網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策

2

1
0

文字

分享

2
1
0

「地熱發電廠」能夠取代核四嗎?溫泉之外必須知道的地熱大小事(上集)ft.阿樹【科科聊聊 EP69】

PanSci_96
・2021/12/03 ・2292字 ・閱讀時間約 4 分鐘

泛泛泛科學 Podcast 這裡聽:

當減碳、淨零排放蔚為風潮,再生能源發電成為各國積極發展的方向。2021 年 11 月,宜蘭清水地熱發電廠正式啟用,然而「地熱發電」究竟是什麼?為何火山、溫泉多的台灣,到現在才有第一座「民營」地熱發電廠?現行的地熱發電模式,竟和你家冷氣機運作原理相近?

圖/Pexels

隨著即將到來的全民公投,發電問題也再度成為議論話題。本集 y 編將與泛科學專欄作者阿樹,探討「地熱發電」能否成為台灣發展「再生能源」的新方向?

2:21 什麼是地熱發電?

近日,宜蘭清水地熱發電廠取得執照後開始啟用。此為台灣第一座「民營」地熱發電廠,但並不是台灣第一座地熱發電廠,當地過往也曾有「公營」發電廠。「地熱」能源為由地殼抽取的天然熱能,能量來自地球內部的熔岩,阿樹也提及台灣火山多,並位處板塊交接處,因此地溫梯度(Geothermal Gradient)上升得很快(平均為每 1km 上升 30℃),十分適合發展地熱發電。

延伸閱讀:

利用地球的熱情發電吧:深層地熱發電

7:41 美國、東南亞也有地熱發電

全球地熱發電量排名前十名的國家,除了包含火山活動頻繁的冰島之外,美國源於其西岸位處太平洋、北美洲板塊交界處,並且亦有多座火山,地熱資源豐富,因此地熱發電量位居榜首;東南亞的印尼、菲律賓兩國也因擁有許多火山,地熱發電量可觀;相對而言,地熱資源排名全球第三的日本,則並沒有很多地熱發電廠。阿樹也分享到蓋電廠涉及層面頗廣,涉及環境評估、居民意願等,即便興建的是再生能源發電廠,取用土地並非想像中容易。

延伸閱讀:

推開地獄之門?冰島開挖全球首座「火山岩漿井」,開啟地球科學新篇章!

12:35 地熱發電難以發展的原因

阿樹提及,早期的地熱發電有很多技術層面需克服,例如:抽取到的地下水內含礦物質,容易腐蝕發電機組,或管線內沉澱鈣化合物,導致能通過的水量減少,導致發電成本高、效益不佳的結果。過往,1981 年啟用的清水公營地熱發電廠,也因上述原因,裝置功能消耗至僅剩原先十分之一,最終只好關廠停用。同時,地熱發電抽取的熔岩、地下水,容易含有重金屬成份,發電產生的蒸氣也可能含有有毒氣體,工安風險頗高。

15:40 發電和冷氣機運作模式很像?

經現代技術改良後,研發出「雙循環系統」(Binary Cycle System)有助於地熱發電。該機組有「存在熱源」、「工作流體」(地下水)兩個封閉的循環系統,透過熱交換器以熱源加熱工作流體,使其汽化產生推力,推動發電機組發電。阿樹也解釋其「熱傳導」作用方式,近似冷氣機讓冷媒由液體蒸發成氣體,進而從中排出「冷氣」。

阿樹也解釋,此系統特殊在於「取熱不取水」。「存在熱源」的循環,採用較低沸點的物質,與流體經加熱後發電,不僅可在熱源降低時進行,相較於沸點高的物質能產生更多蒸汽,達到更好的發電效果;「工作流體」循環則是從地底抽取的地下水,經發電過程使用後,由回注井再送回地底,讓地底高溫區幫它「加熱」再利用。

延伸閱讀:

前方高能注意!你知道可以用「熱」發電嗎?把廢熱變能源的黑科技──熱電材料

18:19 地底下的技術瓶頸

由於希望讓發電使用後的地下水,再送回地底「加熱」,因此需動用常出現於石化工業的「水力壓裂技術」(Hydraulic Fracturing),往地底注入高壓水打破岩石裂縫,製造「回注井」輸送地下水。然而,阿樹解釋由於難以確認岩層狀況,需透過鑽井或甚至使用炸藥、打地震波等探勘方式,判斷地下岩石類型確實能被「鑽破」,分析「水力壓裂」製造裂縫後,水源確實能回柱到地底高溫區。

22:06 地熱發電的「附加價值」

y 編問及發展地熱發電時,是否還能有其他「附加價值」,阿樹則回應多半可作為發電的地區,也可能發展為「溫泉遊憩觀光區」,也提及由於地熱發電所需條件較高,要找到適當地點並不容易,相對而言找到「溫泉」的機率還是比較大。他也提到,只要有較完整的地質架構圖,地質學家便可以判斷此處是否可能有溫泉。

25:11 溫泉是被「法規」定義出來的

日本及台灣皆各自以《溫泉法》訂定溫泉的「標準」,台灣《溫泉法》下的《溫泉標準》則明定,地下自然湧出或人為抽取之泉溫須達攝氏三十度,且具有陰離子或其他特殊成分,才可被稱為「溫泉」;三十度以下且仍具有上述成分,則可被稱為「冷泉」。

延伸閱讀:

把冷泉加熱,就會得到溫泉嗎? 關於柴山湧泉的那些事

30:46 為何日本台灣的溫泉很有名?

全世界都有地熱資源,但日本、台灣卻形成特殊「溫泉文化」,進而讓溫泉成為觀光名勝景點。阿樹從地科角度指出,日、台的溫泉其實未有特殊之處,而是歷史脈絡的發展讓它變得特別,「溫泉」也只是溫泉文化形成的「背景條件」而已。

文章難易度
所有討論 2
PanSci_96
975 篇文章 ・ 447 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。


0

6
1

文字

分享

0
6
1

全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
2 篇文章 ・ 2 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。