地熱能知識網Geothermal Energy,GE
基載電力指的是可長時間連續運轉、不受氣候影響、供應穩定且低成本之電力，如核能及燃煤火力。電力公司的標準做法通常會讓發電成本較低的「基載機組」滿載運轉，以滿足基本的電力需求，但同時必需讓部份「尖載機組」或「中載機組」保持待命的狀態，以隨時因應電力需求的變化。
(一) 基載：可長時間連續運轉，供應穩定且低成本之電力，如核能及燃煤火力。
(二) 尖載：可快速起動與停止，適時補足一天當中尖峰時期用電需求。如抽蓄電廠。
(三) 中載：介於基載與尖載之間，供應基載與尖載間的用電負載，如調整池水力、燃氣複循環機組等。
地熱發電擁有穩定的供應能力，是可以當作基載電力的再生能源。台灣地處太平洋火山環帶，初步評估全國的地熱發電潛能約達32GW，包含730MW的淺層地熱與31GW的深層地熱，相當於11.7座核四廠的發電量。
地熱發電是利用地熱來加熱地下水，轉變成蒸汽後，當做工作流體用以推動渦輪機旋轉發電。也就是將地熱轉換為機械能，再將機械能轉換為電能。地熱發電依深度可以分為淺層地熱和深層地熱。淺層地熱是在地下深度3公里以內，利用地熱加熱的熱水與蒸氣來發電。淺層地熱的鑽探成本比較低，可是有地質條件的限制，需要有多孔隙的岩層來讓水流動。深層地熱發電則是利用深度超過3公里的深層地熱，可以在地溫梯度地區進行發電，利用地底高溫將注入的冷水加熱後，再以生產井將熱水產出後使用蒸氣進行發電。
地球內部能維持如此高溫，科學家推測主要是因為地球內部裡的放射性元素在衰變的過程中釋放出熱，讓地球內部可以保持熱度，最深處可達攝氏6000度，相當於太陽表面溫度。觀察過去的鑽探紀錄，可以知道地下溫度有隨深度的增加而升高的現象，這種地下溫度隨著深度增加而升高的比率，稱為「地溫梯度」。從地球最外層的地殼算起，平均往下挖一公里，溫度會上升攝氏30度，但是如果地底有其他熱源，像是火山活動與岩漿庫，那麼地溫梯度會上升比較快。
依照地熱流體在儲集層中的形式，地熱系統可分成熱水型和蒸氣型兩種。全世界的地熱系統中蒸氣型約占1 0％，熱水型約占 9 0％。熱水型的地熱系統是以熱水存在儲集層中，溫度最高可達攝氏370度，低者則只有數十度。攝氏200度以上的地熱系統，因為熱水到達地面後，可以有1 0% ~ 3 0％轉變為蒸氣，所以比較有發電價值。蒸氣型則由地底高溫的熱源提供熱量，再加上岩層的低滲透性而形成。一開始原本是熱水型，水經高溫沸騰變成蒸氣，然後水位下降，又因熱水湧出量大於地下水注入量，慢慢轉變成蒸氣型。在蒸氣儲集層中是熱水與蒸氣共存。
目前有兩種深層地熱發電的技術，分別是增強型地熱系統（Enhance Geothermal System, EGS）以及閉迴路熱量收集系統（Complex Energy Extraction from Geothermal resource, CEEG）。EGS利用灌注井將液體注入深層地層中，利用高壓使岩層產生裂隙以增加儲水空間，之後再以生產井將這些熱水產出，使用蒸氣進行發電。而CEEG是一種新穎的地熱取熱技術，一樣將管線鑽掘至深層地層，不過是使用封閉的管路。CEEG的管路設計是同軸內外雙管。冷水從外管往下流到地底，經地熱加熱至數百度高溫之後，再由內管輸送返回地表。
首先要設立灌注井，把灌注井鑽至乾熱岩基盤中，基本上深度大於3公里。然後用高壓將水注入乾熱岩基盤製造裂隙，或把已經存在的裂隙撐大，以製造儲集層。必須持續把水灌注到乾熱岩基盤中，製造並撐開更大範圍的裂隙至整個開發中的儲集層，這是EGS開發的最關鍵階段。接著，要把生產井鑽至先前開發的裂隙系統，然後經由灌注井把水打入製造出的儲集層，再由生產井抽出熱水，汲取地底熱能。可鑽更多的生產井至儲集層，以汲取更大量的熱能來達到預先設定的發電量。
美國地質調查局提到，地下水回填若符合兩個條件，就可能會引起地震：(1)高速 (2)大量，EGS如果要達到經濟規模(低電價)，回填的水一定是高速且大量，就可能會引起地震。此外，初期透過灌注井將高壓液體注入深層地層中，使產生裂隙以增加儲水空間。由於這些注入地底的水在加熱過程中離開管路，流經地下岩層縫隙時會因侵蝕與壓力作用而導致縫隙擴大，長期以來有誘發人為地震的風險。
EGS主要是兩口井，一口抽取高溫水發電，另一口注入井補充地層損失的水源。深層地熱鑽探的深度超過3000公尺，中間還有很多不透水層阻隔，深層地層裡的水是經多年的累積而來，不會影響農用地下水(深度約200~400公尺)。
地熱發電不僅對環境友善、不排放CO2、運轉率高、能夠成為基載電力外，對天災忍受度也高。2011年，日本9 級大地震引發海嘯，福島核電廠受創嚴重，導致輻射外洩大災，但鄰近幾座地熱發電廠卻毫髮無傷，發電量也不受影響。地熱電廠的建地因為可選擇性高，不需要建在海岸、河邊，非常適合地震與颱風頻仍的台灣積極發展 。
淺層地熱以溫泉來說，溫度高於96℃主要分布在台灣的北部、東部及中部。溫度在50~74℃間主要分布在西部山區。深層地熱，深度4000公尺內，地溫超過175℃的高溫地熱資源大致可以分為四個區域，包括宜蘭地熱區、花東地熱區、大屯火山群地熱區、及位於較高海拔之廬山地熱區。
我國傳統地熱潛能區有九個分區，但其中以大屯火山區、宜蘭清水與土場、南投廬山、花蓮瑞穗與安通、台東知本與金崙等地熱區之資料較為完整，這些地區之發電潛能估計可達730 MW。深層發電潛能尚未經過嚴謹調查，但根據我國地熱梯度分布圖，以深度3~6km且溫度超過200°C之熱蘊藏區為考量條件，發電潛能約為31.8GW(31,800MW)。
而當年功敗垂成的原因，第一是發電機組(單閃渦輪蒸氣發電機)的問題，當時主流的機組是以蒸汽推動渦輪帶動發電，但清水地熱田淺層產出以熱水多，蒸汽只占20%，熱水並未用來發電，實屬可惜；其次為了要追求產能，井口閥門全開，導致壓力降低得太快，使「結垢現象」（熱水中的礦物質原本溶於水中，因壓力、溫度驟降而結晶沉澱，堵塞通道）嚴重。第三是抽出的熱水量太大，而相對地自然雨水補注不足，地下水過度流失，才造成產能逐漸衰竭。
2012年中央單位與宜蘭縣政府合作進行復生計畫，打造國產「0.05MW(50KW)地熱增強型雙循環發電示範系統」採用有機朗肯熱機循環(organic Rankine cycle，ORC)發電機組)，解決過去因地熱井結垢，導致的發電效率變低問題。50kW雙循環ORC 發電機組的工作流體迴路是密閉式循環系統，只透過熱交換器與熱水進行熱交換。因為不直接使用雜質多的熱水，所以可延長發電機組的壽命。且發電後會進行尾水回注，只取熱能而不浪費水資源，可確保地熱資源永續利用。
金山區四磺子坪地熱開發計畫，規劃建置10 MW的地熱發電廠，作為全國大型地熱開發之先驅，年發電量可達6,850萬度，預計足以供應新北市金山區及萬里區全部居民約1萬6,000戶1年的用電量，且每年約可減少4萬2,677公噸的二氧化碳排放量相當約110座大安森林公園1年碳吸附量。2015年8月11日舉辦新北市金山區地熱發電試驗井開鑽典禮，正式展開地熱井的鑽鑿工作，預計兩年內啟動商轉建廠裝置計畫。 金山地熱探勘井鑽鑿作業當中，仰賴工研院藉由材料技術克服地熱區常有的酸性過高問題才能順利進行，且鑽井位置以地熱專家資訊系統謹慎評估才得以確定，整個地熱探勘井鑽鑿作業為期約1年，共分為2階段，第1階段規劃鑽到600公尺深，2015年12月份完成，第2階段則需鑽至1,300公尺深， 2016年8月31日完成1304公尺之鑽鑿深度，目前正在進行井下與產能相關測試。
全台首座10KW耐酸蝕地熱發電機組(ORC)設備，於北投泉源47號公園測試，2015年12月底安裝完成，2016年主要針對發電機組與溫泉井熱源結合之性能測試與耐酸蝕測試進行試驗。該發電系統已於2016年10月16日完成測試。北投地熱發電透過耐酸蝕地熱取熱系統，利用攝氏90度的溫泉水進行熱交換發電，發電後的水溫度降至攝氏70幾度，再流進復興公園與泉源公園泡腳池，供民眾泡腳使用，循環利用水資源。北投試驗機組2016年的年發電量在供熱水源穩定的條件下可達10KW，約30個路燈桿的年用量。
近年來台灣引進了增強型地熱系統(Enhanced Geothermal System,EGS)概念，並重新評估全島的深部地熱，估計台灣總儲藏發電潛能約31,800MW(約11.7座核四廠發電量)。所以雖然有管線結垢或酸性水質等技術上問題待克服，但對於地熱資源蘊藏量豐富的台灣來說，還是有開發的價值。
深層地熱發電目前遇到許多瓶頸，像是以水力破裂法的方式在地底產生人工裂隙，根據歐美國家的經驗，如破裂處經過斷層帶，有引發地震的可能性；另外，地熱發電都會有管線結垢的問題，結垢物會阻塞生產井及管線導致發電效率降低。此外，鑽井成本為地熱開發案的最大支出，約佔總開發成本的30%。廠址開發時間較長以及初設成本偏高使投資機構對地熱發電投資案卻步。
目前新的地熱發電相關技術已被提出，像是利用直升機吊掛儀器進行空中磁測探勘地熱潛能地所在區域，可克服地形障礙快速進行普查，降低探勘成本及提升鑽探成功率；完整詳細的地質調查可降低誘發地震的風險；結垢抑制技術則可減少結垢物生成阻塞管路，維持發電效率。至於地熱開發所需時間長、初設成本高，我國政府為解決此發展困境亦提出獎勵辦法及試驗性計畫，鼓勵業者進行地熱區探勘與開發，透過小型地熱電廠示範，提升大型電廠開發成功機率；同時提高地熱發電躉購費(收購的費率)作為誘因。
人類約在19世紀發現地熱的秘密，然後開始運用在工業加熱或農業溫室培育，義大利人更進一步發現地熱可用來發電，從1904年首次成功發電後，美國在 1922年建立世界第二座的地熱發電廠，而全球開發應用地熱的風潮則在二次世界大戰之後。1973年全球發生石油危機之後，各國便積極從事地熱的探勘，希望能夠盡速開發自己國內的自產能源來取代石油。2015年，全世界地熱發電量前五大國家為美國(3450MW)、菲律賓(1870MW)、印尼(1340MW)、墨西哥(1017MW)、紐西蘭(1005MW)。
