笑談再生能源~淺層地熱發電

文字-A A +A

5月14日聯合新聞網《http://udn.com/news/story/7323/902014》報導:【金山將啓動 全台最大地熱發電 ......新北市長朱立倫與工研院院長劉仲明上午共同簽署新北市金山區地熱發電開發計畫合作意向書,規劃在新北市金山區四磺子坪籌建10 MWe(百萬瓦)地熱發電廠,啟動全台最大地熱開發計畫。…】。無獨有偶,4月11日環境資訊中心官網《http://e-info.org.tw/node/106575》也有一則關於宜蘭利澤地熱發電的報導: 【宜蘭利澤地熱發電補件再審 ...... 環運、反核大將高成炎10日現身環署,為的是「利澤地熱電廠」發電計畫的環評審查…】。

一時間,地熱發電好像又熱絡起來,我們就從地熱能開始談談。

地熱能的英文是【geothermal energy】,geothermal這個字由geo(earth)+thermal(heat)構成,意思是地球的熱量,華文譯成【地熱】。地熱的資源指的是存在地表下不同深度及溫度的熱水汽儲集層(reserviors)。利用鑽探技術鑽出深度達地下熱水儲集層的工作井,汲取儲集層中的蒸汽或熱水至地面可以進行不同的應用,如發電、供暖製冷、直接使用(養殖、沐浴)等。在臺灣,再生能源技術的應用主要是為了面對電力供給的問題,因此,以下就把談論焦點放在地熱發電這件事上。

談到發電,大家可能對移動夜市裡或臨時戶外晚會上,哄哄作響而不時飄出油煙味的柴油發電機有點印象,但是在電力工業裡,主要發電方式不是這樣的。傳統上大部份發電廠都是靠蒸汽推動汽輪發電機發電的,蒸汽的製造就是電力工業的核心製程之一。一般說的燃煤發電廠就是用煤炭當燃料,把水加熱產生蒸汽,同理,燃油發電廠就是用重油當燃料,核能發電廠就是用元素鈾當燃料,其目的都是在生產蒸汽。因此,談到地熱發電時,把重點放在如何經由地熱資源取得蒸汽的面向上,就可以輕鬆掌握地熱發電的核心。

地熱發電的蒸汽從何而來?目前己商業化的技術是利用鑽探技術鑽深到地熱儲集層,分別建立一口生產井和一口回注井,蒸汽或熱水由生產井汲取出地面發電後,冷凝後的冷水再由回注井回注儲集層,經地熱加熱一段時間後形成熱水或蒸汽,再由生產井汲出,如此循環利用。而依據汲取出的熱水或蒸汽的不同性質,就構成了目前業界傳統的三種典型地熱發電廠:

1.乾蒸汽(dry steam)發電廠:由地熱儲集層中汲取出的流體主要是蒸汽,直接用來推動汽輪發電機發電。全球第一座地熱發電廠就是這種型式的發電廠,此系統最早於1904年在義大利被採用。目前美國加州的Geysers仍有這種型式的地熱發電廠運轉中。
2.閃發蒸汽(flash steam)發電廠:當地熱儲集層的流體為水汽混合形態,無法直接使用其蒸汽時,可以在地面電廠中設置閃發器,由儲集層中汲取溫度182℃以上的水汽混合流體,加壓後送入閃發器以產生水蒸氣,再以水蒸氣推動汽輪機發電。這種型式的地熱發電廠是目前全球已運轉的地熱發電廠中最普遍的。
3.雙循環(binary cycle)發電廠:前面二種型式的發電廠,其汽輪機的推動都是靠從儲集層汲取而來的蒸汽。但雙循環這種型式的輪機不是用蒸汽推動,而是用一種低沸點的工作流體蒸氣來推動,這種低沸點的工作流體常態是液態,使用150℃左右的液體和它作熱交換就可以讓它蒸發成蒸氣。因此,如果地熱儲集層中的水汽混合物的溫度比較低,就可以汲取出來和工作流體作熱交換,加熱工作流體使之蒸發成蒸氣以推動輪機發電。目前全球大部份的地熱資源其溫度都在150℃以下,因此,預估未來大部份的地熱電力都會是由這種型式的地熱發電廠生產。這種型式的發電流程在科學上屬於朗肯循環(Rankine cycle),當使用的工作流體為有機流體時,我們給它一個名字叫有機朗肯循環(organic rankine cycle),英文簡稱ORC。2012~2013年間,工業技術研究院整修原有的清水地熱發電設施,進行示範型地熱發電計畫,使用的型式就是ORC雙循環發電系統。

上述三種典型的地熱發電廠所使用的蒸汽或水汽混合物,都是從自然形成的地熱儲集層中汲取而得,這種自然形成的地熱儲集層一般分布在地表下深度3公里以內的區域,因此又有人叫這種地熱發電為淺層地熱發電,其概念可以示意如下圖。

 

當由地底取出的水汽溫度愈高時,可以發出的電力愈多,於是有人動了天然儲集層以下深度的乾熱岩層的主意,稟持著工業革命時人定勝天的理念(此理念造成了今日包含氣候變遷在內的所有環境問題),打算用工程的手段,深入地底5公里甚或更深的乾熱岩層區域,以人工方式對天然岩層進行破裂、製造人工裂縫以取得更高溫度的熱水以供發電,這就是所謂深層地熱發電的內涵。

這是人類的貪婪?還是增進人類福祉的慈悲?

深層地熱發電,下回分解。

 

【延伸閱讀】

《電..的二三事》http://blog.xuite.net/huasan.chen/energy/214841082

《蘋果更綠了─笑談再生能源》http://blog.xuite.net/huasan.chen/energy/315503970

 

本文同步發表於 http://blog.xuite.net/huasan.chen/energy/315783922

FB留言板

PeoPo 討論區

回應文章建議規則:

  • 文章屬於開放討論空間,回應文章的議題與內容不代表本站的立場
  • 於明知不實或過度謾罵之言論,本站及文章撰寫者保留刪除權
  • 請勿留下身份證字號、住址等個人隱私資料,以免遭人盜用,本站不負管理之責
  • 回應禁止使用HTML語法
0

加入時間: 2007.07.30

Huasan

加入時間: 2007.07.30
24則報導
6則影音
0則OnTV

作者其他報導

笑談再生能源 ~ 深層地熱發電

2015-05-30
瀏覽:
8,647
推:
18
回應:
3

遇見喇嘛?

2015-05-19
瀏覽:
4,504
推:
163
回應:
0

蘋果更綠了─笑談再生能源

2015-05-13
瀏覽:
1,726
推:
7
回應:
0

一人一千瓦的能源正義?

2014-07-15
瀏覽:
4,529
推:
25
回應:
0

電..的二三事

2014-05-29
瀏覽:
1,206
推:
1
回應:
0

電費帳單知多少

2014-05-13
瀏覽:
15,413
推:
31
回應:
0
0:50

還我國會...2

2014-03-30
瀏覽:
986
推:
0
回應:
0
0:54

還我國會...5

2014-03-30
瀏覽:
912
推:
1
回應:
0
0:41

還我國會...4

2014-03-30
瀏覽:
748
推:
0
回應:
0
0:35

還我國會...3

2014-03-30
瀏覽:
788
推:
1
回應:
0

笑談再生能源~淺層地熱發電

搜尋表單

目前累積了148,283篇報導,共11,222位公民記者

目前累積了148,283篇報導

11,222位公民記者