作者: 高成炎 (台大資訊系教授，蘭陽地熱資源公司董事長) 民報2016-05-01 11:08
在所有再生能源發電中，最能立竿見影卻也最被忽視的就是地熱發電。目前台灣的地熱發電容量是零，如何發展、在什麼地方，至今仍無整體規劃。2016年4月26日是前蘇聯車諾堡事件三十周年紀念日。這三十年來，我及台灣的反核運動朋友們，每逢四二六都會舉辦記者會或追悼活動，宣傳核災的可怕，並呼籲政府廢核四使台灣早日成為非核家園。
今年，我用不一樣的方式紀念四二六這個車諾堡事件三十周年日。上午，在宜蘭大學工學院的演講廳，國立宜蘭大學與蘭陽地熱資源公司合辦的「地熱溫泉蒸氣發電論壇」，我以主持人的身分邀請宜蘭大學代校長陳威戎教授、前新竹科學園區管理局局長李界木博士、宜蘭縣府工業策進會總幹事李守正博士、宜蘭縣議員邱嘉進先生等貴賓致詞。
在引言中，我特別指出今天是車諾堡事件三十周年，我前一天在國外新聞媒體上看到車諾堡核災到目前為止的救災及處理費用已達20兆美元，是台灣中央政府年度總預算的300倍；而死亡人數已有數十萬人。即將於520執政的新政府已有2025非核家園的政策目標，而地熱是再生能源中最穩定、且可直接當作基載取代核電的能源。但是，台灣目前地熱發電容量卻是零。
宜蘭縣是台灣地熱發電的重要突破點。因為1981至1993年，大同鄉清水地熱電廠曾有1.5MW的發電量。可惜在1993年，因地下熱水水源枯竭而關閉，停止運轉。過去三年來，能源國家型計畫（NEP）已在宜蘭花了四億元做深層地熱資源調查，也在三星花兩億元挖深井，但成效不彰。我們蘭陽地熱資源公司將在利澤工業區推動101MW的深層地熱電廠。而今天這個論壇，主要是介紹全流式熱水渦輪地熱發電系統。
今天特別請到近年來在日本推動「溫泉蒸氣發電」的渦輪葉片（Turboblade）公司負責人林正基（Hayashi, Masamoto）先生來台，發表〈溫泉蒸氣發電機設計概念〉；台大機械系博士班學生林子淵先生主講〈地熱全流式渦輪發電機原理及實作心得〉；宜蘭大學機械系蔡國忠教授主講〈地熱渦輪機發電效率電腦模擬〉；台大生醫電子與資訊研究所博士班學生林翰主講〈地熱發電遠端監測系統 （iot.goo.bio）〉；我自己則主講〈全流式渦輪發電機製作整合實測及展望〉。
下午兩點到四點，與會人員到清水地熱園區全流式渦輪地熱發電機現場參訪。四點半，趕到宜蘭縣政府，讓兩位日本大分縣政府負責推動溫泉地熱發電的貴賓：工藤典幸科長及板井貴章主任，與宜蘭縣政府相關局處長做交流。縣府由環保局陳發欽局長及工旅處副處長帶領其他四名縣府人員與來訪的大分縣六名日本友人對談。
然而，由於我方當時段無日文翻譯，而日方只有一位會講英語。對談時，中文翻英再翻日文，然後回答時逆向翻譯回來，使得對話無法盡興，是當日之缺失。因為日本非常有名的別府溫泉就在大分縣，日本最大的地熱電廠八丁原地熱電廠也在大分縣。該電廠有112 MW發電量，兩組55MW的三菱重工製作的蒸氣渦輪發電機及一組2MW的ORC雙循環發電機。而且當地也是碳酸泉水，與清水地熱一樣有碳酸鈣結垢的問題。大分縣的經驗，應該是宜蘭要推動地熱發電且兼顧溫泉觀光最好的學習對象。
我上午在做〈全流式渦輪發電機製作整合實測及展望〉的演講時，先介紹我是2013年6月28日在一場 「台日綠色能源發展與合作研討會」上認識林正基先生。之後去九州大分縣找過他五次，並於2014年1月與他簽約，委託他設計100KW級全流式渦輪發電機組。2015年3月拿到設計圖，2015年12月3日將製作完成的機組運送到清水地熱園區工研院管理的第21號井井口，並於2015年12月18日、2016年2月24日、2016年4月20日三次開機測試。而本星期（4月25日到5月1日）則要做連續七天運轉的耐力測試。接著在五月底，要展開六個月連續運轉的實績測試。若通過這些測試，那麼這套100%台灣自製的100KW級全流式渦輪發電機組就要行銷到日本的溫泉區，落實林正基提出的高溫溫泉先發電、降溫後再供給SPA等溫泉旅館使用的「溫泉蒸氣發電機」理念。
在演講中，我也向大家報告：1974到1978年間，美國能源部（DOE）有一個在加州柏克萊大學附近的勞倫斯國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL）執行的全流式熱水渦輪機組開發計畫，計畫主持人Ryan A Austin博士在1978年10月的結案報告中指出：1.全流式渦輪發電機是熱水型地熱田的最有效率發電系統；2. LLNL雖然只做出100KW的機組，但原規劃是1981年做2MW的全流式機組在美國加州索爾頓湖（Salton sea）地熱區現場實測，並計畫與工業界推出50MW的商用機組。因此，我結論到台灣目前在全流式渦輪發電機已有很好的開始且可大力推廣。因為台灣除大屯火山區外的25個淺層地熱區都是熱水型地熱田。
事實上，全世界的地熱田只有5%是乾蒸氣，其他都是熱水型的濕蒸氣，只是各地蒸氣的乾度不同。乾度是以質量計算蒸氣佔總地熱流體的百分比。台灣的地熱田乾度都在20%以下，例如清水地熱21號井，乾度只有11%，即89%是高壓熱水。即使擴容閃發，也還有50%以上的熱水是被閃發式機組排掉的。而這些熱水的能量，全流式機組是可以「全部」加以應用的。
問題是在應用時的機械效率。例如勞倫斯國家實驗室1978年的全流式實驗機組是25%的機械效率，而他們設定的目標是70%。目前我們的100KW機組已達60%的機械效率了。所以，我在此次演講的結論說：台灣在全流式渦輪發電機組的製作已有很好的開始了。
下午，大約50名與會人員到清水地熱現場參觀。渦輪機組設計者林正基看了正在發電運轉的機組後，對我耳提面命說要特別注意安全問題，因為高速運轉的渦輪機若一直加速而沒有煞車，可能會有葉片飛出，造成附近人員傷亡。我回答說，我們有電磁閥可將地熱井的供給熱源迅速關閉。他說，那還不夠，要有電子裝置的煞車系統。我回答說：好，我會注意。
當天晚上九點左右，清水地熱現場的看守人員通知我，水輪機有異聲，因此將閥門關閉，停止發電。十點半，我和兩位學生趕回清水地熱現場，重新開機觀察後，懷疑發電機故障。於是我們決定降低供給熱水的量，來觀察運轉情形。結果看到轉速一超過額定的每分鐘3600轉，就立即下降到1500轉，然後重新加速到每分鐘3600轉。超過額定的轉速5%就會下降到每分鐘1500轉。換句話說：我們選用的發電機本身就有林正基所說的「電子煞車系統」。後續在4月27日，我和林正基再見面時，告訴他這一點。我想，這是土地公顯靈了。
大資訊系教授，蘭陽地熱資源公司董事長) 民報2016-05-01 11:08
在所有再生能源發電中，最能立竿見影卻也最被忽視的就是地熱發電。目前台灣的地熱發電容量是零，如何發展、在什麼地方，至今仍無整體規劃。2016年4月26日是前蘇聯車諾堡事件三十周年紀念日。這三十年來，我及台灣的反核運動朋友們，每逢四二六都會舉辦記者會或追悼活動，宣傳核災的可怕，並呼籲政府廢核四使台灣早日成為非核家園。
今年，我用不一樣的方式紀念四二六這個車諾堡事件三十周年日。上午，在宜蘭大學工學院的演講廳，國立宜蘭大學與蘭陽地熱資源公司合辦的「地熱溫泉蒸氣發電論壇」，我以主持人的身分邀請宜蘭大學代校長陳威戎教授、前新竹科學園區管理局局長李界木博士、宜蘭縣府工業策進會總幹事李守正博士、宜蘭縣議員邱嘉進先生等貴賓致詞。
在引言中，我特別指出今天是車諾堡事件三十周年，我前一天在國外新聞媒體上看到車諾堡核災到目前為止的救災及處理費用已達20兆美元，是台灣中央政府年度總預算的300倍；而死亡人數已有數十萬人。即將於520執政的新政府已有2025非核家園的政策目標，而地熱是再生能源中最穩定、且可直接當作基載取代核電的能源。但是，台灣目前地熱發電容量卻是零。
宜蘭縣是台灣地熱發電的重要突破點。因為1981至1993年，大同鄉清水地熱電廠曾有1.5MW的發電量。可惜在1993年，因地下熱水水源枯竭而關閉，停止運轉。過去三年來，能源國家型計畫（NEP）已在宜蘭花了四億元做深層地熱資源調查，也在三星花兩億元挖深井，但成效不彰。我們蘭陽地熱資源公司將在利澤工業區推動101MW的深層地熱電廠。而今天這個論壇，主要是介紹全流式熱水渦輪地熱發電系統。
今天特別請到近年來在日本推動「溫泉蒸氣發電」的渦輪葉片（Turboblade）公司負責人林正基（Hayashi, Masamoto）先生來台，發表〈溫泉蒸氣發電機設計概念〉；台大機械系博士班學生林子淵先生主講〈地熱全流式渦輪發電機原理及實作心得〉；宜蘭大學機械系蔡國忠教授主講〈地熱渦輪機發電效率電腦模擬〉；台大生醫電子與資訊研究所博士班學生林翰主講〈地熱發電遠端監測系統 （iot.goo.bio）〉；我自己則主講〈全流式渦輪發電機製作整合實測及展望〉。
下午兩點到四點，與會人員到清水地熱園區全流式渦輪地熱發電機現場參訪。四點半，趕到宜蘭縣政府，讓兩位日本大分縣政府負責推動溫泉地熱發電的貴賓：工藤典幸科長及板井貴章主任，與宜蘭縣政府相關局處長做交流。縣府由環保局陳發欽局長及工旅處副處長帶領其他四名縣府人員與來訪的大分縣六名日本友人對談。
然而，由於我方當時段無日文翻譯，而日方只有一位會講英語。對談時，中文翻英再翻日文，然後回答時逆向翻譯回來，使得對話無法盡興，是當日之缺失。因為日本非常有名的別府溫泉就在大分縣，日本最大的地熱電廠八丁原地熱電廠也在大分縣。該電廠有112 MW發電量，兩組55MW的三菱重工製作的蒸氣渦輪發電機及一組2MW的ORC雙循環發電機。而且當地也是碳酸泉水，與清水地熱一樣有碳酸鈣結垢的問題。大分縣的經驗，應該是宜蘭要推動地熱發電且兼顧溫泉觀光最好的學習對象。
我上午在做〈全流式渦輪發電機製作整合實測及展望〉的演講時，先介紹我是2013年6月28日在一場 「台日綠色能源發展與合作研討會」上認識林正基先生。之後去九州大分縣找過他五次，並於2014年1月與他簽約，委託他設計100KW級全流式渦輪發電機組。2015年3月拿到設計圖，2015年12月3日將製作完成的機組運送到清水地熱園區工研院管理的第21號井井口，並於2015年12月18日、2016年2月24日、2016年4月20日三次開機測試。而本星期（4月25日到5月1日）則要做連續七天運轉的耐力測試。接著在五月底，要展開六個月連續運轉的實績測試。若通過這些測試，那麼這套100%台灣自製的100KW級全流式渦輪發電機組就要行銷到日本的溫泉區，落實林正基提出的高溫溫泉先發電、降溫後再供給SPA等溫泉旅館使用的「溫泉蒸氣發電機」理念。
在演講中，我也向大家報告：1974到1978年間，美國能源部（DOE）有一個在加州柏克萊大學附近的勞倫斯國家實驗室（Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL）執行的全流式熱水渦輪機組開發計畫，計畫主持人Ryan A Austin博士在1978年10月的結案報告中指出：1.全流式渦輪發電機是熱水型地熱田的最有效率發電系統；2. LLNL雖然只做出100KW的機組，但原規劃是1981年做2MW的全流式機組在美國加州索爾頓湖（Salton sea）地熱區現場實測，並計畫與工業界推出50MW的商用機組。因此，我結論到台灣目前在全流式渦輪發電機已有很好的開始且可大力推廣。因為台灣除大屯火山區外的25個淺層地熱區都是熱水型地熱田。
事實上，全世界的地熱田只有5%是乾蒸氣，其他都是熱水型的濕蒸氣，只是各地蒸氣的乾度不同。乾度是以質量計算蒸氣佔總地熱流體的百分比。台灣的地熱田乾度都在20%以下，例如清水地熱21號井，乾度只有11%，即89%是高壓熱水。即使擴容閃發，也還有50%以上的熱水是被閃發式機組排掉的。而這些熱水的能量，全流式機組是可以「全部」加以應用的。
問題是在應用時的機械效率。例如勞倫斯國家實驗室1978年的全流式實驗機組是25%的機械效率，而他們設定的目標是70%。目前我們的100KW機組已達60%的機械效率了。所以，我在此次演講的結論說：台灣在全流式渦輪發電機組的製作已有很好的開始了。
下午，大約50名與會人員到清水地熱現場參觀。渦輪機組設計者林正基看了正在發電運轉的機組後，對我耳提面命說要特別注意安全問題，因為高速運轉的渦輪機若一直加速而沒有煞車，可能會有葉片飛出，造成附近人員傷亡。我回答說，我們有電磁閥可將地熱井的供給熱源迅速關閉。他說，那還不夠，要有電子裝置的煞車系統。我回答說：好，我會注意。
當天晚上九點左右，清水地熱現場的看守人員通知我，水輪機有異聲，因此將閥門關閉，停止發電。十點半，我和兩位學生趕回清水地熱現場，重新開機觀察後，懷疑發電機故障。於是我們決定降低供給熱水的量，來觀察運轉情形。結果看到轉速一超過額定的每分鐘3600轉，就立即下降到1500轉，然後重新加速到每分鐘3600轉。超過額定的轉速5%就會下降到每分鐘1500轉。換句話說：我們選用的發電機本身就有林正基所說的「電子煞車系統」。後續在4月27日，我和林正基再見面時，告訴他這一點。我想，這是土地公顯靈了。