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台湾不能发展地热?从地热发电的误解中认识真相

阅读952| 发布: 2018-01-23 15:16 | 点赞: 956

台湾不能发展地热?从地热发电的误解中认识真相

地热发电是目前唯一成熟的基载型再生能源,台湾在 1970 年代已探勘出多处超过 150 度高温的地热田,曾经是全球第 14 名地热发电国家,但过去四任总统任期内都无任何地热电厂建立,一般能源专家也表达对地热发电可能性的怀疑,到底发生什幺事呢?若以新政府 2025 年地热能源目标来看,地热发电是未来 10 年至少 900 亿以上的绿能商机。

技术断层且交流不足的弊害

细数台湾的地热发电,最早在宜兰县清水地热区使用石油钻井的传统泥浆工法搭配蒸气发电机达到最高 1.18MWe 的发电量,之后衰退到 0.18MWe,地热发电经验也随着石油危机结束而消失了。我们与先进地热国家存在 28 年的技术断层,直到近期中油、台电因应绿色能源的需求才再开始準备投入地热发电技术。但 2015 年台湾出席国外地热国际会议的专家少于 15 人次,与国际专业社群的资讯交流不足,错误及偏颇的讯息阻碍地热能源发展,主要分为「经济面」、「风险面」、「资讯误植」等 3 个面向,反映出「经济部」经常是错误资讯的来源,因此我们应该先面对国内对地热发电的误解,以凝聚社会对于永续发展的共识。

关键时刻仍缺乏决心

李远哲前院长近期有多场演讲提到「全球气候变迁危机」的急迫性,台湾正处于急速减碳、能源与社会转型的关键时刻。此时,原订 2015 年 12 月底公告的宜兰清水地热 BOT 案已悄悄延后至 2016 年 4 月仍无下文。马来西亚则已经在纽西兰奥克兰大学的协助下开始在 Tawau 岛的地热发电计画,即将成为全球第 26 个地热发电国。发展分散式地热发电厂可连带建设偏远地区道路、水、电等基础设施,最近佔据新闻版面的肯亚,在 2014 年即增加了 358MWe 的地热发电装置容量,甚至预计 2030 年要达到 17,500 MWe 的地热发电容量(The World Scientific Handbook of Energy, 2012)。

台湾不能发展地热?从地热发电的误解中认识真相

REN21 报告提出国际地热发电 2014 年新增装置容量。图片来源:REN21 报告经济部在「经济面」的错误引导

回头看看「经济部」过去对于地热发电提出哪些「经济面」上的误解,导致地热趸售电价(FIT)的奖励措施至今无人申请。

2015 年的「全国能源会议」上,经济部提出地热面临的问题是「国土限制及发电成本高:台湾地狭人稠,地热区集中于地质敏感区,单位国土面积可发展之地热发电较国际差。且增强型地热系统(EGS)技术尚未成熟,实际可开发量仍视其技术成熟度而定,且地热发电成本较高,经济诱因较不佳,致使地热电厂推动困难。」2015 年「能源开发政策评估说明书」(初稿)提到「台湾传统浅层地热系统多属变质岩裂隙型,地热效益相对较低,经评估浅层地热可开发量约 15 万瓩,发电成本达 4.93 元 / 度。我国浅层地热开发潜力场址大多位于国家公园範围内(如大屯山),开发限制较多;至于深层地热仍在研发阶段,目前国际间亦尚无已商转之电厂」。经济部的看法呼应了核能产业人士对于地热发电的偏见,可参考陈立诚先生的投书及着作「气候与能源的迷思:2 兆元的政策错误」。

国际上现况是,位处于造山带国家的土耳其,在 2010~2015 年增加了 500MWe,而且政府收购的电价只有 0.1 美元 / 度,约为台湾趸售电价的三分之二。他们的地热地质条件也是属于「变质岩裂隙型」,地热电厂一般规模约在 20MWe,土耳其成功的主因在于政府积极开放再生能源市场,因此国际地热团队乐于在当地培育所需专业人才,使得地热发电成本大幅降低 30~40%(Mike Long, 2016),台湾若积极学习发展策略,地热发电的成本也可能在 600MWe 后大幅降低。

另根据 2014 年「能源产业技术白皮书」,国内主要天然(原文为「传统浅层」)地热区包括大屯火山、清水、土场、庐山、知本、金仑等,仅有大屯火山大部分位于国家公园,大部分都不是中央地质调查所公告之地质敏感区,实际上近年来科技部国家能源主轴计画已发现更多具有高温地热徵兆的区域,因此经济部的说词显然与现况不符。

此外,日本在 2012 年 3 月将国家公园进行地热开发的法规鬆绑后,环境省(相当于环保署)同意在国家公园内进行低成本垂直试钻,经产省(相当于经济部)也透过独立行政法人「石油天然气金属矿物资源机构」(JOGMEC)担保,贷款 45 亿日圆给福岛县及大分县业者进行地热发电(自由时报,2014-04-28);鼓励国家公园发展再生能源以及提供发展再生能源贷款担保,都是新政府可以仿效的友善制度。

环评审查对「风险面」理解的不足

「风险面」的误解可以透过国内第一件地热电厂环境影响评估案看到其「破坏性」,参考 2015 年 11 月的媒体报导:地热发电可行吗?环评审查提多项要求,环评审查委员认为「针对开发行为是否引发地震的可能风险,应蒐集国内外有关地热开发或地质研究调查相关资料(含宜兰地区),并釐清国内外类似开发行为与地震活动的关係」。这一段文字让人误解钻井过程会导致地震,实际上在地热发电过程,与地震活动最相关的因子是抽取与回注的流体体积差(Brodsky & Lajoie, 2013)。

在 2009 年美国科学人杂誌(Scientific American),由地震学家 K. Harmon 说明从 1960 年以来,地热引发的最大地震小于规模 4.5,而地热开发引起大地震的机会极低,原因是规模 6.0 以上的大地震需要大断层,业者不可能刻意在与大断层交错的区域进行地热开发。但对于 EGS 而言,虽然大部分引发的微地震在规模 2.0 以内,但曾经在奥克拉荷马州造成规模 5.6 的地震,目前废水回注引发地震灾害的案例以油气田恢复工法及 EGS 的水裂法为主,在 30,000 口以上的回注井中,只有少数因回灌极大量的废水或/及直接影响基盘断层的压力而诱发规模 2.0 以上的地震(Ellsworth, 2013)。参考几个地热发展国家的环评法规,其实在一定规模(10~60MWe)内的地热电厂,只需要由相关单位进行详尽的长期环境监测,而不需要环境影响评估审查。

政府机关对「资讯误植」的责任

「资讯误植」造成的误解,主要出现在科普媒体上,例如「利用地球的热情发电吧:深层地热发电」,是一篇文笔流畅的科普文章,刊登在科技部的「科技大观园」网站,但是由于主题是深层地热发电,因此忽略了国际上大部分的商业地热电厂都不是「深层地热」,台湾清水地热的失败算是特例,而且将「深层地热」与「加强型地热」混为一谈。「深层地热」一词原文是「deep geothermal」,加上「deep」一字是由于德国近十年的地热发电生产井深度都在 4,000~5,000 公尺,高于国际上地热井经济效益深度 1,000~3,000 公尺;「增强型地热」(Enhanced Geothermal System,EGS)是另一种分别由澳洲、瑞士及美国发展中的新技术,应用在无裂隙、无水的高温岩体的地质环境,主要差别在于利用水裂法製造人工裂隙,製造人工的地下水循环,因此能让地热发电的可能性扩展到非地质活动区,如澳洲内陆。其深度仍以 3,000 公尺内为主,仅有 5 个商业化及研发阶段的 EGS 生产井超过 3,000 公尺(Breede, et al., 2013),而非 3-6 公里深的地热井叫做 EGS。但国内相关单位常常用 EGS 做为「深层地热」的同义字,且带有成本极高、技术不成熟的暗示,已造成社会大众及非地质背景的能源专家误解,误认台湾要在 2035 年以后才能发展地热发电,而否定地热发电的发展价值。

台湾不能发展地热?从地热发电的误解中认识真相

美国能源部地热科技办公室举办的 2014 地热发电视觉化资讯图表竞赛得奖作品,解释 EGS 是以人工裂隙及地表注水製造地热发电的条件。图片来源:美国能源部

地热发电产业在国际上经历了十几年的发展低潮,原本在高油价才有竞争力的再生能源产业却因福岛核灾及气候变迁议题得到重视,在石油、天然气、燃煤都在价格最低档时快速发展,近 5 年的成长极亮眼,然而分析国内对于地热发电误解的原因,主要原因为国际交流不足,导致经济部错误评估地热发展重要性及策略。透过国际发展案例可看到技术断层是可透过国际合作克服,唯有政府发展决心及国际化的制度法规才是关键锁钥。建议第一步是向国际地热协会(IGA)、地热资源委员会(GRC)等国际专业机构宣布台湾要开放 900 亿的地热市场及所有过去地热探勘资料,吸引国外先进技术及能源投资,并可刺激国内过多市场游资共同投入地热发电产业,开发更先进的複合式地热发电技术。

参考资料:

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