地熱能

可再生能源
	生物燃料; 生物能; 地熱能; 水力發電; 太陽能; 海水溫差發電; 潮汐能; 風能;
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不同的地熱能技術及用途

冰島的奈斯亞威里爾地熱發電站

冰島北部克拉夫拉的地熱發電站

地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔岩，並以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度，而在 80至100公里的深度處，溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1 至5公里的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。

人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘乾穀物等。但真正認識地熱資源並進行較大規模的開發利用卻是始於20世紀中葉。

地熱能的利用可分為地熱發電和直接利用兩大類。地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它起源於地球的熔岩漿和放射性物質的衰變。地熱能儲量比目前人們所利用的總量多很多倍，而且集中分佈在構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多發區。如果熱量提取的速度不超過補充的速度，那麼地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區應用相當廣泛。據估計，每年從地球內部傳到地面的熱能相當於100PW·h。不過，地熱能的分佈相對來說比較分散，開發難度大。

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[编辑] 地熱發電

地熱

[编辑] 技術應用層面

支援地熱發電開發的技術是多面向的，其主要涵蓋能源生產技術、能源工程技術與其他相關技術三大領域。

[编辑] 能源生產技術

能源生產技術包括探勘技術、鑽井技術與測井及儲積工程技術。

探勘技術：以經濟、有效的方法，估計地熱田的溫度、深度、體積、構造及其他特性，據以研判井位之選定，並推估其開發價值。
鑽井技術：鑽井成本占開發地熱的最大比例，亦可驗證初步探勘之結果，經確認地熱資源的賦存及生產特性後，由適當的完井技術在安全控制狀況下開採。
測井及儲積工程技術：完井後可作單井或多口井同時噴流之測井，利用取得的井流特性及地下資料，可以推斷儲積層的位置、深度、厚度、構造、儲積範圍、流體產狀和產能，據以規劃地熱井的生產控制及地熱田的開發與維護，作有效的利用。

[编辑] 地熱發電已成功引用的探勘

[编辑] 能源工程技術

能源工程技術包括發電技術、小型地熱發電機研發技術與直接利用技術等。現今地熱發電的發電技術有四種最主要的應用系統，分別是：全流發電系統、地熱蒸汽發電系統、熾熱岩發電系統與雙迴圈發電系統。

地熱蒸汽發電系統：可細分為「乾蒸汽式」發電，及「閃化蒸汽式」發電。前者的天然乾蒸汽是最簡便而有效的工作流體，只要由管線直接導入蒸汽渦輪機就可產生電力；後者如2.2所述，高溫地熱水經單段或多段閃化成為蒸汽，再由汽水分離裝置去除熱水，以蒸汽推動渦輪機發電。該系統之運用技術已趨成熟且安全可靠，是目前地熱發電最主要的形式。
熾熱岩發電系統：須先鑿通兩口深達數千公尺的深斜井，再將冷水注入其中一井，由熾熱岩層所提供的地熱加熱，使其產生水蒸氣從另一井匯集後，推動渦輪機發電；不過由於經濟因素使然，該發電系統較難被大規模推廣，但最近新興的「熱幹岩層法」卻延伸了此一概念。
雙迴圈發電系統：又稱「雙循環式」發電或介質發電系統。係以低沸點的物質（如：丁烷等）作為介質（即工作流體），與地熱井產生的熱流體藉由熱交換器達到加熱，使其氣化以推動渦輪機產生電力，且工作流體可循環使用。值得注意的是，其中可作為介質的氟氯烷（Freon）因「蒙特婁公約」之故，已全面禁用。
全流發電系統：又稱「總流式」發電。地熱井產生的熱流體，包括蒸汽及熱水的兩相混合體，同時導入特殊設計的渦輪機，由動能及壓力能帶動傳動軸連接發電機以產生電力。

[编辑] 其他相關技術

[编辑] 分布狀況

據美國地熱資源委員會 (GRC) 1990年的調查，世界上18個國家(包括中華民國的宜蘭清水地熱發電廠)有地熱發電，總裝機容量5827.55兆瓦，裝機容量在100兆瓦以上的國家有美國、菲律賓、墨西哥、義大利、新西蘭、日本和印尼。中華人民共和國的地熱資源也很豐富，但開發利用程度很低。主要分佈在雲南、西藏、河北等省區。除以上利用外，從熱水中還可提取鹽類、有益化學組分和硫磺等。

[编辑] 開發考量

地熱發電與火力發電相比，最顯著的差異便是不需裝設鍋爐且節省燃料費。但若欠缺良好的熱交換及其相關技術，不僅無法將珍貴的地熱資源善加利用，反而易肇生設備毀壞或工安問題。

[编辑] 優缺點

[编辑] 優點

穩定，可以做為基載電力。

[编辑] 缺點

技術要求高，例如抗腐蝕的管線會提高投資成本。

[编辑] 人造地熱能

人造地熱能（EGS）是為了解決全球暖化對於乾淨能源的大量需求而逐漸成為21世紀顯學的一種新方法，最初概念70年代已經提出但是一直沒有受到重視。構想為地熱分佈地區極為受限，於是有人提出採用深度鑽孔技術於任何地方鑽至靠近地底熔岩附近300度以上的區域，至少鑽2井一井注入冷水一井收回地熱加熱後的蒸氣發電，如果成本允許鑽更多回收井則可以減少散失蒸氣；增加發電效能。

雖然原理簡單但是由於所需井深極深達5公里以上，又要通過許多堅硬花崗岩地殼，傳統衝鑽法需磨損數百具高價鑽頭成本太大，而地底狀況難以掌握有可能鑽出水氣不能流通的廢井，加上地熱在大眾媒體關注不如太陽能和風力高，諸多因素使人不願投資而停於實驗階段。

但是新興科技例如水熱鑽機、電漿鑽機的概念已經提出，鑽井成本有望大幅下降，屆時地熱能不受位置和氣候影響能提供24小時穩定基載電量的特性，建設時間、成本和大眾疑慮又遠低於核能；很有望成為最具競爭力綠色能源和全球暖化的解救方案。

[编辑] 地熱空調

地底有恆溫的特性，在適合深度的溫度更一直保持在讓人舒適的溫度，故可以採用此特性來設計低耗能的冷暖空調系統。

[编辑] 相關條目

斯特林发动机

[编辑] 外部連結

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