2023 IEKTopics|地熱發電脫碳能源新希望

全球已經有超過130個國家宣示其淨零排放目標與時程,占全球GDP的92%、人口比重85%,以及二氧化碳排放比例88%。要達成目標的挑戰非常巨大,卻也衍生龐大的減碳商機

淨零排放的議題牽涉領域廣泛,包含工業、運輸、農業與能源等,其中,能源領域中的電力生產最為重要,因此,各國在擬定淨零排放策略的同時,也會思考導入更多再生能源,加速目標達成。

再生能源除了已廣為運用的風電與光電,屬前瞻能源的地熱,因不受限於季節、天氣及時間,也成為綠能的未來希望。

根據臺灣2022年3月公布的2050淨零路徑規劃,風電、光電及前瞻能源(包括地熱發電、生質能及海洋能)等再生能源,都列入重點發展方向。

其中,不受氣候及時間限制、可以不間斷地穩定供電、發電過程中無汙染與低碳排放、運營壽命可達數十年甚至更久的地熱發電,很適合做為基載電力,有助於實現永續能源供應的目標。

臺灣目前已經訂定2025年地熱發電裝置容量達20MW的目標,全臺已併網、開發中及規劃中的地熱案場共計8處22案,分別為新北市9案、宜蘭縣4案、花蓮縣1案、臺東縣8案。其中,受到外界矚目的台泥集團子公司台泥綠能,也於日前宣布進入地熱開發的行列,將在臺東紅葉村打造一座結合觀光與地熱電廠的大型再生能源溫泉園區。

 

整合觀光與綠能打造地熱園區

台泥集團過去一直以高耗能的水泥產業為主要業務。隨著時代的演進和環境意識抬頭,該集團也開始積極拓展綠能產業,將「資源循環、綠色能源、低碳水泥」確立為三大核心事業,積極推動各項綠能計畫,包括風電、光電、地熱、儲能及海洋溫差發電等,全方位展開綠能產業布局。

在臺東進行的地熱開發案,是台泥綠能2019年參與台東縣延平鄉紅葉村部落重振計畫,結合雲朗觀光集團,共同打造全臺第一座地熱發電示範園區「紅葉谷綠能溫泉園區」。園區中除了有溫泉戲水池、餐廳等觀光產業,未來將有一座地熱發電廠,提供源源不竭的潔淨電力。

 

水資源循環利用延長電廠壽命

紅葉谷綠能溫泉區的地熱電廠,是台泥綠能與臺灣中油團隊在2020年合力進行地質探勘及地熱發電規劃,裝置容量達1MW,約可提供2,500戶家庭的電力使用量。

為重複循環利用水資源,邁向永續經營目標,地熱電廠採取目前主流的「雙循環式地熱發電技術,利用沸點較低的工作流體做為介質冷媒,由地熱流體加熱汽化交換器中的冷媒,再由汽化後的冷媒推動渦輪發電機組產生電力。

冷媒經冷凝器冷卻後可以再循環使用。而地熱流體因為不接觸空氣就直接回注地層,不會造成儲集層壓力降低,也能延長電廠壽命,即便在地質敏感區同樣可以使用,並適用於較低溫的地熱熱源。目前案場已完成生產井的鑽探,預計2024年可完工併網發電,為臺灣的綠能發電貢獻心力。

 

工研院助力地熱電廠永續運轉

為引領產業,工研院在經濟部支持下,很早便投入臺灣地熱資源探勘與關鍵發電技術開發,包含打造國產自製的50kW雙循環式地熱發電機組、提供地熱探勘分析、地熱發電潛能評估,以及地熱井產能測試等服務,因此國內許多地熱開發案都有工研院的身影。

而工研院開發的智能化地熱電廠預診與儲集層運維技術,可以在電廠完成後,透過監控與模擬技術,讓發電設備能夠在電廠生命週期中維持高效運轉。

此外,前瞻的地熱儲集層產能增強技術,可以利用各種方法增強地熱儲能,例如水力壓裂技術、注水增壓技術等。未來將可協助台泥地熱發電廠擴大規模,提升取熱效率並降低發電成本。

 

深耕可循環再利用前瞻綠能科技

面對脫碳能源趨勢,工研院洞悉企業減碳需求,以及產業在技術運用上的需要,投入前瞻能源相關技術研發。除了帶動臺灣在地熱產業的競爭優勢,也能加速推動地熱電廠,達成淨零碳排目標

隨著氣候變遷及溫室效應加劇,未來工研院也將持續發展「綠能系統與環境科技」等次領域,深耕可循環再利用新材料、智慧化設計生產流程與供應鏈管理系統、符合生態共生的環境科技等,支持國內製造業升級轉型,促成永續創新產業,以綠能科技打造未來。

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