在地殼下的能量: 地熱能

地熱能(Geothermal Energy) 是另一種有著極端地域性的能源, 是引發火山爆發及地震的能源, 是由地殼下熔岩道上來的能源. 地球內部熔岩高達攝氏7000度, 不過在80至100公里的地深深度, 就只有攝氏650至1200度, 這熱度透過將地下水加熱或火山爆發和地震湧出地面, 把熱力也間接地送上地面來, 成為人類早期所用的能源之一.

除了天然的地熱能, 還有人工的地熱能. 天然的地熱能, 就是經過熔岩傳導到地層的熱力加熱了水或岩層的能量. 在遠古舊石器時代, 原始人就懂得利用地熱能作沐浴及醫療. 古羅馬時期, 人們更用地熱能作溫室種植, 養水產, 烘乾穀物等等. 不過, 人類要到20世紀中葉才有地熱資源的大規模開發. 現今社會則更多用地熱來發電.

至於人工地熱能(Enhanced Geothermal System, EGS), 是一種新興方法, 當初70年代時曾提出其技術, 可是並沒有太大迴響. 其技術就是在地面用鑽鑽入地底, 有300度以上的高溫岩層處, 用至少2個轉井, 一個注入冷水, 讓蒸氣從另一口井處冒出, 用其蒸氣發電.

地熱能發電技術有幾種, 包括直接發電利用技術, 小型地熱發電技術和一般的發電技術. 一般地熱能發電又分開乾蒸氣式及閃化蒸氣式. 乾蒸氣式發電, 就是用管線把蒸氣引導到渦輪發電機發電. 至於閃化蒸氣式發電, 就是把地熱水多次閃化變成蒸氣, 再加入分離裝罝除去熱水, 餘下蒸氣來推動渦輪機發電. 閃化蒸氣式發電目前是最為主要的利用地熱發電的方法, 其技術較安全.

小型地熱發電技術, 亦即是人工地熱能發電, 其技術所用的地方較少, 可是其技術較高, 成本較昂貴, 因此不太流行使用. 至於直接利用地熱發電, 又稱為總流式發電, 亦即是運用蒸氣及熱水, 一起引入特殊的渦輪機處, 產生動能和壓力, 推動渦輪機產生電力. 還有一種, 稱為雙循環式發電系統. 運用低沸點的流體物質用作循環, 讓地熱的水及蒸氣到熱力交換器加熱, 使那些低沸點物質蒸氣化推動渦輪機發電. 可是這種發電系統所用的氟氯烷(Freon) 或丁烷等物質對地球嗅氧層造成損害, 因此在1987年9月16日, 在加拿大蒙特利爾, 聯合國26個會員簽定了蒙特利爾破壞嗅氧層物質管制議定書 (Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer), 同意禁用這些物質, 因此這種發電方式已經停止了.

地熱能生產技術含量比太陽能和風力發電等都為高, 只因其需要有精密的勘探, 鑽井, 測井等工程技術. 在潛在的地熱區域估計其深度, 溫度, 容量及其結構特性, 擬定井位之處開始鑽井. 鑽井為地熱投資中佔最大的比例, 確定勘探的結果之後, 就可以開始開採. 完成開井後, 便能測得井下的狀況, 以作控制, 增加效能及維謢.

根據非弁利機構美國地熱資源委員會 (Geothermal Resources Council, GRC) 的估計(1990年) 世界上有18個國家有利用地熱能發電, 包括有日本, 印尼, 紐西蘭, 美國, 台灣和中國等, 總計容量有大約5828兆瓦. 而據估計中國在地熱發電居世界首位, 其地熱資源很豐富, 還會從地熱熱水中取得鹽和硫磺等使用.

運用地熱能的最大好處是產出穩定, 還有副產品輸出, 其建設時間較核能短, 有望解決全球溫室氣體排放問題. 可是其技術要求高, 尤其是鑽井用的鑽頭, 需要有能鑽開花崗岩層的能力, 而且其成本巨大, 因有機會挖到不能開採地熱的廢井. 此外, 維護成本也不少, 因地熱蒸氣含有腐蝕性, 對抽出蒸氣的線管會造成損害, 必須不斷更換. 再者, 地熱能大多分佈在火山和地震帶邊緣帶這些極端地方, 容易遇到該災害影響供電.

隨著科技不斷進步, 鑽頭鑽探技術不斷提升, 成本亦不斷下降, 將來在能源領域可佔有一席之位.