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地熱發電:地熱地質系統分類 - 傳導型地熱

地熱地質系統根據其熱傳遞的方式不同可分為傳導型地熱和對流型地熱,其中傳導型地熱地質系統又根據有無岩漿或火山作用存在做區分,不同類型的地熱地質系統可做不同使用,溫度夠高且水源充足者可做發電用,其他則可做民生或工業用途。
 
 
 

傳導型地熱地質系統傳導型地熱地質系統存在於被動型板塊邊界,沒有軟流圈異常發生,通常在被動型大陸板塊邊緣和陸內構造之無構造活動的地區,像沉積盆地等。傳導型地熱地質系統根據其有無火成岩存在可分為兩種,有結晶型火成岩存在的也同時是岩熱系統,相對於水熱型,這種以結晶型火成岩為主的岩熱系統通常缺乏流體,因此需要使用增強型地熱系統(Enhanced Geothermal System,簡稱EGS)創造通道,注入流體取熱。著名的岩熱型傳導地熱地質系統案例為法國蘇爾特蘇福雷特的EGS地熱示範電廠,當地岩層即是花崗岩,是典型的缺乏流體的岩熱型地熱場址。這類結晶型岩石由於其火成岩性的生成方式,儲藏了巨大熱能,且孔隙率極低,需要使用一些人工改造的方式來增加注入井與生產井之間的連通性。這類岩石又被稱為乾熱岩(Hot Dry Rock,簡稱HDR)。

 

過往研究顯示,EGS系統要具有發電規模的經濟效益,最低產率需達每秒50公升,岩體溫度至少200 ℃,不過遇到地層溫度不夠發電用時,可轉為直接利用,像是室內加溫、溫室農業等,都是常見的地熱直接應用方式。位於加拿大的艾伯塔盆地因當地開採油砂,過去以天然氣燒熱蒸氣來增進採油,如今直接利用地熱熱蒸氣取代,省下大筆能源開銷,也減少碳排放量。

 

非岩漿型的傳導型地熱地質系統,常見於地盾內盆地(Intracratonic basin)與造山帶,地盾內盆地通常位於穩定的大陸板塊中央,遠離板塊碰撞邊界,是沉積岩地形;造山帶發生在隱沒型板塊邊界,這類地形通常有較高之滲透率和深部斷層,天水入滲後在地層累積循環,也可能形成溫泉。位在造山帶的傳導型地熱地質系統通常不是具有原生水的水熱型地熱,但其可能具有良好的裂隙系統有利於熱交換。這類型構造屬中低熱焓量,相較於火成岩型或乾熱岩型的傳導型地熱,地盾內盆地的熱源為普通地溫梯度,針對非岩漿型傳導型地熱的探勘目標為找出深於3公里的水熱型地熱地層,若缺少水或裂隙,則需要利用EGS技術來發展此類地熱地質系統。

 

整體而言,火成岩傳導型地熱地質系統適合利用EGS技術發展成地熱電廠,非岩漿傳導型地熱地質系統則較多為民生或配合其他工業需求使用,兩者皆有發展利用價值。

 

(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

MWe:為Megawatt的縮寫,是電廠計算電度的單位,百萬瓦

1 Gwe (十億瓦)=1,000 MWe (百萬瓦)=1,000,000 kWe (千瓦)

 
延伸閱讀:
Inga S. Moeck, "Catalog of geothermal play types based on geologic controls", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014
標籤 標籤:
造山帶(1)乾熱岩(1)地盾內盆地(1)
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