专题报导再生能源-成功大学.PDF

專題報導 再生能源 地熱資源 地熱資源 根據普查及探勘，台灣主要地熱區有2 6處， 如大屯山區、清水、金侖、廬山、及土場等。 台灣各地地熱資源個別儲集層蘊藏量不大， 未來的開發可朝結合地熱發電， 地熱尾水利用及地方特色產業、多目標利用之願景發展。 ■郭明錦 地熱是存在於地球內部的熱能，使得地溫隨深度而增加，而熱能也會經由地球內 部傳送至地表消散。地溫梯度大約是每下探一公里，溫度上升攝氏3 0度。地球內部所 蘊含的熱能巨大無比，然而以目前的技術，我們尚不能任意開採，只能開發地殼淺部 地溫梯度異常高的地點的地熱資源。 當雨水降至地面，並滲入為地下水，再經斷層或裂隙深入地下，經地熱加熱後， 大部分熱水儲存在滲透性良好的儲集層，如砂岩或裂隙岩層。小部分熱水再循環上 升，湧出地表，形成溫泉或噴汽孔。熱水在儲集層時因受到蓋層的阻擋，會滯留在儲 集層內，並在此發生對流作用。蓋層為一緻密不透氣的岩層，通常是沈積岩及火成 岩，因為不發生對流作用，故其中溫度梯度很大。我們可想像此地熱儲集構造是熱源 在下、儲集層居中、蓋層在上、地下水由側面補給，恰似一個天然燒開水的茶壺。 若鑽井鑽到儲集層，會有大量的熱水及蒸氣噴出。工程人員根據流體的溫度及壓 力將其做不同用途，溫度高的用於發電，低的則直接用於暖房及工業用途等。 地熱系統的種類 根據地熱流體在儲集層中的形式，地熱系統大致可分成熱水型和蒸氣型兩種。熱 水型的地熱系統是以熱水存在於儲集層中。水相控制儲集層壓力，其溫度最高可達攝 氏3 70 度左右，低者則僅數十度。攝氏2 00 度以上的地熱系統，因為熱水到達地面後， 可有 1 0～3 0％轉變為蒸氣，故比較有發電價值。 蒸氣型是由高溫熱源供應熱量，加上岩層的低滲透性而形成。早期原是熱水型， 後因熱水湧出量多於地下水注入量，逐漸轉變成蒸氣型；水受熱沸騰變成蒸氣，使水 位下降至深部。部分蒸氣冒出地面，大部分蒸氣接近地表時又冷凝下來，蒸發熱則經 由對流作用向地表傳送。在蒸氣儲集層中是熱水及蒸氣兩相共存，由蒸氣相控制儲集 層壓力。熱水相因表面張力大，在小孔隙中流動，蒸氣相則經較大的管道逸出。世界 上地熱系統中蒸氣型約占 1 0％，熱水型約占 9 0％。 世界的地熱資源 地球可看成是由三個同心圓所構成，亦即地殼、地函及地核。地球內部的溫度， 一般推測地心內核（地表五千公里以下）可能高達攝氏6 , 0 00 度，外核（地表以下二千 九百至五千公里）大約是攝氏3 , 0 0 0～5 , 0 00 度，地函（地表以下三十至二千九百公里） 則大約是攝氏5 0 0～3 , 0 00 度。最外層的地殼好像蘋果的皮，其厚度在海洋地帶平均是7 公里，在內陸則約2 0～6 5公里。地殼的地溫梯度平均是每公里攝氏30 度左右。 地球內部的熱能是基本熱源，然而欲形成具 所引起，造成的地溫梯度異常值，可能是正常 有開發價值的地熱田，須有較高溫的熱源集中於 值的一倍半至二倍，也就是地溫梯度值在每公 地殼淺部，以提供充分的熱能。造成熱源局部集 里約攝氏4 5 ～6 0度。其異常區域的範圍可能很 中或異常地溫梯度的原因，實際上與地殼板塊運 大，大致整個山脈都能涵蓋其中，如歐亞板塊 動有密切的關係。目前已知地殼至少可分為 1 5 和菲律賓海板塊碰撞所形成的台灣中央山脈造 個板塊在運動，板塊交界面有四種不同的運動形 山變質帶。世界上主要的地熱區大都分布在板 態，即擴張、隱沒、互撞與平移。板塊運動的結 塊邊緣的火山活動帶中。 果使其邊緣地帶溫度局部增高，熱能集中，形成 台灣的地熱資源 顯著的異常地溫梯度，進而產生火山活動及火成 岩的侵入，並使地震頻繁。世界上主要的地熱區