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地熱發電:地底為甚麼會發熱?

地球內部蘊藏著極大的熱能,來自地球形成初期,地球本身就像一顆逐漸冷卻的岩漿球,在外表冷卻形成地殼,內部仍然是熔融狀態。此外,放射性物質的衰變,與板塊移動摩擦的過程,也在地底聚集了許多熱量,等待我們開發使用。
 
 
台東栗松溫泉,台灣隨處可見天然溫泉露頭,已經開發為溫泉商業園區之地點更有多達200多處,顯示台灣有充沛地熱資源。(圖片來源:尼莫黃)
▲台東栗松溫泉,台灣隨處可見天然溫泉露頭,已經開發為溫泉商業園區之地點更有多達200多處,顯示台灣有充沛地熱資源。(圖片來源:尼莫黃)

46億年前,太陽形成之後,在其周圍漂浮的微塵,開始互相碰撞吸附,聚集成微小顆粒,漸漸累積成為現今的地球與其他天體。地球形成初期,隕石互相撞擊,加上放射性物質衰變釋放出大量的熱能,形成熔融狀態的地球;由於太空溫度極低,在冷卻作用下形成由外而內溫度逐漸遞減的情況,地球可大致上分為地殼、地函與地核。

地球熱能的來源,除了地函與地核因為仍然呈現熔融狀態而不斷地釋放熱能,以及放射性物質衰變之外,岩石圈各個板塊互相推擠而產生的熱能也是地熱重要來源之一。板塊移動的主要原因各說紛紜,大部分學者認同對流圈理論,由於地函各處熱值分布不均勻,因此形成對流圈,對流所產生的力同時也推動板塊移動,造成互相推擠的聚合型板塊邊界,或互相遠離的張裂型板塊邊界,台灣所處的歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊交界便是聚合型板塊邊界的一種。

 

在板塊互相推擠時,會產生巨大的摩擦力,其動能會轉換成熱能,以熱應力的型態累積在板塊交界面。地熱資源就是在尋找這些埋藏在地底下的熱,加以利用轉換成電能。利用降壓閃蒸的方式,讓地層水瞬間氣化,推動渦輪發電,這一連串動能轉熱能、熱能轉動能的過程,促成地熱發電。除了發電以外,在地熱發電普及之前,其實人們早已開始利用地球熱能。在台灣最常見的方式為溫泉泡湯使用,由於台灣位處板塊交界處,自日治時期在北投就有台灣第一間溫泉會館,至今全台已有超過200處溫泉。國外常見的地熱應用方式,也有使用地熱來養殖漁業或溫室農作等。地球蘊藏如此巨大的熱能,若能加以利用,將成為世紀福音,改變能源結構,減少化石燃料帶來的汙染。

 

(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

 
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