台灣地熱發展現況(三):介紹北投地熱能

 
2018/03/02 張貽斐 | 國立成功大學資源工程學系     392
 

在地熱工程中,最重要的是了解生、儲、蓋構造,「生」指的是熱的生成,通常是來自於同位素的衰變,透過熱傳導將熱傳遞到介質中,通常介質是水或水蒸氣,而介質儲存的地區就被稱為儲集層,儲集層也通常是地熱開採的地方;「蓋」指的是蓋岩層,通常是一個孔隙率與滲透率極低的岩層,使得物質無法通過,借此達到加壓與控制儲集層生產的效果。熱源在地下流動主要是透過裂隙(Fracture),就像血液在人體中流動有分主要動/靜脈與微血管一樣,大的裂隙就是輸送熱液的主要通道,在生產熱液時,若能透過完善的地質資料分析,得知地下裂隙系統構造,抓出主要裂隙的位置,便可掌握熱源流動的方向,進而知道在何處生產最容易帶來最大的經濟效益。

 

北投溫泉主要泉源來自地熱谷及硫磺谷,按照水質可分成:(1)天然湧泉,也就是俗稱的青磺溫泉;另一類是白磺溫泉,將溫度較低之冷泉水導入溫泉井中混合而成。地熱谷為硫氣和溫泉的天然露頭,也就是青磺溫泉,腐蝕性強,無法供民生使用,然其出口溫度高於90 ℃,具有做為地熱能源開發的潛力。另一主要泉源硫磺谷溫泉屬於白磺溫泉,鑽鑿地熱井引出熱水後,將冷水導入井內與溫泉水混合,形成人工溫泉,出口水溫大約70℃-90 ℃ ,pH值介於2到3之間 。硫磺谷有數個溫泉露頭,且有噴氣孔(Fumarole),氣體有硫化氫味,噴氣孔周圍也有金黃色硫磺結晶,具有過高成分之硫化氫溫泉對人體有害,甚至會危及生命安全,與其另花成本改善泉質供人泡澡,不如拿來做小規模地熱發電,其可創造之經濟利益規模可觀。

 

小規模地熱發電應用

 

中央研究院地球科學所最新的研究資料顯示,大屯火山群底下的岩漿庫涵蓋範圍包括了金山萬里一帶,北投可能也屬於岩漿庫周圍裂隙區,這也可以合理地解釋此地高溫沸泉的現象。但溫泉業者為要使高溫沸泉的溫度落在可以供人舒服地泡澡,必須先讓溫泉水冷卻,在這過程中所喪失的熱能是多麼地可惜!光是地熱谷地表泉水的溫度就可以達到90℃,此區域的地熱開發潛能可見一斑。除了建置大規模電廠,透過小型發電機進行單點式的發電也能供給公共設施或溫泉業者本身使用,不僅冷卻溫泉水,也可以供應溫泉業者的用電需求,長久下來會是一個值得投資的計畫。

 

台北市產業發展局與經濟部能源局、工研院合作,於2014在北投復興公園泡腳池附近設置溫泉發電機組,讓此處的高溫沸泉多餘的熱可以得到有效的應用。在2015年在此更投資了130萬元,鑽鑿80公尺溫泉井,並進行產能測試,加入示蹤劑監測地下水文,使用工業研究院研發之耐腐蝕材料,設置10 kWe有機朗肯循環地熱發電機組 (Organic Rankine Cycle, ORC),所生產之電將提供北投泉源公園、復興公園等地區之路燈電力使用。

 

北投長年以溫泉知名,如今國內已有許多小型地熱發電機與溫泉業者結合之合作案例,若可將泉水做為發電使用,不僅兼顧環保與節能減碳,更能做為永續經營的方式,期許北投區地熱能源可做更貼近自然的規劃生產與利用。

 

(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