2025 可能取代傳統發電的新能源 無碳發電資源

蔡昆凌博士 /專欄作家

管理科學博士、英國愛丁堡商學院博士班研究員、嘉義縣政府縣政顧問、嘉義縣政府公害糾紛調解委員會委員暨危機處理專家、思姆斯科技股份有限公司總經理、沛鑫包裝科技股份有限公司行銷總監、全國台灣耀活協會理事長、退休教授

在全球能源危機與2050淨零排碳的到來,蔡昆凌博士研究指出:未來可以利用超熱岩地熱能取代現在的化石能源,因為在地表深度5公里以上 溫度高於374℃的岩石就是地熱發電。現今地熱能源大致為兩類,一為地表熱能發電,另一為超熱岩(superhot rocks)地熱能。由於地球的外表冷卻、核心卻是熔融狀態,其溫度高達攝氏7000℃。不過,在距離地表約80至100公里的深度處,溫度會降至攝氏650℃至1200℃。

基此,現階段典型的地熱發電是利用地球表面的熱能進行發電,但僅限於地球表面附近的高熱流區域,是靠近板塊邊界。蔡昆凌博士進一步指出:超熱岩(SHR)地熱能是在地殼深度大於5公里、溫度高380℃的岩石。這些超熱岩沒有水或蒸汽且緻密不滲透,但可形成連接裂縫,這些具關鍵性的裂縫,透過將循環水注入深處的超熱岩中,水自然會升溫,再以蒸汽形式返回地表。所以當蒸氣溫度升高時,超熱岩將在高於400°C的溫度下運行,產生的能量估計是傳統地熱系統的8-12倍,可產出的再生電力,包括無碳電力,清潔氫氣和其他高能源強度產品。

2025年可能取代傳統發電的新能源無碳發電資源

綜上,基於傳統的地熱系統僅適用在地球表面附近自然有熱水的地區,但溫度超過375℃的超熱岩隨處可見,只需具備高技術探鑽設備進入地球深處,也不需要地下水源,就可在世界各地探取超熱岩能源,提供無碳、再生、基本電力的機會。全球陸區熱岩資源量 相當於4950兆噸煤當量。

因為現階段全球所利用的傳統地熱能源,約距離地表十公里以內,已探勘的地熱資源約為12.6×1026J,相當於全球煤的經濟可採儲量所含熱量的7萬多倍。蔡昆凌博士認為:未來超熱岩石資源,約佔已探勘的地熱資源約30%,當中距離地球表面約4公里至6公里的超熱岩溫度約200℃,具有較高開採利用價值。

未來能源趨勢必定走向地熱能(geothermal energy)亦即是是由地殼抽取的天然熱能,這種能量來自地球內部的熔岩,並以熱力形式存在,是引致火山爆發及地震的能量。地球內部的溫度高達攝氏7000度,而在80至100公里的深度處,溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公里的地殼,熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱,這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並抽取其能量。地熱能利用分為地熱發電和直接利用兩大類。地熱能是來自地球深處的可再生能源。地球地殼的地熱能源起源於地球行星的形成(20%)和礦物質放射性衰變(80%)。

也因為地熱能儲量比目前人們所利用的總量多很多倍,而且因為歷史原因多集中分佈在構造板塊邊緣一帶、該區域也是火山和地震多發區。如果熱量提取的速度不超過補充的速度,那麼地熱能便是可再生的。地熱能在世界很多地區應用相當廣泛。據蔡昆凌博士估計,每年從地球內部傳到地面的熱能相當於110PW·h地熱能的分佈相對來說比較分散,開發難度大。根據歐洲CATF一份地熱專家報告指出,在美國大陸的地下約3公里至10公里範圍內,約2%熱能就可提供美國當前電力需求的2000倍,且幾乎是取之不盡、用之不竭。

此外,中國的科技網站指出,全球陸區熱岩資源量相當於4950兆噸煤當量,其中距離地球表面約3公里至10公里處的超熱岩石,所蘊含能量已相當於全球石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍,開採潛力非常巨大。CATF指出,僅僅開發世界超熱岩石能源的1%,就可產生65太瓦時的清潔電力,足以滿足全球電力需求的近八倍。美國1%的超熱岩產出的清潔電力 約210億桶石油 ,所以未來最可能取代現在的傳統能源亦即新能源將在2025年開始啟動為本文的主要內容與貢獻!

 

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