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地熱發電:地熱之附加價值-汽電共生系統
地熱發電在台灣不僅具有極高的可行性,此種綠色能源的二氧化碳足跡與太陽能發電或風能相比是小很多的,並且地熱能源除了發電之外也有許多二次利用的效益,汽電共生系統便是一種將能源利用比率提高的方式,與地熱發電作結合之後,可使地熱發電的經濟效益更加提高。
 
 
 

汽電共生系統是一種可以同時供給電能與熱能的概念系統,由於在產電的過程中往往會產生許多廢熱,汽電共生系統可以利用發電後或工業製程產生的廢熱將之再進行發電,提供工廠自己使用,多餘的還可以賣回電網系統,像是造紙廠、煉油廠、化工廠、養殖業等製造過程中會產生廢熱的產業,都可以結合汽電共生系統,使廢熱充分回收利用。

 

以傳統發電機來說,發電效率只有約30%,有70%的能源成為廢熱,因為傳統發電機採用化石燃料,燃燒後產生蒸氣壓推動渦輪,發電完後需要大量的冷卻水來降溫,以利再次循環,而早期這些冷卻水吸了熱之後就隨意排放到海中,往往造成珊瑚白化等環境問題,這些熱能也被浪費掉了。透過汽電共生系統,捕捉這70%能源,再次進行發電或其他利用,可提升總體發電效率至60%。汽電共生系統不只可以提升能源轉換效率,更可以節省高達40%的能源開銷。

 

汽電共生在台灣是成熟的技術,台汽電、台塑、遠東集團等公司使用汽電共生系統已行之有年,技術成熟且產業條件適合的情況下,將汽電共生技術轉介在地熱發電使用是最好的時機。汽電共生系統與傳統發電機組最大的區別在於,傳統發電機組在燃燒燃料後產生蒸氣壓直接推動渦輪發電,汽電共生系統則是將燃燒產生的廢熱蒐集起來再進行利用,在北歐地區常使用的二次利用方式是結合暖氣系統,利用發電廠的廢熱通過管線到室內來提升室溫。

 

地熱發電廠也可與汽電共生系統的概念作結合。由於傳統地熱發電廠使用的方式取決於地熱產出的熱水或蒸氣型態,地熱熱液經過相態分離器之後,蒸氣進入渦輪推動之發電,而在雙循環系統則是無論出產的熱液相態為何,利用其含有的熱值接加熱低沸點流體使之汽化,推動渦輪發電,無論是傳統發電機組或是雙循環發電機組,地熱熱液經過發電後會剩下可以利用的殘餘熱量,可以跟暖氣系統作結合,目前在德國諾伊斯塔特-格萊韋地熱發電廠已經與汽電共生系統作結合,再一次發電完後使用熱水餘熱提供社區暖房,並進行二次發電,盡可能地利用完所有的熱之後再將水注回地層,此種方式不僅可以將水資源損失與廢熱損失降至最少,更可以維持地熱發電的效益。

 

中低熱焓的地熱區,更是需要透過汽電共生系統來提高能源使用效率,在台灣若要使用汽電共生系統之概念,結合地熱發電,雖然台灣不需要暖氣,但在其他民生用途也有大量熱利用的需求,像是溫泉業、養殖漁業、溫室農業等,也都可以作為地熱發電與汽電共生系統結合的應用。

 

(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

 

名詞解釋

碳足跡:一個事件或產物直接或間接產生的二氧化碳量。

 
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地熱發電(10)
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