地熱

地熱與海底熱柱(Geothermal Heating and Hydrothermal Vents)

地熱與海底熱柱(Geothermal Heating and Hydrothermal Vents)
臺北市立南湖高級中學地球科學科董家莒老師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

藉由中洋脊擴張中心的岩漿噴出模型,讓地質物理學家預期:中洋脊裂谷所釋放的熱流量應超過附近的海底沉積物。科學家推測此兩者間的熱流量差可能為熱液循環所造成,它的數值大約在 0.1-1瓦/平方公尺,這個效應可能與地殼內的海水循環和注入海洋的熱泉有關。

地熱加熱(Geothermal Heating)

地熱加熱(Geothermal Heating)
東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

地熱能(Geothermal Energy)即蘊藏在地球內部的大量熱能。在有火山活動的板塊交接地帶常有高溫的地熱發生,除了板塊交接地帶之外,大部分地區離地面每下探一公里,溫度約增加25~30℃。地熱的來源約有80%來自放射性元素蛻變時所釋放出的能量,在地球內主要產生熱量的同位素(Isotope)有K40、U238、U235、 Th232,地殼就如同絕緣體將其熱量包含其中,在地球中心的溫度可高達7000K。

自從羅馬時代人們就利用地熱來做暖氣設施與沐浴,最近則用來發電。過去地熱的開發受限於板塊交接地帶的地理位置,最近由於科技的進步,利用地熱泵(Geothermal heat pump)使可利用的地區與領域已擴大,目前已約有七十個國家直接利用地熱來做暖氣設施與水池加熱。

地熱電力(Geothermal Electricity)

地熱電力(Geothermal Electricity)
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

地熱電力是指利用地熱加熱地下水變成蒸氣,以啟動渦輪機來產生的電力。其發電原理與火力發電相同,不同的是地熱發電不需要燃料與鍋爐,地熱本身是熱源,只需將蒸氣引進,就可達到發電的目的。

由於地熱流體溫度不夠高,因此地熱電廠的熱效率(thermal efficiency)較低。由熱力學定律得知,這樣的低溫會限制熱機(heat engine)在發電過程中抽取有用能量的效率。為了產生較多的能量,發電時需要溫度較高的地熱田與專門的熱循環(heat cycle)。現今發電技術主要有四種應用系統:地熱蒸汽發電系統、熾熱岩發電系統、雙迴圈發電系統與全流發電系統,茲分別介紹如下:

1. 地熱蒸汽發電系統:本系統分成「乾蒸氣(dry steam)式」與「閃化蒸氣(flash steam)式」發電兩種,前者是直接利用地熱乾蒸氣(150℃或超過)來轉動渦輪機發電,為最簡單及古老的方法。後者將高溫地熱水通入低壓槽使其閃化成蒸汽,再經蒸氣與熱水分離器除去熱水,由閃化蒸汽(180℃或超過)啟動渦輪機發電,這是目前最常運轉的發電形式。

地熱能(Geothermal Energy)

地熱能(Geothermal Energy)
國立臺灣師範大學地球科學系林忠彥碩士生/國立台灣師範大學地球科學系劉德慶教授責任編輯

近幾年,因原油價格不斷提高,讓世界各國努力在尋找一些替代的綠色能源。地熱能這個名詞,對於活在21世紀的我們,應該不陌生。此能源的運用,在人類歷史上很早就有前例,例如:溫泉泡澡、農業…等等,但真正利用它來發電是大約在1904年,義大利建造全球第一座地熱發電場,才正式的對附近居民供電,台灣也在1981年,在宜蘭清水建設地熱試驗電廠。在2007年時,地熱能大約有100億瓦特,大約可供當時全球0.3﹪電力需求。不只如此,近幾年來,在世界各國研發努力下,產能每年大約有3﹪的成長,此成長主要在於發電技術的改良,讓發電效率提升。探勘技術的提升,讓更多地熱田有嶄露頭角的機會。地熱能的儲存量比目前人們所利用的總量高出很多倍,加上地熱能還會伴隨地球構造活動所產生的能量,而加以補充。如果我們使用的速度不超過大自然補充的速度,那我們可以視它為再生能源。加上它是大自然自然形成的熱能,直接拿來發電,不會造成像火力發電,燃燒產生一些溫室氣體,而導致溫室效應加大。也不需像水力、風力和太陽能發電,需要考慮氣候因素。因此,它現在己普遍地使用,已大量使用地熱的國家有:美國、菲律賓、墨西哥、義大利、紐西蘭、日本、印尼和冰島…等等。

人類未來能源的七種選擇(地熱Geothermal Energy)

人類未來能源的七種選擇(地熱Geothermal Energy)
知識通訊評論第71期


冰島地熱資源豐沛

地熱
供應穩定,但分配不均

地球內部蘊藏大量熱能,部分源自地球生成之時,部分是放射物質衰變而來,由於岩石導熱性不佳,熱能傳導至地表速度緩慢,若是加速,地核早已冷卻,板塊也早就將停止挪移。

由於地熱傳導緩慢,故只有少數特定地區能用以發電,例如溫泉豐沛之處,全球僅數十國能以地熱發電,其中又只有哥斯大黎加、薩爾瓦多、冰島、肯亞與菲律賓五國內,地熱發電占總用電量百分之十五以上。全球現有地熱發電量約百億瓦,且呈緩步成長,過去五年平均年增百分之三;十年前,地熱發電規模大於風力發電,如今僅剩十分之一。

人類也能直接使用地熱,利用小型幫浦做為家用與商用暖氣,或許是地熱對全球能源需求最大貢獻。

地熱能

地熱能 (Geothermal Power)
國立中山大學董騰元教授責任編輯

地熱是指地球內部所蘊藏之大量熱量,其來源主要是來自地球內部放射性元素衰變所釋出之能量,和儲存於地核熔岩之大量熱能。在地球內部,蘊藏著難以想像的能量,愈深的地下,溫度愈高,儲存著愈多的地熱能。地溫梯度大約是每下探一公里,溫度上升攝氏30度。若我們能好好的開發此地熱能將是一種取之不盡,用之不竭的天然能源。