![地熱發電原理示意圖。(圖/網路翻拍) 地熱發電原理示意圖。(圖/網路翻拍)](https://image.cache.storm.mg/styles/smg-800xauto-er/s3/media/image/2023/08/07/20230807-054629_U26066_M878104_b3a8.jpg?itok=oAErL6p0)
参、地熱發電系統演進與分類
2020年時水電、光伏發電、陸上風電裝機容量已分別達到1154GW、710GW、698GW,占可再生能源裝發電機總量的87.7%;與此同時,全球地熱總裝機量僅14GW,占全球可再生能源總裝機容量的0.5%而已。地熱能是一種古老的能源,它存在於地殼下的岩石和流體中,從淺層地面到地表下數公里或更深,透過鑽井採集蒸汽和高溫熱水可以被抽出地表上,作為發電、或直接用於供暖和製冷。依據地熱的深度,可分為淺層地熱(深度3公里內)與深層地熱(深度逾3公里)兩種,其中淺層地熱的發電成本較低,但有地質條件的限制,需要有多孔隙的岩層讓水流動。淺層地熱能發電技術約可分為1. 乾蒸汽(Dry Steam)、2. 閃發蒸汽(Flash Steam),以及3. 雙循環(Binary cycle)等3種。深層地熱則利用地底高溫,將注入的冷水加熱後,再產出熱水及蒸汽用來發電。目前主要深層地熱開採技術約可分為4種,包含:1. 加強型地熱發電系統(Enhanced geothermal systems, EGS)、2. 閉迴路熱量收集系統(Complex Energy Extraction from Geothermal resource, CEEG)、3. 進階型地熱系統(Advanced Geothermal System,AGS ) 與4. 超臨界地熱系統(Supercritical Geothermal Systems,SGS)。簡述4種深層地熱開採技術發電系統如下:1. EGS由乾熱岩系統(Hot Dry Rock System)改良,運作原理需建造灌注井,直抵溫度達100℃以上的無隙岩層,並以高壓將水注入,使岩層產生裂隙,以增加儲水空間,再以生產井導出熱水,使用蒸汽進行發電。EGS的應用會擴大可開採的地熱資源範圍,使地熱發電在未來能夠更加普及。2. CEEG地熱發電技術,其概念約於1998年由波蘭籍教授Bohdan Maciej Zakiewicz提出,其原理是建立封閉式的管路,並於管路內進行冷水注入、加熱及回流的運作,可避免與地層水接觸而產生污染,同時避免地質的局限與腐蝕結垢的問題。3. AGS為進階型地熱系統,發電時很安全,不會產生誘導地震(induced earthquake),特別適合有火山地形的台灣。4. SGS超臨界地熱系統,是指每單位生產井的產能為過去技術的數倍,還能減少地貌改變面積,由大成建設與日本地熱技術開發公司聯合開發的技術,利用高溫二氧化碳代替熱水來驅動渦輪轉動。首先向地下注入低溫二氧化碳,利用地熱使二氧化碳升溫。然後從地下抽出高溫二氧化碳來發電,最後再次為二氧化碳降溫並注入地下。二氧化碳處於「超臨界」(會在地下高溫高壓環境下出現、同時具有液體和氣體性質)狀態,因此能夠吸收巨大的熱量。