱的關係，當 地乃出產有一種舉世罕有並是最早被發現的「北投石」，主要成分為兼含硫酸 鋇(BaSO4，即通稱的重晶石)與硫酸鉛(PbSO4，即鉛礬)的石材。硫酸鋇之化學 結構並非甚為穩定而致其成分中的鋇(Ba)，若被同屬元素周期表中ⅡA族的鍶 (Sr)所取代，而形成的另一種礦物則稱為「天青石」(SrSO4)，且北投石中的硫 酸鋇亦含有同屬ⅡA族，但原子序更高且具放射性的鐳(Ra)。 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、 60 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，通常當地下水的溫度在30～90℃時，係可應用於烹飪、溫泉 沐浴及保暖設施，應用層面遠逾於用在地熱發電之專業領域。倘就地質環境以 區分地熱，得有傳導地形地熱系統和對流型地熱系統兩大類--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；另之對流型地熱系統， 則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。位於環太平洋地熱帶上的台灣，理應有發展或應用地熱能量的 良好潛力，然而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， 地熱現場 61 環保與能源 地熱用於發電的原理、分類和效益 地熱發電(geothermal generation)係利用地表下之水源，吸收地熱而汽 化成為水蒸汽之後，再聚集水蒸汽用以推動渦輪機(turbine)旋轉，俾發出電 力；俟水蒸汽推轉渦輪機過後，再使蒸汽凝結為液態水，同時將所凝結之水回 注於大地之內，以避免地層下陷。就能量轉換之原理析論，係先將地熱能依序 轉變為水的形態熱能、渦輪機的機械能，再將機械能轉變為電能。地熱依所處 位置之蓄熱及蘊涵之熱水、水蒸汽，可分為乾蒸汽(地底的水已皆被汽化)、濕 蒸汽(混合有氣態水蒸汽、和仍屬液態的熱水霧)與高溫熱水(地底層間之溫度猶 低於攝氏100度，不足以將水加熱為氣態的水蒸汽)等三類。鑒於開發地熱資源 所應用的鑽掘技術與鑽探石油、天然氣的開採技術頗為近似，因而能源探測公 司應是最為主要的地熱開發產業，地熱發電則宜由能源探測業者結合電力業者 共同合作，較能獲致有效的成果。 地熱發電廠(1)。 62 而係將地熱轉為應用於開發溫泉，此乃大家極為熟稔之事。例如在台北都會區 近郊，自北投至金山之間便有一條長約18公里、寬約3公里，散布有硫磺噴氣孔 的狹長地帶，乃為陽明山區重要的溫泉地熱分布區，其中尤以大磺嘴、馬槽、 小油坑、大油坑…等地之噴氣孔，活動最為劇烈。 現已被發現的乾蒸汽地熱井為 數較少，具代表性的主要有義 大利的拉德雷洛、美國的葛塞斯與 日本的松川等三個地區。濕蒸汽地 熱井的利用，則始於1958