何謂地熱能源？

「地熱」一詞來自希臘語「geo」（地球）和「therme」（熱）。地球內部的熱能是地球形成之初殘留的能量，以及地殼中放射性元素衰變所產生而來。這種熱能不斷從地球核心流向地表，將在未來數十億年間持續存在著。

地熱能源即是利用來自地球內部的熱能。為取用該資源，首先需要地質學家尋找地下熱流或含水層等資源，一經確認後，便可鑽井取用資源，深度從數百公尺到數公里不等。

地熱能並非現代的新資源，數千年來，人們一直使用天然溫泉來取暖、烹飪和洗浴，而將地熱能首次運用於發電，則是 1904 年於義大利的 Larderello 進行。

地熱能的特點之一是應用範圍廣泛，包括以下幾項：

供暖和製冷

為建築物供暖和降溫是地熱能最常見的用途。若地下溫度夠高或搭配地熱泵，即可直接運用穩定的地表溫度，在冬天供暖和夏天降溫。通過地熱區域供暖和製冷系統，整個街區或社區均可使用這個地底下的潔淨熱能調節室內溫度。

發電

地熱熱能被抽到地表後，產生蒸汽並推動渦輪機產生電力：在乾蒸汽式地熱電廠中，流體的溫度會高到接近蒸汽狀態；而閃發型地熱電廠則會從地下抽取熱流體，利用壓力變化將其「閃發」成蒸汽。上述兩種電廠類型都是由蒸汽推動渦輪機。

雙循環地熱電廠則適用於低溫資源，且通常會運用有機朗肯循環系統（ORC）。在這種情況下，地熱流體通過熱交換器，將熱能傳遞給沸點較低的第二流體進行交換，使該流體閃蒸成蒸汽，以驅動渦輪機發電。接著，第二流體會經空氣冷卻或用水冷凝，並重新注入地下。

汽電共生發電廠（combined heat and power plants，CHP）能同時生產電力和熱水，用於區域供暖。

從食品工業到礦物萃取

地熱井產生的熱能亦廣泛應用於各種工業製造流程，例如溫室、魚塭、農產品加工乾燥，以及紙張、木材和水泥的乾燥處理，這也是未來生產綠氫和綠氨的絕佳來源，且有機會將地熱井與碳捕捉及儲存技術兩相結合。地熱能變得炙手可熱，也歸因於該能源可向資料中心提供乾淨能源，又可提取鋰和二氧化矽等礦物，其應用範圍廣泛，且持續增長。

次世代地熱技術

要從地熱系統中提取能量，需要以下三大要素：

• 地下岩石中的熱能
• 將熱量帶到地表的流體
• 具滲透性的岩層或岩層縫隙，做為連通道使流體通過熱岩石

由於熱能、流體和連通道三者自然存在的情況並不普遍，現今有大量進行中的研究和技術開發，致力探索如何在地球各處，皆能運用地熱能。當中許多專案均與石油和天然氣公司通力完成，或借重其產業的相關技術，這些創新技術被稱為次世代地熱技術。以下是三種最突出的次世代地熱技術：

• 增強型地熱系統（Enhanced Geothermal Systems，EGS）使用熱能、水壓或化學方式，在地下岩石中創造人工滲透孔或裂縫。
• 先進型地熱系統（Advanced Geothermal Systems，AGS）又稱閉迴路地熱系統（Closed-Loop Geothermal），是封閉的循環系統，透過密封的管道系統循環並加熱人造流體。
• 超臨界地熱（Supercritical Hot Rock，SHR）是更深層的系統，溫度超過攝氏400 度，水會另外注入並循環。在水被加熱和加壓到「超臨界點」時，可以在系統中更快速地流動，每單位能承載更多的能量，因此比傳統地熱系統效率高出許多倍。

地熱能的五大優勢

氣候危機持續加劇，加上潔淨能源轉型的需求迫切，讓地熱能受到越來越多的關注與投資。以下簡要列出地熱能的優勢：

• 是一種再生能源。
• 可持續運作（通常稱其具基載特性、穩定或穩健）：無論天氣為何，24 小時全天候供應，全年無休。
• 占地面積小：生產 1 GW 電力的地熱發電廠所需的空間約為同等發電量的太陽能發電案場的12%。
• 可靠的國內自產能源：可降低對進口能源，或進口能源原料的依賴。
• 應用用途廣泛：包括發電、供暖與製冷、製造業和食品業等工業流程，以及可與其他技術結合，例如大型資料中心的供電與冷卻、生產綠氫等。