笑談再生能源 ~ 深層地熱發電

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在【笑談再生能源~淺層地熱發電】一文中,我們曾提到使用淺層地熱發電的地熱發電廠所使用的蒸汽或水汽混合物,都是從自然形成的地熱儲集層中汲取而得,在這自然形成的地熱儲集層中,自然存有流體(水或蒸汽)、熱能及具有多孔性質或裂隙量多的岩層,當由此地熱儲集層中汲取熱水或蒸汽經利用後再回注冷的流體回到儲集層中時,這些流體可以自然地在儲集層中流動、吸熱,變成熱流體而完成自然的循環。

而深層地熱發電的概念,就是用人工工程的手段製造一個類比上述自然循環的人工循環過程。找一塊深入地底5公里或更深,溫度達到300℃以上的乾岩層區,以鑽井技術鑽鑿一口深入岩層的灌注井,將水由地面打入岩層中,藉由壓力或溫差使乾岩層裂隙、破碎,形成人工的孔隙來作為流體的流動通道,再將冷水打入岩層中,讓水在人造裂隙中流動、吸熱形成熱水,再由另一口生產井中將熱水汲取至地面發電。其示意圖如下。

這種製造人工儲集層的技術,歐美統稱為Enhanced Geothermal System(簡稱EGS),臺灣譯為【增強型地熱系統】,其技術流程可以如下圖示說明。

增強型地熱系統(EGS)發電技術其實已有40年的發展歷史,但至今仍未商業化,顯示此技術存有相當的困難度,決非如國內某些團體所散播的美化假象,甚至蓄意拿來作為攻訐政府再生能源政策的工具之一。這個技術最初於美國新墨西哥州Fenton Hill實驗場進行現地實驗,而後Los Alamos實驗室則開始一系列鑽井與激發儲集層試驗工作。由於美國的政府、研究機構及油氣產業已累積多年的試驗及鑽探資料,因此,2006年麻省理工學院提出一個研究結果,表示在美國本土境內,在50年內可以利用EGS技術產生100GWe的發電容量,此促使美國政府決定投入資源,由美國能源部(US Department of Energy, DOE)轄下的地熱技術辦公室(Geothermal Technologies Office, GTO)於2011年起對產業、學術機構及國家實驗室進行整合及投資,在全美進行相關的技術研究發展及試驗計畫,預計以20年的時間將EGS技術推進至商業化的程度。其相關資訊充分公開透明地公示於網站,有興趣者可瀏覽:http://energy.gov/eere/geothermal/geothermal-energy-us-department-energy

而歐洲的瑞士,曾於2006及2013年因進行EGS計畫的注水及產生水力裂隙工序誘發地震而宣告失敗,暫停計畫(有關EGS誘發地震的話題,另文分解)。但仍在審慎檢討後,為了達成其國家的2050能源策略(ES2050)所設定的5%電力(相當於500MWe)需由深層地熱發電而來的目標暨向核電說再見的政策,因此仍在2014年提出深層地熱研發路線圖(DGE R&D Roadmap 2014),預計以10年的時間,建立累積EGS相關的技術基礎資訊及數據,在2025年前完成三個人工儲集層以印證EGS的可行性。

當然其他國家如日、澳、法等國家也對EGS進行有計畫、有系統的研發試驗工作。這些資訊顯示一個訊息,深層地熱理論上是具有巨量的發電能力,但如何將地熱能量從深層岩盤中汲取出來發電,是深層地熱發電能否成功的關鍵,目前的可能技術是增強型地熱系統(EGS)技術,全球科技先進國家正以10~20年時程尺度的研發計畫進行相關的地質、地球化學、地球物理、鑽探技術、地震地溫監測技術,地熱模擬技術等領域的研發工作。

最近2年,有一些大專院校的老師、廠商、國外的開發掮客、民間研究機構、民意代表及特定立場的社團持續在操作深層地熱發電這個主題,散播已有商業化成熟技術可以運用,馬上可以建置深層地熱發電廠這種訊息,倒也唬倒一些地方政府的主事者,煞有其事地配合這些團體進行相關工作。在持這種馬上可以建置深層地熱發電廠的論者和美國、瑞士及歐日等有周延研發計畫的國家二者之間,我想我會選擇相信後者。

目前階段,深層地熱發電是具有明確風險而還無法系統掌握的不成熟技術,臺灣已於2014年起透過第二期能源國家型科技計畫(NEPⅡ)的地熱分項委託相關學術機構進行相關研究,雖然其目標要在5年內(即2019年)建置一座10MWe的深層地熱示範廠,這進程比歐美日等國都要先進、厲害,但最起碼這是有計畫、有風險控管機制的進程。最怕的是把深層地熱發電造神化,結合國際掮客把臺灣當成白老鼠,用從無實績的所謂專利技術把臺灣土地人民曝露於未知而無法預測的傷害風險中。

對於地熱發電,請簡單區別有淺層地熱發電(利用自然儲集層)和深層地熱發電(人工創造儲集層)二類。常有人高舉菲律賓發展地熱的情況質疑臺灣政府的努力,但這些提出質疑的人沒告訴大家的事實是,菲律賓的地熱發電是淺層地熱發電,而且大部份是汲取蒸汽而非熱水發電。大家看看臺灣的地熱區,有幾個是有冒蒸汽的?冒溫泉水的倒是比比皆是。這表示二國的地熱條件是不一樣的,要張冠李戴嗎?而質疑政府的這些人,舉菲律賓例子回頭要政府發展深層地熱,更是指鹿為馬,別有居心了!

近日新北市政府與工研院合作在金山四磺子坪進行的BOT前置計畫即是淺層地熱發電,是利用自然儲集層的熱流體發電的地熱發電計畫。

有關深層地熱發電的風險,下回分解。

【延伸閱讀】

《笑談再生能源~淺層地熱發電》http://blog.xuite.net/huasan.chen/energy/315783922

《第二期能源國家型科技計畫》http://homepage.ntu.edu.tw/~nstpenergy2/index.html

 

本文同步發表於 http://blog.xuite.net/huasan.chen/energy/318522155

 

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好奇寶寶

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Huasan

我們都在2007年加入公民新聞.但您比我認真,已多有報導問世,關注社會公義,環境為主軸,我常閱讀大作,令人佩服.我想您才是代表真正熱愛這片土地的人.非當今社會上充斥的搞運動,搏版面,圖名利(如柳X瑋..)之流者可比.奈何北市民選了一個自負又無能的市長,選前一個樣,是虛有其表,靠操縱網路媒體美化,選後一個樣,是原形畢露,還是要靠操縱網路媒體執政,半年來,台北市在空轉,市政府已成為try and error的實驗場,當政的技術官僚比前朝更自負,更驕恣,看看林X民的口氣,只要我想做,我就要幹到底.這是一種知識份子的傲慢.其他官僚也是一丘之貉.北市民自求多福.天佑...支持您對好事的堅持...加油.

好奇寶寶

好專業的報導喔!佩服佩服!

2

加入時間: 2007.07.30

Huasan

加入時間: 2007.07.30
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