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新政府上台后,未来 5 年台湾地热能源的蓬勃发展契机

来源:国际环球 2020-07-13 06:27:09
新政府上台后,未来 5 年台湾地热能源的蓬勃发展契机

2016 年总统大选结束后我们看到各方面有不少改变,像是台电对再生能源的投资及未来能源需求评估也终于面对现实。对于再生能源产业来说,风向球很明显已经变了。环顾全球,肯亚、土耳其、纽西兰、冰岛、墨西哥、印尼、菲律宾都已经将地热做为主要基载能源,邻近的日本正积极推动节能及地热发电以取代核电的缺口,国际上的人才技术交流,促使过去 5 年是地热成长最快的 5 年。

然而过去台湾的地热发电规划只有目标及研究,缺乏可行策略及关键技术,从 2003 年试图重新发展至现今,还未接上电网供应一度电,相较德国过去 7 年已经慢慢开发出 27.5Mwe(BERTANI, 2015),台湾还需要努力。这篇文章将综合笔者近期与多位专家的交流,提出台湾 5 年内即可达到 600Mwe 地热发电的必要条件。

2050 解决方案达成 100% 再生能源目标

巴黎气候高峰会(COP21)可以看到各国设计的政策工具,诉求于大幅度减少产业对于传统能源的倚赖,而实际上连工业大国德国及第三世界国家都大幅度达成预定目标,并且帮助能源结构转型,创造更多工作机会。这些再生能源的好处是过去在京都议定书时期还无法实际感受到的,也直接促进各国参与的意愿。但少有人注意到 COP21 期间史丹佛大学发表的《解决方案计画》(The Solution Project),这个计画的目标是协助各国制订 2050 年达到 100% 的可行策略,总共分析了 139 个「国家」,是的,名为 Chinese Taipei 的(中华民国)台湾也在其中。100% 再生能源的台湾,每年可省下外购燃料的 1.5 兆台币,表示至少创造1.5 兆以上的再生能源市场,而且中小企业可以雨露均霑,而非国营事业或转投资子公司独佔。

新政府上台后,未来 5 年台湾地热能源的蓬勃发展契机 《解决方案计画》关于台湾在 2050 年 100% 再生能源的推估情况。

在《解决方案计画》中,台湾达到 100% 再生能源的情境目标,其中 38% 的离岸风电、27.2% 的地热发电(装置容量约 30.3Gwe,均化成本为每度电 0.106 美元)、26.6% 太阳能电厂,其他种类的再生能源比率各约在 3% 以下。换言之,这 3 项再生能源是「国家发展基金」、「石油基金」及科技部「国家能源计画」需要积极投入产学合作的新能源产业,目前这 3 项再生能源在台湾的现况是:专业人才培育不足、需要大量倚靠国外先进技术,如同 1980 年代政府主导工研院(ITRI)培植半导体产业,引进超大型积体电路(VLSI)技术及建立科学园区配套法规,而造就台湾的 IC 产业根基。唯一的差别在于,再生能源是扭转温室气体排放的「生机」。

新政府上台后,未来 5 年台湾地热能源的蓬勃发展契机 德国最先进的自动化钻井机,用于科学钻井、石油钻井、地热钻井等用途。民进党的 2025 年地热发电量的是 600Mwe

检视 2025 年地热发电 600Mwe 的目标,对于目前主流的地热发电技术来说,并没有太多困难。全世界地热生产井平均的单井发电量是 6.8Mwe,单一生产井发电量最大可达 52Mwe,但台湾仍缺乏关键的地热高温钻井技术,根据工研院过去的研究报告(李清瑞等,2002),生产层在发生矿物质结垢问题之前就已经被钻井泥浆严重阻塞,导致清水地热初期的生产井产能只有世界平均值的六十分之一。

此外,德国的地热井至少深达 4,000~5,000 公尺,是全世界最深的地热井,但他们也开发出最先进的自动化钻井机(Terra Invader),将原先 12 名专业钻工的人力配置缩减至 4 名专业工程师操作钻井机,大幅降低工安风险及成本。

国际地热钻井专业团队会根据 NZS:2403 的标準设计施工地热生产井,目前业界标準 2,500 公尺生产井的合理作业期程是 32 天,2015 年初印尼 Chevron 团队的新纪录则是 20 天,大幅降低地热发电的开发成本。希望这些资讯有助于经济部及科技部修正对地热发电的误解,并合理规划未来能源架构。

新政府上台后,未来 5 年台湾地热能源的蓬勃发展契机 由世界银行集团(World Bank Group)赞助出版的地热手册(Geothermal Handbook)引述  Stefanssson(2002)统计全世界地热生产井的发电产能分布表。

目前科技部对于 2016 年地热发电目标是 1Mwe ,但目前耗费数亿元只完成初步地质勘探及发电机组研究,缺乏整体电厂规划及「产学合作」团队,实不易达到原先目标;而 2011 年时经济部原先的目标是 2012 年于清水地热区设置 1MW 示範电厂,长期开发大屯火山区地热能,并于 2025 年开始开发深层地热(能源报导,2011), 2030 年达到 200Mwe 的目标,仅佔再生能源装置容量的 1.8% ,而民进党政府预计要提前 5 年完成 3 倍的装置容量;若要达到 2050 年 100% 再生能源的目标, 2025 年要进入技术成熟期,每年发展目标提高 18 倍。以技术密集度高的产业特色来看,这样的发展速率可行性极高,但是需要哪些基本条件?

地热发电产业需要不同专业领域互相配合,大部分是进行探勘调查及实验室工作,以建立更精準的地热概念模型,唯一具有生产效益的步骤是钻井,因此从地热生产井所需的完井时程可以推估建置发电容量的速率。以一组专业团队每年 10 口生产井估算,装置容量的极大值仅 68Mwe,9 年内达到 600Mwe 目标的必要条件是培植 2 组以上的专业钻井团队。若要达到 2050 年 30.3Gwe 的理想值,则需要 13 组不同专业领域的团队,部分可委託国外专业团队协助,目前肯亚的情况即是国外团队扶植当地团队一同发展技术及开发地热,得到北欧发展基金(Nordic Development Fund)、世界银行组织的大力协助。全力发展专业团队是断绝仰赖「骯髒能源」的必要途径。

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