名家論
Loading
名家論
2016.08.02 地質礦物
臺灣地熱能源 開發展望與困境/宋聖榮
分享至: 
2016.08.02 地質礦物
臺灣地熱能源 開發展望與困境/宋聖榮
分享至: 
作者:宋聖榮/國立台灣大學地質科學系 教授
縮小字級 放大字級

地熱是一種乾淨、不受天候影響、運轉率高、地表使用面積小且可作為基載電力的能源,因此近年來繼再生能源的風力、太陽光電之後,受到國際間更多的重視。目前,世界上使用的大都是傳統淺層的地熱能,但蘊藏於更深部地層(3,000-10,000公尺)之熱能更是龐大,且較不受地域限制。


EGS(增強型地熱發電系統Enhanced Geothermal System)技術開發雖已將近30年,但目前碰到的瓶頸為誘發地震和注水回收率低的問題。針對上述兩個EGS所面對的難題,美國能源部地熱技術辦公室於2014年提出『地熱能源研究新領域實驗室』(Frontier Observatory for research in Geothermal Energy,FORGE),整合所有的地質、地球物理、地球化學、水文地質和工程等技術,發展高溫水平鑽井和小規模注水液裂工程,希望克服開發EGS誘發地震和注水回收率低的問題,使美國的地熱發電規模達100 GW(十億瓦)以上,供給美國一億個家庭的電源使用。幾乎同一時間,瑞士Basel-EGS計畫也於2015年提出相似的概念,高溫水平鑽井和小規模注水液裂和密迴路灌水取熱計畫,加速EGS的發展。


臺灣位處環太平洋構造帶,火山活動與板塊擠壓造成國內蘊藏豐富的地熱資源。根據1980年以前的探勘及普查資料估算,全島淺層地熱預計有近730 MW(百萬瓦)發電潛能。相對於傳統淺層地熱能的利用,蘊藏於深部地層的熱能更是龐大。國科會(科技部的前身)利用過去地溫資料和最近發表的二氧化矽地表熱流量,經過學理推估,計算出台灣四個區域:大屯火山群、宜蘭地區、廬山地區和花東地區,高度在1,000公尺之下、地下4,000公尺以內的區域內,地熱發電蘊藏量可高達33.6 GW。工研院綠能所依據不同的資料估算出地熱深層地熱蘊藏量約為31.5GW。但從估算到實際開發其實還有許多困難需要克服,過去所做的地熱探勘屬於大規模且粗略的調查,若要實際落實地熱發電,則需要更多、更精細的調查,並做開發成本評估和評選出最經濟的地點,才能有所成。


目前,台灣三座運轉中的核電廠已老舊,將陸續於未來十年關閉(核一廠預定於2018-2019;核二廠預定於2021-2023;核三廠預定於2024-2025)。而三座核電廠的發電量約佔台灣總發電量的18.61%,未來如何尋求乾淨、穩定的發電種類以補電源缺口,是政府不得不面臨的問題。以下是筆者對於台灣地熱的了解和現況所提出的淺見供參考及討論。可分為近程(少於5年)和中長程(多於5年)的地熱發展。


【近程地熱發展 ( 5年以內)】


‧發展原民部落地熱產業


溫泉是地熱在地表的徵兆,也是地熱探勘重要的選擇標的,台灣中央山脈和雪山山脈鄰近原住民部落有豐富的溫泉資源。溫泉不僅可用於泡湯,高溫的溫泉還可用於小型地熱電廠發電以供應小區域用電,可穩定供給山區或偏遠地區的用電。一般而言,偏遠山區為輸電網絡的末端,常是風災斷電的首要地區,若能設立自給自足的發電廠,不僅可減少風災斷電的不便和搶修的危險性外,還可節省長距離輸電的能源耗損。另外,小型地熱發電的溫泉溫度常為100℃或以上,此溫度發電後的尾水還有50℃以上,不僅可作為泡湯的溫泉觀光,還可用於魚類或鱉的養殖和溫泉蔬菜的種植等,發展溫泉相關產業。


‧淺層地熱區電廠開發(<10 MW)


1960~1970年代,台灣在聯合國的資助下,進行廣泛的地熱地質調查和全島淺層地熱的評估,估計地熱發電潛能約有730MW,如能開發利用,不僅可減少對傳統化石能源的依賴和減少碳排放量,更有益於我國能源應用的多元化與自主性。建議短期內,在已調查過的區域開發建造10MW以下的地熱電廠。


‧深層地熱(EGS)潛能調查


台灣有豐富的深層地熱,但發展EGS技術的資源有限,故建議在EGS大規模地熱電廠開發技術還未成熟之際,著重於台灣地區深層地熱蘊藏量和廠址地下地質的精確調查,以因應一旦國際間EGS技術成熟之際,可立即投入開發地熱能發電供國內使用。地質法中規定主管機關經濟部中央地質調查所,需對於國土內的地質和資源從事詳細的調查,且每五年需重新檢討,因此,建議中央地質調查所應積極投入調查。


‧制冷減低熱島效應–台北


都市環境由於綠地不足、地表不透水化、人工發散熱大、地表高蓄熱化,使都市有如一座發熱的島嶼,稱為都市的「熱島效應」。依據中研院環變中心的研究分析,台北自1960年以後,每年出現36度以上極端高溫天氣逐年增加,這種現象並非受到全球暖化影響,而是跟都市熱島效應有關。若能採用地基型熱泵制冷以減低台北市的熱島效應,還能節省能源和降低夏季用電高峰。在地底下一定的深度,尋找溫度介於18-20℃的恆溫層,然後建造制冷的冷卻系統把地表上的熱能,藉由地下水帶走以降低市區的溫度。


【中長程地熱發展 ( 5年以後)】


‧擴大淺層地熱電廠規模 (> 10 MW)


近程地熱發展中,期盼淺層地熱區能在5年內有小於10 MW電廠開發出來,至2020年最少有100 MW的地熱裝置容量建造並發電。對於中長程地熱發展在淺層地熱區的建議,則是擴大地熱發電的規模,開發大於10 MW的電廠,至2025年最少有150 MW、2030年最少有200 MW的地熱裝置容量建造並發電,甚至超過目前能源局的規劃目標。


‧深層地熱電廠的建造


近程地熱發展中,是委由經濟部中央地質調查所從事台灣地區深層地熱蘊藏量和廠址地質的精確調查。對於中長程地熱發展在深層地熱區的建議,是開始建造EGS的地熱電廠,規模由小至大,且發展地熱深鑽和高溫水平鑽探能力、大規模液水裂技術的建立、以及國外交流並引進技術,期盼至2050年以後,台灣的地熱電廠有2,000 MW以上的地熱裝置容量建造並發電,發展如紐西蘭所提的的New Zealand Geopower 10,000MW,而提出Taiwan Geopower 2,000MW地熱裝置容量建造並發電。


【台灣面臨的困境】


台灣雖有豐富的地熱資源,且曾列為全世界第十四個設立地熱發電廠的國家,但因種種因素以至於截至目前為止並未有任何的商業地熱電廠的建造與運轉。依筆者的觀察與了解,主要的困境在於政策與法令問題。


‧政府的獎勵措施不足


地熱開發投資的風險極高,尤其是在初期階段,觀察目前地熱開發使用較高的國家,像是菲律賓、印尼和日本等,都在初期採獎勵和立法保障的措施。例如,日本在2011年東北大地震和海嘯引發福島核事故後,大量的獎勵開發地熱發電,其作法包括補助地熱業者50%的探勘鑽井費用;100%補助私人地熱發電廠,舉辦各種公共說明會以促成地熱電廠的建造;大量投資R&D在EGS的探勘與技術發展費用;實施躉購費率(Feed-in Tariff, FIT)高價收購地熱電廠所發的電,如電廠規模大於15 MW每度電價為 27.3 日圓(相當於台幣8元)且保證收購15年;如電廠規模小於15 MW每度電價為 42 日圓(相當於台幣12.3元)且保證收購15年等。另外,也修改相關法令,可在國家公園內從事地熱探勘和建造電廠。


台灣,對於再生能源的獎勵,也採取躉購費率(FIT)保障收購電價,目前(105 年)地熱發電的FIT是一度4.9428元、獎勵20年。此一制度已實施多年,但截至目前為止還未有任何地熱電廠的建造,顯示FIT價錢對於在台灣的地熱發電市場無任何的誘因,應大幅提高地熱發電的費率,以獎勵有興趣的業者投入,讓地熱電廠能快速的在台灣落地生根,等到市場成熟後再回歸正常的費率。另外,政府也要大幅的投資地熱探勘和鑽井,以降低業者在初期投資的風險,然後用稅收以回補所投入的資金。


‧法令問題


地熱資源大都分布在較偏遠的山區,發完電後需有完善的電網供併聯輸出。但併聯的成本高對再生能源業者擔當大。故須由政府建造完善的電網,使之對小型再生能源業者有合理的併聯系統。


因地熱資源大都分布於山區等原住民保留區,或是森林保育區的土地。故應修改相關土地使用規範,允許地熱業者進入上述土地管制區域從事開發。另外也需學習日本的做法,檢討國家公園相關規定,允許地熱業者進入國家公園內開發地熱。


地熱開發利用是取深層高溫的地熱水,對淺層地下水的影響幾乎可忽略,且對周遭環境的影響也小,尤其小規模的開發行為。因此,建議環保署應快速建立相關地熱開發的環評程序,或是在地熱豐富的區域劃設地熱園區並進行政策環評,讓業者有遵循的依據。另外,因小規模地熱電廠對環境的衝擊相當小、且是屬於乾淨無污染的再生能源,可考慮類似電業法中對於水力發電在20 MW內不用環評,建議地熱電廠為5 MW也能比照辦理。

 


(本文內容為作者個人觀點,不代表本部立場)
 

facebook ig line youtube
top