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地熱發電:地熱之附加價值-溫室農業

台灣擁有豐富地熱資源,然而由於人口密集與高山群佈,可作為地熱發電使用的地區有限。地熱除了可以發電與泡溫泉,更可以提供溫室農業使用,冬天時為溫室保溫,夏天時降溫,可替溫室農民們省下大筆能源開銷。
 
 
 

台灣位於板塊交界處,環太平洋火山帶上,板塊推擠形成我們的寶島–福爾摩沙。在板塊推擠摩擦的過程中,同時也在地底下累積蘊藏巨大的熱能,若能將此地熱能源加以利用,將為台灣帶來可觀的經濟利益。但要如何有效的利用地熱資源,需要經過完善的規劃與安排,在地熱條件完備,產出的熱水溫度足以發電的地區,拿去發電當然很好,但並非所有地熱開發場址都有可以有足夠資金、挖很深的井去進行地熱發電,在一些適合開發淺層地熱,或者溫度不夠高的地區,也可以將地熱溫水提供給溫室農業使用。

 

溫室系統強調的是讓整個空間維持在恆定的溫度與濕度之下,在夏天時溫室需要降溫,冬天時則需要保溫,透過地溫循環來維持溫度是很省能源的做法。主要可以分為兩種系統:空氣循環與水循環。

 

由於地底的溫度不像大氣中的溫度會隨著不同季節有大幅度改變,基本上土地的溫度在夏季與冬季都能維持穩定,因此可以透過地底通過溫室的閉迴路空氣循環管,在夏季空氣溫度比較高時,熱空氣經過相對溫度較低的地底就可以降溫,降溫後的冷空氣再經過溫室,這時管內空氣吸熱,溫室溫度就被降低;相反地,在冬季時地底溫度較高,暖空氣便可加熱溫室。透過空氣管循環,大概需要鑽鑿到地底下深度約1.8~3.6米,成本不高,一般小型溫室農業是可以負擔的。水循環系統基本概念與空氣循環相同,只是將循環用的空氣替代成水或其他流體。

 

透過物質循環來吸收地層熱或釋放熱到地層中,決定其熱交換效率的關鍵在於熱交換表面積。為達到更好的熱交換效率,可以讓循環管線在地底下多走一些路程,像是貪吃蛇遊戲一樣,走越多路就吸收或釋放越多熱,若是土地面積足夠廣大便可以在水平方向讓管線以S型來回,有效提升熱交換表面積;若是土地面積較小,則可在垂直面讓管線多走幾圈,如此一來便可在有限的土地面積達成好的熱交換效率。目前在美國丹佛州與明尼蘇達州已有地熱溫室運作中。

 

另一種方法是,直接將溫室一半建在地底下,頂部使用吸熱材質吸收陽光所提供的熱能,底部與周遭可借由地底溫度保溫,此種方法被稱為Walipini,相較於傳統溫室農業,在寒冷的時候可以省下大筆能源開銷。無論利用何種方法,透過地球內部的熱能來維持溫室溫度之恆定,是一種既環保又能永續經營的方式,台灣的溫室農業若能與地熱產業結合,相信能帶動雙方經濟成長。

 

(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

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