新聞標題【民報】【專文】台灣地熱發展的路徑探討
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【專文】台灣地熱發展的路徑探討

 2018-03-08 18:00
地熱開始選在北部宜蘭及大屯火山地區的原因,我想極為充分,以宜蘭地區而言,因為此區域位於現今沖繩海槽弧後張裂的位置,深部岩漿的熱源,提供極佳的加熱機制,而蘭陽溪,提供大量地下水資源,這兩個條件加起來,使他成為地熱發展極為有利的條件。(清水地熱9號井。資料圖/高成炎提供)
地熱開始選在北部宜蘭及大屯火山地區的原因,我想極為充分,以宜蘭地區而言,因為此區域位於現今沖繩海槽弧後張裂的位置,深部岩漿的熱源,提供極佳的加熱機制,而蘭陽溪,提供大量地下水資源,這兩個條件加起來,使他成為地熱發展極為有利的條件。(清水地熱9號井。資料圖/高成炎提供)

何謂創新?對地熱發電而言,最重要的是切實可行的方法,是工學院或理學院來執行,才有創新?我想最重要的是「能否解決問題」。

地熱開始選在北部宜蘭及大屯火山地區的原因,我想極為充分,以宜蘭地區而言,因為此區域位於現今沖繩海槽弧後張裂的位置,深部岩漿的熱源,提供極佳的加熱機制,而蘭陽溪,提供大量地下水資源,這兩個條件加起來,使他成為地熱發展極為有利的條件。

若發電方式以直接利用熱水取熱,則先決條件需有長期足夠的穩定水源供應,通常在正斷層上伸張裂隙多,若岩性為變質砂岩、花崗岩,則易成為良好地下水通道與儲存區(如:雪山山脈的四稜砂岩即是一例),因此釐清斷層位置及岩石特性,極為重要。

在宜蘭地區要利用深部熱水發電有三個要件:即在正斷層通過的破碎帶(最好是變質砂岩)、區域位於地下水補注區和位於深部的熱源區,如此即有機會提供發電所需的穩定熱水。否則就算鑽探當時有熱水,但由於熱水以地層水或緩慢補注的地下水為主,皆無法持續,這是為何在台灣許多地區,鑽地溫梯度的溫泉井,最終無法持續供應溫泉的原因。截至目前台灣對深部地下熱水儲量及循環模型等相關研究,仍極為缺乏。

鑽井位置無論是宜蘭利澤工業區、宜蘭龍德工業區、員山宜蘭科學園區或NEP2預計鑽的井,皆無法證明在斷層帶或地下熱水通道上,因此期望利用熱水直接發電是不易的。因此目前NEP2鑽探的兩孔井,未來應主要應用於EGS發電的測試之用。

EGS或CEEG皆主要以熱水或其他流體進行熱交換,其基本原理近似,為注入工作流體,由深部高地溫梯度的地殼加熱。CEEG是靠管柱加熱,需要較高溫度(300℃),因此要鑽井的深度較深,又管柱提供水量有限,故要有發電效益,需要多井一起進行,但目前全世界仍未有CEEG的計畫在進行,對於實際技術面如何操作和克服困難,仍不可知。

他山之石可以攻錯,以美國為例,2015年美國能源局相關計畫項目,有許多地熱發電的研究,但未有CEEG相關方法或計畫,而EGS仍為主要發展的方法之一,其他國家亦有EGS正在測試,且小型EGS的計劃,已開始商業運轉。EGS並不是Me too如此簡單的事,若是成功絕對是創新,因為其要克服地質、鑽井工程問題,但因有國外許多案例,可以參考,總可以少走一點岔路。

目前EGS有許多國家正在進行測試,但最初皆以地下地質與構造的調查、現地應力特性為主,由於調查為區域性,這個研究成果,亦可成為後續地熱發展之用。目前NEP2完成許多基本資料調查,如可能的地下構造模型、現地應力量測、地球化學和地球物理資料調查等,但在宜蘭地區,其構造型態,由過去以逆斷層為主的壓縮型態,在近幾十萬年來轉變為以正斷層、走滑斷層為主的伸張型態,不同時期構造疊加作用,使得構造極為複雜,特別是地下構造型,還有問題未解,仍需持續的調查研究。

以目前地熱發展而言,希望每一個目標可以更明確,如:選用何種方式發電,若以EGS為測試目標,則地下構造、地溫梯度、現地應力、地震監測、鑽探的位置的分析,是初期調查與研究重點。鑽探後的水力破裂、地震監測、流體通量和地球化學特性,溫度變化等為調查重點,其餘非迫切相關研究則暫緩,以避免不必要的投資。如在原先地熱計畫中有研究利用CO2當工作流體,雖然主持人認真完成預訂目標,但實際上此方法,對台灣目前地熱發電的實用性而言,仍然太過遙遠,因此希望每年檢討類似計畫的成果,與預訂目標,避免不必要浪費。我們並非像美國的大國,有足夠的錢與人,同時進行許多前瞻性計畫,我們仍須將資源用於刀口上。

若要進行CEEG測試,則建議每一步都要有清楚的步驟和計畫目標,建議初期以淺井方式測試,並在鑽井之前,先釐清如何建立雙套管的熱水傳輸方式,許多工程問題絕非一時半刻可以克服,循序漸進發展,才有可能。至於直接利用熱水取熱發電,亦須了解深部地下熱水傳輸模式,流量和儲量為何,克服管柱結垢和腐蝕等總總問題,但畢竟此方法最為直接,因此個人傾向在發展其他地熱發電方法時,同時發展針對直接利用深部熱水的發電模式。

創新必須建構在扎實的背景知識上,目前地質,地球化學與地球物理探勘,已有基礎,但仍需持續並更量化分析,如此才能對未來地熱發展,提供足夠資訊。


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