專家專欄

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地球之熱,臺灣之綠:臺灣地熱能源發展現況

陳俐陵 研究員

財團法人中技社


臺灣位於太平洋火環,是地質活動頻繁的區域,由板塊運動形成的火山帶與地殼抬升作用帶來豐沛的地熱能源(圖一)。根據 ThinkGeoEnergy(2024)研究統計,2023 年全球地熱發電裝置容量前五名均已突破1GW(百萬瓩),包括美國、印尼、菲律賓、土耳其、紐西蘭,而除土耳其以外的四個國家都位在太平洋火環上。

減碳已是國際趨勢,各國為減少對於傳統化石燃料的依賴、降低溫室氣體排放,以減緩全球暖化問題,對再生能源的需求增加。相對於風能和太陽能等常受到天氣條件影響而不穩定,地熱能源可 24 小時發電,滿足能源供應的穩定性和可靠性需求,非常適合作為基載電力。對高達 98% 能源依賴進口的臺灣而言,有效開發地熱能源不但能提升能源自給率、增加能源多元化,更能促進國家能源安全。

臺灣曾在 1970 年代進行地熱探勘,並在宜蘭清水建立 3MW(千瓩)先導型地熱發電廠,於 1981 年正式商業運轉(商轉),成為全球第 14 個地熱發電的國家,可惜 2 年後發電量即腰斬,最終在 1993 年因發電已低於裝置容量的一成且不敷成本而關廠。失敗主因與當時技術未成熟有關,例如系統採用單閃發蒸汽發電,亦即快速將地下熱水引至地表,在壓力快速降低時便沸騰成為蒸汽,推動發電機渦輪產生電力,但快速洩壓使水中的碳酸鹽類產生結垢,阻塞管壁而降低出水量與熱交換率;再加上蒸汽發電僅能利用 10-20% 的蒸汽,且未規劃回注井,因此多數熱水直接排放到清水溪,導致地下水儲集層壓力降低而影響產能。

直到 2021 年底清水地熱發電廠改用雙循環式發電才又重新商轉,此系統包含地下熱流體和沸點較低的工作流體(如:丁烷等)兩種封閉循環,前者透過熱交換器加熱工作流體以產生汽化來推動發電機組。由於地下熱流體是封閉迴路,不會導致渦輪機出現結垢,且此種發電系統可充分利用熱水與蒸氣等地熱能源,相較於30年前的清水地熱發電設置,不但已經改善問題,更能提升發電效率。