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!