自2015年巴黎協定(Paris Agreement)提出控溫2°C目標後，國際間正積極推動2050淨零(net zero)碳排之倡議，地熱資源豐富的國家，皆積極投入地熱能源探勘與開發。為讓大家一窺地熱發電的神秘面紗，今天我們將從以下幾個方向讓大家一窺究竟，首先從什麼是地熱發電以及它有那些優點？再從臺灣的地熱潛力為何、分布區域在哪裡、蘊藏的能量有多大？進一步探討地熱發電的原理與技術有哪些？最後介紹台電公司與中油公司共同開發之仁澤地熱發電廠的執行現況。
什麼是地熱發電？
各位收聽世界電力新聞週報的朋友大家好，自2015年巴黎協定(Paris Agreement)提出控溫2°C目標後，國際間正積極推動2050淨零(net zero)碳排之倡議，地熱能源具有廣泛分布、對環境友善、不受氣候影響、應用多元化、以及具有永續發展等特性，符合現今再生能源的發展趨勢。地熱資源豐富的國家，例如美國、日本、冰島、菲律賓和印尼等，皆積極投入地熱能源的探勘與開發。
我們賴以生存的地球，表面上寧靜祥和，但其實內心相當「熱情」。根據過去的鑽探紀錄，可看出地下溫度有隨著深度增加而升高的現象，不過如果地底有其他熱源，例如火山活動與岩漿庫，則地溫梯度會上升較快。這股地熱能源，會隨著地熱對流和熔岩，被帶至地表附近。其實人類很早就懂得利用地熱資源，例如你我曾經泡過的溫泉，就源自於被地熱加熱的地下水。換言之，地熱能是地球自然產生且乾淨的再生能源。若將其用來發電，就是所謂的地熱發電。地熱發電擁有不少優點，包括使用腹地小、碳排放低、低污染、抗天災等，更沒有目前太陽發電和風力發電的不穩定問題，可以24小時全天候提供電力，若能妥善開發和利用，不失為未來全球再生能源供給的重要選項。
臺灣地熱潛力為何？
地熱發電這麼好，關鍵問題是：臺灣的地熱潛能到底有多少呢？這邊要介紹一個名詞：地溫梯度（geothermal gradient），它指的是地球內部隨深度增加而使得溫度升高的變化率。
一般來說，在地表附近，每往下一公里，溫度就上升約攝氏30度；但是在靠近地球構造板塊邊界處，溫度梯度較高；也就是說，往下同樣的深度，會得到比較高的溫度。在這些地區，要進行地熱發電較為有利。
而臺灣正好位於菲律賓海板塊和歐亞大陸板塊的交界，因為兩個板塊的互相擠壓，使得地殼隆起而形成臺灣本島。因此，臺灣不但多地震，就先天條件來說，似乎也是地熱潛力值得期待的區域。當談到地熱資源多寡的時候，我們至少必需要留意兩個要素：溫度和深度。很顯然地，當溫度不夠高，地熱發電就沒效率；另一方面，既然地底越深處溫度越高，我們只要挖得夠深，總是可以得到足以發電的高溫，在習慣上，國際常分別用淺層地熱（Shallow Geothermal）和深層地熱（Deep Geothermal）來區分。
近年來，在國科會的能源國家型科技計畫的支持下，臺灣大學的研究團隊分析了大屯火山群、宜蘭地區、廬山地區和花東地區等四個區域的資料，發現海拔高度1000公尺以下、地底深度 4000 公尺以內，且地溫高於攝氏175度的地熱蘊藏發電容量，可達33640MW。換句話說，約等於12座核四電廠。地熱資源相較於太陽能、風力與水力等再生能源，具有穩定性高且利用效率高之優點，地熱電廠建置完成後，可長期運轉供電。作為不受天候、季節影響的穩定電力來源，地熱能源正是少數能夠作為基載電力的再生能源，對於天然資源匱乏的臺灣，地熱發電是一種極具開發潛力的資源。
地熱發電原理與技術
就傳統的地熱發電來說，地底需要具備三個條件，即豐富的熱源、充足的地下水，和良好的滲透率，讓水可以在其中流動，這三者缺一不可。在具備這些條件的地方，汲取地熱能量相對容易。如果從地底出來的水是蒸汽型態，我們可以直接利用，讓蒸汽通過渦輪機產生電力，稱為乾蒸汽（Dry Steam）發電，這也是最古老的地熱發電方式。只不過，這麼好的條件實在是可遇不可求。
若存在地底的是攝氏180度以上的高溫熱水，當這些熱水從高壓環境抵達地表的低壓貯存槽時，因為壓力降低，會迅速轉變成氣體，推動渦輪發電機，這稱為閃發蒸汽（Flash Steam）發電，同時也是目前最普遍的地熱發電方式。
但如果地熱資源的條件沒那麼好，比如說，世界上大部分的地方，地溫梯度並不高，怎麼辦呢？近來，世界上許多的新建地熱發電廠採用所謂雙循環（Binary-Cycle）發電方式，當溫度沒那麼高的地下水到達地表後，會在熱交換器（Heat Exchanger）與另一種流體交換熱能，像是正戊烷（Pentane）或丁烷（Butane）等；因為這些流體它們的沸點很低，所以在接收到地下水的熱能後，會轉變成氣態並推動渦輪帶動發電機產生電力。
雙循環系統的好處是適用更廣大的區域，而且對地熱水的溫度要求不高。目前此項發電技術也是國際上發展最快的地熱發電技術，雙循環技術（Binary）採取「取熱不取水」的封閉循環，發電完後會回注餘熱水，在循環過程與表層地下水隔離，因此不會有地下水污染、土壤液化或地表沉陷的疑慮。
目前世界上的地熱發電廠，主要都是用以上三種方式進行發電，深度約在1.5公里到2.5公里左右。然而，正是地熱發電技術的瓶頸，成為臺灣大規模開發地熱資源的困難之一。但這些困難，其實各國政府都在思考解決之道，在臺灣也透過成立地熱國家隊集合各種力量來突破瓶頸，以期能加速開發地熱能源！
仁澤地熱發電計畫
為加速推動臺灣的地熱發電，政府積極整合產、官、學、研各界，共同組成國家地熱發電團隊，並由中油公司及台電公司擔任主要執行單位。因此，台電公司與中油公司於2018年3月28日簽訂合作意向書，合意共同開發臺灣地熱發電，由中油公司負責探勘及鑽井，台電公司負責電廠規劃、建置及營運等工作，並以宜蘭清水地熱附近的｢仁澤及土場區｣為優先開發場址，依雙方專業分工，由中油進行鑽井、台電建置電廠。
仁澤地熱發電工程由國內公司承攬，發電機組、電氣設備及輔助設備等都由國內廠家產製，對臺灣的產業發展、地熱技術生根及未來的運轉維護頗有助益，本案於110年11月動工，112年6月併聯發電，目前正進行運轉測試，預計年底前可取得電業執照，本案的裝置容量為840Kw，每年可發470萬度電，約可供1200戶家庭使用。仁澤地熱發電只是一個起點，我們期待透過這個案子的執行經驗，學習地熱專業及培育更多地熱人才，儲備將來推動更多、更大地熱發電的能量。
以上是本週世界電力新聞週報的整理報導，電力的大小事，我們會持續密切關注並且跟大家分享，若喜歡我們的頻道歡迎與好朋友分享喔！我們下週再會!
各位收聽世界電力新聞週報的朋友大家好，自2015年巴黎協定(Paris Agreement)提出控溫2°C目標後，國際間正積極推動2050淨零(net zero)碳排之倡議，地熱能源具有廣泛分布、對環境友善、不受氣候影響、應用多元化、以及具有永續發展等特性，符合現今再生能源的發展趨勢。地熱資源豐富的國家，例如美國、日本、冰島、菲律賓和印尼等，皆積極投入地熱能源的探勘與開發。
我們賴以生存的地球，表面上寧靜祥和，但其實內心相當「熱情」。根據過去的鑽探紀錄，可看出地下溫度有隨著深度增加而升高的現象，不過如果地底有其他熱源，例如火山活動與岩漿庫，則地溫梯度會上升較快。這股地熱能源，會隨著地熱對流和熔岩，被帶至地表附近。其實人類很早就懂得利用地熱資源，例如你我曾經泡過的溫泉，就源自於被地熱加熱的地下水。換言之，地熱能是地球自然產生且乾淨的再生能源。若將其用來發電，就是所謂的地熱發電。地熱發電擁有不少優點，包括使用腹地小、碳排放低、低污染、抗天災等，更沒有目前太陽發電和風力發電的不穩定問題，可以24小時全天候提供電力，若能妥善開發和利用，不失為未來全球再生能源供給的重要選項。
臺灣地熱潛力為何？
地熱發電這麼好，關鍵問題是：臺灣的地熱潛能到底有多少呢？這邊要介紹一個名詞：地溫梯度（geothermal gradient），它指的是地球內部隨深度增加而使得溫度升高的變化率。
一般來說，在地表附近，每往下一公里，溫度就上升約攝氏30度；但是在靠近地球構造板塊邊界處，溫度梯度較高；也就是說，往下同樣的深度，會得到比較高的溫度。在這些地區，要進行地熱發電較為有利。
而臺灣正好位於菲律賓海板塊和歐亞大陸板塊的交界，因為兩個板塊的互相擠壓，使得地殼隆起而形成臺灣本島。因此，臺灣不但多地震，就先天條件來說，似乎也是地熱潛力值得期待的區域。當談到地熱資源多寡的時候，我們至少必需要留意兩個要素：溫度和深度。很顯然地，當溫度不夠高，地熱發電就沒效率；另一方面，既然地底越深處溫度越高，我們只要挖得夠深，總是可以得到足以發電的高溫，在習慣上，國際常分別用淺層地熱（Shallow Geothermal）和深層地熱（Deep Geothermal）來區分。
近年來，在國科會的能源國家型科技計畫的支持下，臺灣大學的研究團隊分析了大屯火山群、宜蘭地區、廬山地區和花東地區等四個區域的資料，發現海拔高度1000公尺以下、地底深度 4000 公尺以內，且地溫高於攝氏175度的地熱蘊藏發電容量，可達33640MW。換句話說，約等於12座核四電廠。地熱資源相較於太陽能、風力與水力等再生能源，具有穩定性高且利用效率高之優點，地熱電廠建置完成後，可長期運轉供電。作為不受天候、季節影響的穩定電力來源，地熱能源正是少數能夠作為基載電力的再生能源，對於天然資源匱乏的臺灣，地熱發電是一種極具開發潛力的資源。
地熱發電原理與技術
就傳統的地熱發電來說，地底需要具備三個條件，即豐富的熱源、充足的地下水，和良好的滲透率，讓水可以在其中流動，這三者缺一不可。在具備這些條件的地方，汲取地熱能量相對容易。如果從地底出來的水是蒸汽型態，我們可以直接利用，讓蒸汽通過渦輪機產生電力，稱為乾蒸汽（Dry Steam）發電，這也是最古老的地熱發電方式。只不過，這麼好的條件實在是可遇不可求。
若存在地底的是攝氏180度以上的高溫熱水，當這些熱水從高壓環境抵達地表的低壓貯存槽時，因為壓力降低，會迅速轉變成氣體，推動渦輪發電機，這稱為閃發蒸汽（Flash Steam）發電，同時也是目前最普遍的地熱發電方式。
但如果地熱資源的條件沒那麼好，比如說，世界上大部分的地方，地溫梯度並不高，怎麼辦呢？近來，世界上許多的新建地熱發電廠採用所謂雙循環（Binary-Cycle）發電方式，當溫度沒那麼高的地下水到達地表後，會在熱交換器（Heat Exchanger）與另一種流體交換熱能，像是正戊烷（Pentane）或丁烷（Butane）等；因為這些流體它們的沸點很低，所以在接收到地下水的熱能後，會轉變成氣態並推動渦輪帶動發電機產生電力。
雙循環系統的好處是適用更廣大的區域，而且對地熱水的溫度要求不高。目前此項發電技術也是國際上發展最快的地熱發電技術，雙循環技術（Binary）採取「取熱不取水」的封閉循環，發電完後會回注餘熱水，在循環過程與表層地下水隔離，因此不會有地下水污染、土壤液化或地表沉陷的疑慮。
目前世界上的地熱發電廠，主要都是用以上三種方式進行發電，深度約在1.5公里到2.5公里左右。然而，正是地熱發電技術的瓶頸，成為臺灣大規模開發地熱資源的困難之一。但這些困難，其實各國政府都在思考解決之道，在臺灣也透過成立地熱國家隊集合各種力量來突破瓶頸，以期能加速開發地熱能源！
仁澤地熱發電計畫
為加速推動臺灣的地熱發電，政府積極整合產、官、學、研各界，共同組成國家地熱發電團隊，並由中油公司及台電公司擔任主要執行單位。因此，台電公司與中油公司於2018年3月28日簽訂合作意向書，合意共同開發臺灣地熱發電，由中油公司負責探勘及鑽井，台電公司負責電廠規劃、建置及營運等工作，並以宜蘭清水地熱附近的｢仁澤及土場區｣為優先開發場址，依雙方專業分工，由中油進行鑽井、台電建置電廠。
仁澤地熱發電工程由國內公司承攬，發電機組、電氣設備及輔助設備等都由國內廠家產製，對臺灣的產業發展、地熱技術生根及未來的運轉維護頗有助益，本案於110年11月動工，112年6月併聯發電，目前正進行運轉測試，預計年底前可取得電業執照，本案的裝置容量為840Kw，每年可發470萬度電，約可供1200戶家庭使用。仁澤地熱發電只是一個起點，我們期待透過這個案子的執行經驗，學習地熱專業及培育更多地熱人才，儲備將來推動更多、更大地熱發電的能量。
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