【零碳世代】地心溫度能發電 地熱能是新希望或假目標?

撰文/王海咪(經典雜誌撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌資深攝影)

裊白煙從山谷冒出,空氣裡摻著硫磺的味道,天空飄起雨,眼前幾個做工的人沒閒下來,繼續埋首焊接工事,位於金山硫磺子坪的地熱示範區,工程已經進入最後階段,預計五月開始試運轉。

他們踩在腳底下的,是被譽為最穩定再生能源的地熱能,雖然硫磺子坪示範區目前只規畫一.五MW(千瓩)的裝置容量,但之後附近的子坪將設置五.五MW的容量,現已經開始探勘鑽井,預計年底動工、明年商轉。

極具潛力的地下綠金

地熱發電的能量來自地球內部的熔岩,可供開發利用的地熱,一般發生在地殼破裂處,亦即板塊構造邊緣,所以,位於環太平洋地震帶的台灣,富饒地熱資源,發電潛能高達三十三.六GW(百萬瓩),相當於約十二座核四廠的發電量。目前,台灣總共發現二十七個地熱潛能區,大多分布於宜蘭、花蓮、台東、北部大屯山等板塊接觸帶,台灣豐富的地熱能,更吸引遠自瑞典的能源開發團隊來台投資。

台灣地熱的潛力,被微軟創辦人比爾.蓋茲相中,他二○一六年設立「突破能源風險投資基金」,其中投資的瑞典地熱開發公司倍速羅得在台灣和日本設立開發據點。台灣倍速羅得董事長黃天德分析,台灣發展地熱有三大優勢:穩定的經濟環境、政府推動再生能源的清楚目標、足夠的地熱資源,倍速羅得二○一九年選定花蓮紅葉村作為開發據點,整體在台投資超過四.五億台幣。

太陽光電需要晴朗的天氣、風電需要適合的風速才能發電,大多再生能源都得靠天吃飯,供電不穩定,就算裝置容量達到目標,真正一天平均能夠發電的時間可能不到五成,這也是多數再生能源為人詬病的主因之一。此時,二十四小時穩定供電、不受天氣影響的地熱更顯關鍵,它解決了過去再生能源供電不穩的問題,能扮演基載電力的角色。

地震帶國家的特有能源

地熱發電相對穩定,幾乎不受氣候、天災影響,結元能源開發總經理林伯修舉例,「日本發生三一一地震後,所有發電廠都停擺了,要數天到數月才能恢復,但地熱在地震幾個小時後就恢復供電。之後,日本發現地熱是一個救命、保本的特殊能源,更重視地熱發展。」日本預計二○三○年達成地熱發電一.四至一.五五GW的目標,約為現有容量的三倍。

國際上,放眼環太平洋地震帶上的國家,都沒放過這塊地下綠金。根據地熱資訊調查研究單位Think GeoEnergy的報告顯示,二○二二年全球地熱發電容量達十六.一GW,美國的裝置容量有三.八GW、印尼有二.四GW、菲律賓有一.九GW,預計到二○三○年,全球地熱開發容量將成長25%。

全台第一座商轉的清水地熱發電廠

鏡頭拉回台灣,位於宜蘭大同鄉的清水地熱公園,是目前全台唯一商轉的地熱發電廠。清水地熱公園由結元能源與台汽電以BOT加ROT案(BOT指民間機構投資新建並營運,營運期屆滿後,移轉給政府;ROT則指民間機構投資增建、改建或修建政府現有建設並營運,營期屆滿後,歸還給政府)共同開發,二○二一年十一月正式商轉,裝置容量四.二MW,每小時約能發電三千度,相當於一萬個家戶的使用電量。

林伯修稱自己是「鑽井的人」,他承襲父業,從小就跟著家裡做地下水工程,二十年前才開始投入地熱研究,替政府、學術單位做地熱相關的調查,開始累積資源和經歷,他說,「井鑽多了,對地熱的領悟力比別人快得多,前面已經有基礎了,比較容易切入,我就是這樣慢慢開始做地熱的。」

林伯修對地底世界很有興趣,熱源在腳底下,鑽井就像找出連接的道路,讓熱源能通往地表,他比喻,「路有分高速公路和一般產業道路,要找到效率高的高速公路在哪裡,不能只是瞎猜,不是看到冒煙了就開始挖,要透過長期投入調查、探勘,去了解地下世界。」

事實上,林伯修不是第一個開發清水地熱的業者,早在一九八一年,台電就曾在此地建置三MW的地熱發電廠,台灣躋身全球第十四個成功以地熱發電的國家,不料運轉十年後,因生產井結垢阻塞,發電量掉到只剩原本的一成,當時因技術限制,以為地底的熱源不足,最後以關廠告終。自此台灣地熱發展停擺二十年,直到二○一六年,宜蘭縣府重新在舊地進行招商,地熱發電才又燃起了一絲希望。

「從清水跌倒,從清水站起來。」聽來陳腔濫調,但林伯修所言不假,舊電廠的失敗,讓政府官員一度對發展地熱卻步,執拗的林伯修卻相信,「人類沒有偉大到能夠改變地底的環境。台灣溫泉區幾萬年前的分布就長這樣了,從來沒聽過溫泉區沒熱水,那地熱怎麼會沒有熱源?都只是管理上的問題。」清水舊廠抽出來的水沒有回注、井結垢了也沒有更新,才造成發電效率驟降。

現在,林伯修與團隊解決過去管理上的問題,從海外引進最新設備。清水地熱公園內,四根直徑約二十公分的生產井,暌違二十年,再度撐出台灣的地熱夢。

而他並沒有以此滿足,除了清水地熱公園外,林伯修還要挑戰開發難度更高的大屯火山群。雖然火山地區熱源充沛,但火山環境的地下流體極具酸性,設備和生產井容易被酸蝕,很快就報銷,過去政府在大屯山的案場開發一直交不出成績單。

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全球十大地熱能發展國家與裝置容量統計 ↑ 二○二二年全球十大地熱能發展國家與裝置容量統計。(資料來源:Think GeoEnergy)

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地熱能的發電原理

地熱系統由生產井及回注井組成,井深五百公尺至五千公尺不等。目前,全球九成以上的地熱發電皆採用普遍型地熱系統(CGS),國際上發展已逾五十年。加強型地熱系統(EGS)則用以解決孔隙率與滲透率不佳的問題,若岩體沒有儲存足夠能直接利用的水源,EGS創造人工裂隙,改善地層連通性,通常用於三千公尺以上的深鑽井。

地熱能的發電原理 ↑ 地熱能的發電原理。(繪圖/劉邦志)

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金山硫磺子坪示範區 ↑ 開發面積約兩萬平方公尺的金山硫磺子坪示範區仍在興建中,預計五月商轉,四個斗大的散熱風扇已經準備就緒。
冰島西南部的藍湖溫泉 ↑ 全球瘋地熱,藍湖溫泉位在冰島西南部的雷克雅內斯半島,以熔岩和豐富的地熱活動著稱。(攝影/安培淂)
金山子坪探勘地熱 ↑ 台大地質系探勘人員在金山子坪探勘地熱。(圖片/宋聖榮)
清水地熱園區 ↑ 清水地熱園區地熱電廠的工程師正在檢驗管線壓力是否正常。此處除了有地熱電廠外,也做溫泉觀光,每年吸引超過八十萬人次。
台東紅葉谷綠能觀光園區 ↑ 台泥與中油也正在進行地熱探勘工作,在台東紅葉村打造紅葉谷綠能觀光園區,預計未來將建置一MW的地熱發電廠。

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1則 留言

  1. 2023 年 06 月 06 日

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