地球內部蘊藏巨大的熱能，地核溫度超過4000℃，如此巨大的熱能從地球核心慢慢傳遞到地殼，冷卻之後成為現在的地殼。這股熱能，不僅能冬天送暖，更可以加以利用成為重要的電能來源。然而，想要使用地熱發電，有些特定條件。首先，地熱能源最重要的就是熱能，其實任何一個地方只要鑽井深度夠深，溫度會隨著距離越來越靠近地核而溫度也越來越高，這種溫度隨深度變化我們稱之為「地溫梯度」，隨著地點不同，地溫梯度也會有高低，依照現階段地熱產業的經濟條件，尋找地溫梯度高的地點可以帶來可觀經濟效益。有了熱源，還需要把熱取出地層的介質，每個地熱水地層的流體相態與成分皆不同，例如清水地熱熱液產出的相態為蒸氣與水的混和態，而大屯火山系統出產的熱液則為蒸氣型態為主，根據出產熱液不同，也需配合不同的發電機組，因此事前調查是地熱發電成本中佔比最重的項目。

傳統的地熱發電機組，稱為「乾蒸氣式發電」，顧名思義其適用的地熱儲集層為以乾蒸氣出產為主的高溫地層，由於乾蒸氣式發電是直接利用地熱地層出產的蒸氣推動渦輪發電，對於非以蒸汽出產為主的中低溫地熱地層來說，取熱效益不高。

當鑽井到目標水層時，壓力降低使部分水汽化，提供水體動力可以自動上升至發電機組內，先經過分離器將水與蒸氣分離，再透過蒸氣壓力推動渦輪發電。發電利用完的蒸汽進入冷卻塔之後，再注回地層中以減少水資源浪費，同時維持地層壓力，並可再次取熱，此種發電方式稱為「閃發式發電機」。

若目標地層的出產溫度較低，則需透過有機朗肯循環（Organic Rankine Cycle，簡稱ORC）的發電機組以達到更好地取熱效益，由於中低溫的地熱地層（溫度小於180℃）出產流體的蒸氣比可能不足以推動渦輪創造經濟價值，因此透過低沸點的有機介質，利用相對高溫的出產流體加熱使之汽化再推動渦輪，有機介質再進入冷卻塔液化，並再次循環利用。目前也有將閃發式發電機與ORC兩者作結合地機組，可使地熱流體使用效率提高。

地熱發電是近10年來發展蓬勃的再生能源之一，各國間都在比拚地熱發電裝置容量，由於其穩定且低碳排放量的特性，對環境污染可降至最小，台灣位於環太平洋火山帶上，若將此先天優勢加以利用，開發地熱資源，不僅能解決能源危機，更能將台灣減少空氣汙染。

（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫｣執行團隊撰稿）

審校：沈建豪