臺灣到處有溫泉,為什麼地熱發電「落後」菲律賓30年?

臺灣到處有溫泉,為什麼地熱發電「落後」菲律賓30年?
Photo credit:Public domain
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臺灣曾經是世界第14個利用地熱發電的國家,也擁有大約24座核電場能量的地熱潛能,天時地利具備,為什麼,臺灣的地熱發電仍然落後國際20多年?

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(綜合整理)

10月20日,由民間環保人士高成炎自籌資金開發的「宜蘭利澤地熱發電廠」終於通過環評。通過前,環評小組小組已經針對地熱電廠可能引發的環境問題把關,本文只著重討論,為何在地熱潛力無窮的臺灣,地熱發電竟如此困難重重。

提到地熱發電,大家或許會想到再生能源供電率高達70%的冰島,但其實臺灣位處太平洋火環帶,從北到南到處都是溫泉,應該有很充足的地熱發電資源,然而,打開臺電網站,目前供應臺灣電力的再生能源只有光電、風力、水力三種,地熱完全不在考慮之列。

臺灣地熱潛能=24座核四

關於地熱究竟怎麼發電,環境資訊中心自引臺大地質系教授陳文山的說法:簡單來說,地熱發電的原理,大致是將水透過地熱加熱後,產生蒸汽,再讓蒸汽推動渦輪機旋轉發電。而溫泉就是由地熱加熱過後自然湧出地表的地下水。

根據臺大地質系教授宋聖榮估計,若將新北大屯火山群、宜蘭清水、土場、南投廬山、花蓮瑞穗、臺東霧鹿、金峰、金崙、高雄寶來、嘉義中崙、臺南關仔嶺等溫泉勝地的地熱發電潛能加總起來,臺灣擁有至少33,640MW(百萬瓦)的地熱資源,約等於24座核四廠的發電量。

海大應用地球科學所博士班王守誠表示,科技部能源主軸計畫曾針對臺灣地熱潛能進行探勘調查,臺灣地熱4大潛力區域:宜蘭平原、大屯火山群、花東地熱區、廬山地熱區就擁有159,600MW的地熱發電潛能,若與美國556,900MW的地熱發電潛能相比,面積不到美國百分之一的臺灣,地熱潛力卻可達到美國的28.6%,地熱資源可以說非常豐富。

王守誠也指出,巴黎氣候高峰會期間,史丹佛大學發表的《解決方案計畫》(The Solution Project)中,以2025年達到100%綠色能源為目標,分析了臺灣的資源,並提供可行的建議(計畫中以「中華臺北Chinese Taipei」稱呼臺灣)。

計畫中,臺灣在9年後達到100%再生能源的情境,包含38%的離岸風電、27.2%的地熱發電、26.6%太陽能電廠,其他種類的再生能源比率各約在3%以下。顯然,地熱、風力和光電種能源是未來臺灣需要積極開發的。

100%地熱
資料來源: 史丹佛大學《解決方案計畫》
圖表製作:關鍵評論網 Nelly Wu
曇花一現的宜蘭清水地熱發電廠

其實,1970年代石油危機時,臺灣曾在國際地熱發展上遙遙領先,早在1981年,政府就在宜蘭清水設置了全臺第一座地熱電廠,使臺灣成為全世界第14個地熱發電國。

大紀元報導,宜蘭清水地熱發電場,當時功率雖高達每小時2MW,但經過12年的運轉,一直無法突破地熱發電瓶頸,發電量持續下降,甚至低到每小時0.18MW,清水地熱發電廠最終在1993年停止運作,轉移給宜蘭縣政府。目前清水地熱發電廠被規劃成地熱休閒遊憩區與地熱發電小型示範區。

公視報導,由於宜蘭清水地熱電廠使用的是傳統的「閃發式發電系統」,只有蒸汽熱能能被充分利用,80%熱水的熱能全都排放浪費掉。此外,遲遲無法解決「酸性腐蝕」及「管路結垢」的技術問題,更是直接導致清水電廠發電量下降、停止運轉的主要原因。

著重核能,臺灣地熱發展原地踏步30年

而在宜蘭清水地熱發電廠停止運轉後,臺灣的能源重心便轉向核能。1970年代,臺灣的核能發電比率明顯增加,之後一直維持在臺灣總發電量的15%-20%。

王守誠提到,地熱相關技術及人才自此出現斷層,難以重起爐灶。而與臺灣差不多時間開始發展地熱發電的菲律賓在1990年停用核能後,持續精進地熱發電技術,不僅降低整體電力成本,目前甚至躍升為世界第2大地熱發電國,並且對智利、肯亞輸出地熱發電技術。

而在地熱發展停滯近30年後,臺灣的地熱技術及觀念都跟國際嚴重脫節,近10年兩次油價大漲雖促使宜蘭縣政府想重新啟動地熱發電,但因為缺乏技術及人才,都只有新聞而無結果。

台電歷年裝置容量
Photo credit:臺灣電力公司能源發展概況

缺乏觀念及人才,也嚴重影響地熱能源政策。雖然2003年開始,政府重新重視地熱發電的重要性,但經濟部仍由於對地熱的了解不足,誤以為2025年才有成熟的深層地熱發電技術,因此對於地熱能源的規劃遠落後於國際。

2015年的「全國能源會議」上,經濟部提出地熱面臨的問題是「新型態『增強型地熱系統』(EGS)技術尚未成熟,實際可開發量仍需視其技術成熟度而定」。

事實上,國際已有許多3,000公尺以上的深層地熱生產井,其中「增強型地熱系統」(EGS)更早在2010年便被法國、德國採用,而業界標準工作時間為35~45天完成,每口井平均可以供應6.8MW的電力。

環境資訊中心報導,在今年10月20日剛通過的宜蘭利澤地熱電廠環境評估會議中,環評委員也因為缺乏所需知識,不敢貿然通過。

宜蘭利澤發電廠預計採用新的地熱發電技術「閉迴路熱量收集系統」(CEEG)工法,泛科學報導,CEEG工法所打造的地熱井,是同軸的內外雙管,就像在吸養樂多用的小吸管外再套一根喝珍珠奶茶的大吸管。將冷水從外管往下流到地底,加熱至數百度高溫後,再由內管返回地表,再利用返回地表的熱水蒸氣發電。

因為CEEG工法的水循環都在封閉的管線中,不像EGS系統需要把水打到地層中,也不抽取地下水,所以不會有誘發地震、結垢與用水流失的問題。

地熱CEEG
資料來源: 「利澤地熱電廠開發案」環境影響說明書
圖表製作:關鍵評論網 Nelly Wu

宜蘭利澤發電廠開發方雖然找來鑽井及地質專家詳細說明,表示技術可行且安全無虞。但因涉及專業,國內無案例,環委也無法證實開發單位的說法。

傳統電路網勒死臺灣地熱發展

雖然新型的地熱系統不會有誘發地震或地下水流失等環境問題,但國內還是存在地熱發電的限制。

目前最嚴重影響地熱發電效率的,莫過於「集中式電網」。根據高成炎的文章王守誠的專欄,2003年開始,政府重新重視地熱發電,並於2013年訂出2016年達到地熱發電1MW的目標,因此2015年,藍綠兩黨的地方政府皆端出地熱發電計畫,分別為新北市金山地熱BOT案及宜蘭縣清水地熱BOT案,能源局甚至補助金山地熱BOT案鑽一口試驗井。

許多國內能源業者均參與這兩場BOT說明會,但兩案都面臨電線容量不足導致投資難以評估的窘境。

因為臺灣的電路系統屬於傳統的「集中式電網」,電力由臺電在電廠集中生產,然後經過大電網、變電所等,配送到全臺灣的用戶家裡。所以每條電線都會有方向性,比如只能「臺電→你家」,不能「你家→臺電」;而且每條電線也都有承載電力的上限,比如通往人口稠密區的電線,可承受的電力就比較大,通往閒置用地的電線容量就很小。

而臺電在金山跟基隆原有的電路網,沒辦法承受多餘的電力,所以金山地熱若發電超過5MW,業者便要自行拉電線到基隆併網;清水地熱若超過2MW,業者也得重新拉電線到7公里外的變電所。

綠色公民行動聯盟理事長賴偉傑就說過:「各種再生能源的小型發電連結電網的問題,還是需要盡快建置智慧電網,不能再完全往集中式的去思考了。」

臺大地質教授宋聖榮也建議,除了大型發電廠,不少離島、偏遠山區地區更適合發展「小而美」的社區型地熱電廠,經過因地制宜的設計,不但減少電力傳輸的耗損、更可發展分散和自主能源,且可結合環保休閒與觀光產業,也為部落與地區創造在地就業機會。

王守誠認為,在小規模開發缺乏經濟效益,大規模開發又充滿高風險的情況下,實際上只有國際級專業團隊才有能力接手,國內缺技術、缺人才但不開放國外專業廠商競標,缺乏國際技術接軌是國內發展地熱最主要的隱憂。

2015年「世界地熱大會」上,王守誠曾遇到友邦萬那杜(Republic of Vanuatu)、厄瓜多(Republic of Ecuador)的政府官員及電力公司代表,這些國家與臺灣一樣充滿地熱資源,正積極尋找國際支援協助管理及開發,一旦完成開發,他們便可以享受無污染的能源,並在國際上交易碳權取得更多收益。

而目前世界最大的地熱專業市場──非洲肯亞──近5年便增加了392MW地熱發電容量,預計2030年要達到17,500MW的地熱發電容量,肯亞之所以可以進步神速,最主要原因便是世界銀行提供務實的獎勵制度吸引國際團隊開發地熱。

地熱大國每年發電至少500MW,他們怎麼辦到的?

根據21世紀再生能源政策網(REN 21)2015年的報告,全世界地熱發展前10名分別是美國、菲律賓、印尼、墨西哥、紐西蘭、義大利、冰島、土耳其、肯亞、日本。各國對於地熱發電皆有不同的因應之道。

地熱能源生產大國
資料來源: 21世紀再生能源政策網《2016年全球再生能源概況報告書》
圖表製作:關鍵評論網 Nelly Wu

王守誠指出,地熱發展世界第2,且與臺灣幾乎相同時間發展的菲律賓,自1990年停用核能後,便持續精進地熱發電技術,目前已有1,800MW的地熱發電容量,2011年地熱發電佔全國能源比重達14%。

而名列世界第5的紐西蘭是最早開始將先進鑽井技術用於開採地熱的國家。地熱雖然是再生能源,但需要嚴謹的專業規劃施工及法規管理才能保證其經濟效益及環境價值,因此紐西蘭訂定專法管理。

從1961年開始紐西蘭便以《地熱能源規定》管理,後續則於1991年由《資源管理法》規範地熱的環境影響要求。這些積極做法使得紐西蘭已有40%能源為再生能源,地熱發電佔全國能源的總比重也從2007年的14%增加到2014年的22%。

而2015年進步最快的土耳其,雖然與臺灣同樣處於造山帶,地質條件也跟臺灣一樣都是屬於「變質岩裂隙型」,但在地熱發展上,土耳其在2010~2015年便增加了500MW,地熱電廠一般規模約在20MW,而且政府收購的電價只有0.1美元/度,約為臺電收購電價的2/3。

土耳其成功的主因在於政府積極開放再生能源市場,因此國際地熱團隊樂於在當地培育專業人才,使得地熱發電成本大幅降低。

名列第10名的且與臺灣極為鄰近的日本,則在2012年3月將國家公園進行地熱開發的法規鬆綁,日本環境省(相當於環保署)同意在國家公園內進行低成本垂直試鑽,經產省(相當於經濟部)也透過獨立行政法人「石油天然氣金屬礦物資源機構」擔保,貸款45億日圓給福島縣及大分縣業者進行地熱發電。

而臺灣政府做了什麼?

由於地熱發電不受天候影響、可24小時穩定供電,是少數能做為基載電力的再生能源。但國內地熱發展緩慢,據經濟部能源局2014年《能源產業技術白皮書》,計畫2016-2020年擴大調查深層地熱潛能區,並完成初步評估;2021年後才開始進行深層地熱發電示範。

但目前至2025年,政府規劃之淺層地熱發電開發量只有150MW;2025年起開發利用人工熱循環之深層地熱,預估至2030年,深層地熱發電總開發量也僅50MW,規劃量顯得過少。

臺灣地熱能源規劃
資料來源: 臺灣電力公司「國家再生能源未來展望」
圖表製作:關鍵評論網 If Lin

期待有一天,臺灣的地熱能不再只拿來煮蛋、泡溫泉,更可以是我們綠電的來源。

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