2024年12月26日（優分析產業數據中心）
地熱能是一種很穩定又低碳的能源，沒有像風能或太陽能那種看天吃飯的間歇性問題，但以前的技術卻只適合在有火山活動的地方開發，所以應用範圍有限。
不過由於一些新技術的出現，打破了這個限制。這些技術讓更多原本被認為無法開發的地方，也有機會開發地熱，來提供電力或熱能需求。
那這些新技術到底是怎麼實現的？哪些地區因此變得適合開發地熱能源呢？請接著一起來看看吧！
地熱創新技術的發展
在過去幾十年中，地熱技術出現了兩大革新技術——增強型地熱系統（EGS）和閉環地熱系統（CLGS）——這兩個技術預計將成為地熱產業的推手。
🔺增強型地熱系統（EGS）
EGS是一種技術，專門用來解決傳統地熱系統中「岩層太密、水流不動」的問題。它的目的是讓岩層變得「比較鬆散」，水能夠流通，然後吸收岩層中的熱量。
水力刺激：像打針一樣，用高壓把水注入岩層，打開原本很小的裂縫，讓水流得更順暢。
熱刺激：把冷水注入高溫岩層，讓它因為溫度變化產生裂縫，就像玻璃突然遇冷會裂開一樣。
化學刺激：用化學藥劑溶解一些礦物，讓岩層變得有更多孔洞，水可以流通得更好。
EGS技術可以開發一些過去沒法用的地熱資源，比如像美國內華達州的「Project Red」，使用了這種技術來穩定提取地熱。且EGS技術需要很多水，還可能會引發小地震，並且需要保持岩層的穩定性。
🔺閉環地熱系統（CLGS）
CLGS是一種完全不需要靠天然的地下水或裂縫，而是用一套「密封的管路」系統，讓水在管子裡循環，吸收地下岩層的熱量，然後把熱水帶回地面的技術。
作法：讓水或者其他特殊流體在管子裡流動，進入地下後吸收熱量，然後直接回到地面。整個過程完全和地下環境隔絕。
適用性廣泛：因為不需要特定的地質條件，所以幾乎任何地方都可以用。
環境影響小：因為水不會直接碰到地下岩層，所以沒有污染，也不會引起化學反應。
穩定性強：因為系統是密閉的，能源輸出很穩定，適合長時間運行。
儘管CLGS的初始開發成本較高，但例如加拿大的Eavor-Lite項目和德國的Geretsried項目已展示了其技術可行性。隨著技術的不斷成熟，CLGS有望成為地熱開發的主流技術之一。
※根據上圖，這三種地熱系統各有優勢與應用場景。傳統水熱型（Conventional hydrothermal）適合於天然水熱資源豐富的地區；增強型地熱系統（Enhanced geothermal systems, EGS）能有效利用滲透性較差的地層；閉環地熱系統（Closed-loop geothermal, CLG）則是新一代技術，不依賴自然條件，為地熱能開發提供了更多可能性。
圖片來源：IEA
技術與經濟潛力
地熱能的技術創新不僅提升了資源利用率，還顯著擴大了全球能源潛力。
EGS技術使得地熱電力的技術潛力達到約300,000 EJ（艾焦耳），相當於600 TW（太瓦）的裝機容量。這相當於近 600 TW的地熱容量運行 20 年，比傳統地熱的技術潛力高出近 2000 倍。
與其他可再生能源相比，地熱能具有極高的穩定性和可預測性，適合作為電力系統中的基本乘載電力。
在深度0.5至5公里的地下熱沉積物中，溫度超過90°C的資源提供了超過250,000 EJ的技術潛力，足以為全球大量的區域供熱網路提供綠色能源。
此外，對於低溫供熱網絡（<70°C），地熱資源的潛力進一步增大，適合應用於住宅供暖和工業過程熱需求。
全球地熱潛力國家分析
地熱資源在全球範圍內分佈廣泛，特別是在美國、中國、非洲和東南亞等地區展現出顯著優勢。以下是主要地區的詳細分析：
美國：美國是全球地熱技術潛力最大的國家，達到70 TW，分佈於加州、內華達州和猶他州等地。目前猶他州FORGE專案和內華達州的Fervo Energy都在積極推進EGS技術。
中國：中國擁有全球第二大地熱潛力，達50 TW，主要集中於海南、廣東和福建等地區。中國積極推進地熱供熱應用，並在低溫供熱和工業熱需求領域展示出強勁的發展動力。
非洲：非洲擁有約115 TW的地熱潛力，足以滿足2050年全大陸的電力需求。肯亞和埃塞俄比亞是非洲地熱開發的領導者，其政策與基礎設施為地熱應用提供了堅實的基礎。
東南亞：東南亞地區的地熱潛力約為125 TW，其中印尼和菲律賓是主要的地熱開發國家。隨著能源需求的快速增長，地熱能將成為該地區綠色能源結構的重要組成部分。
歐洲：歐洲地熱潛力約40 TW，雖然資源規模較小，但其政策支持和技術成熟度使其成為地熱應用的領導者。德國在Geretsried地區正在進行商業規模的CLGS熱電廠專案，目標是建立多條熱交換回路。冰島則以其高效的地熱發電和供熱技術聞名。
墨西哥：擁有豐富的傳統地熱資源，並逐步探索下一代技術的應用。
印度：儘管傳統地熱資源有限，但其5公里深度內的潛力達14 TW。
紐西蘭與澳洲：紐西蘭的地熱應用領先全球，而澳洲開展了多個EGS實驗，包括Paralana專案。
台灣的地熱潛力
台灣地熱潛力顯著，因其地處環太平洋火山帶，板塊交界帶活動頻繁，地下熱流豐富。淺層地熱資源廣泛分佈於溫泉區，如北投、關子嶺和宜蘭等，適合供熱和小型發電。
中深層（2-5公里）和深層地熱（>5公里）則具有更高的發電潛力，特別是在北部大屯山和東部海岸山脈附近，利用增強型地熱系統（EGS）和閉環地熱系統（CLGS），可大規模開發能源。
在深度7000米，台灣的地熱潛力處於中高範圍（橙至紅色區域），若充分利用，能顯著降低進口能源依賴。
台灣目前的地熱發電仍處於初步發展階段，尚未大規模商業化。而宜蘭清水地熱發電廠於2021年啟用，裝機容量3MW，為台灣地熱發展的重要里程碑。
儘管面臨鑽井成本高和設備耐久性等挑戰，技術創新與政策支持正推動地熱發展，隨著地熱發電試點的推進，台灣或許在能源轉型中佔有一席之地。
※此圖顯示，在7000米深度，地熱潛力達到最大化，全球大部分區域均被標示為高潛力地帶，紅色框住的地方即是台灣。
圖片來源：IEA
挑戰與未來展望
目前地熱技術須面對不同的挑戰，如鑽井深度和複雜性增加還有設備需承受高溫和高壓環境等。
同時，儲層穩定性和熱交換效率的長期維持需要進一步技術突破。
且地熱開發的前期成本高且投資回收期較長，限制了市場推廣。數據透明度不足可能影響投資者的信心。各國地熱政策的進一步支持和市場機制的完善將是未來發展的關鍵。
隨著EGS和CLGS技術的不斷成熟，地熱能在全球能源結構中的重要性將逐漸增強。政策支持、技術進步和市場化推動的協同作用，將使地熱能成為能源轉型的重要支柱。
地熱能的技術創新與全球資源潛力的結合，為綠色能源的未來帶來了無限可能。儘管挑戰依然存在，但隨著美國、中國、非洲和東南亞等地區的積極開發，地熱能將成為全球能源結構中的重要組成部分，為實現碳中和目標提供有力支持。
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