台灣的短期目標是建立和發展清水、金崙等傳統地熱發電廠。圖為宜蘭清水地熱發電廠。（資料照）

呂錫民／工研院能環所前研究員

台灣超過九七％的能源需求是從國外進口，因此積極尋找可行的替代能源是目前國家重要的施政方針。地熱能是一種清潔的再生能源，平均容量因數約七四．五％。隨著最新技術的應用，建在理想場址上的地熱發電廠，容量因數可以達到九十％，從而具有基載發電的特點。

根據理論計算，地殼上層十公里的能量儲量約一．三×一○二七焦耳，以二○一二 年全球能源消耗率六×一○二○焦耳為基準，這些地熱儲量可供應全球能源使用約二．一七億年。以七十％的保守概率估計，全球技術上可開發的地熱潛力高達一二○○吉瓦（GWe）。

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根據開發類型，地熱系統可分為兩類：傳統地熱（熱液）系統和增強型地熱系統（EGS）。傳統的地熱發電系統已經開發了大約一百年；因此，發電技術已經成熟。與傳統的地熱能開發相比，EGS的優勢在於，在熱岩石中製造人工裂縫，然後向其中注入流體，以獲取更豐富的熱量。

EGS開發的主要步驟為：（一）資源勘探與評估；（二）生產／回注井的鑽探；（三）建立儲集層；（四）提取熱量的注入／生產循環；（五）電廠運行；（六）儲集層的維護。除了儲集層的建造，EGS的開發與傳統地熱系統的開發幾乎相同。然而，EGS的開發成本仍然很高。許多國家目前正在開發新技術以降低EGS投資成本。

台灣地處環太平洋構造帶，火山和板塊構造活動非常活躍。台灣傳統地熱發電潛力估計約為九八九百萬瓦（MWe），而EGS約為卅一．八GWe。有效利用EGS，可減少對傳統化石燃料的依賴，也更有利於台灣開發和應用能源的多樣性與自主性。

自一九五○年代以來，地熱發電一直在擴張。EGS具有巨大的潛力。以八五％的概率計算，到二○五○年EGS發電裝機容量將達到七十GWe。自從在Fenton Hill建立第一個EGS場址以來，EGS已經積累了大約四十年的開發經驗，至少有十八個EGS場址已經投入運營。更多商業規模的EGS發電廠將投入使用，這使得EGS開發成為地熱科學的新領域。

驗證EGS技術的可行性需要開發深層地熱儲集層。較高的初始投資成本需要整合團隊的資金和研發能力。例如，歐盟的ENGINE由卅五個研發團隊組成，其中十六個來自歐盟，三個來自歐盟以外。ENGINE的目標是在二○二○年之前將勘探成本降低廿％，鑽井成本降低廿～卅％，熱電轉換效率提高廿％，顯著提高EGS在歐洲的普及率。其在高溫井測器具研發及地熱儲集層工程誘發地震之規範可做為台灣借鏡及技術引進參考。

在美國，EGS開發按難易程度可分為三類：（一）in-field EGS，屬於傳統地熱類型，開發容易；（二）near-field EGS，與傳統地熱類似，開發難度適中；（三）典型greenfield EGS，開發難度最大。在擁有強大的研究實驗室、學術機構和私營能源技術公司聯盟的美國，能源部提供大量研究經費和高達四七～七十％的補貼，在五個地點針對三種EGS類型進行驗證和技術開發（包括：分析工具、資源勘探評估、人工儲集層開發和儲集層維護）。短中長期目標為：（一）到二○二○年，建成5座具備五年運行能力的EGS；（二）到二○三○ 年，EGS發電成本降至○．○六美元／千瓦時；（三）到二○五○年建成一百GWe的總裝機容量，並向國外輸出EGS技術。

雖然澳大利亞沒有相關的地熱產業，但政府已完成開發EGS的初步勘探，並公佈可行的GES場址，並由私營公司通過公開募股籌備開發基金。EGS地區的發電廠勘探、鑽探和開發正在進行中。此一做法可作為台灣推廣EGS的參考。

台灣的短期目標是建立和發展清水、金崙等傳統地熱發電廠，但這些地熱井的產能很差。因此，台灣應先借鑒國外in-field EGS的做法，提升生產井產能，進而降低地熱發電成本，以傳統地熱產業帶動EGS發展。同時建議建立台灣地熱勘探數據庫，作為選擇地熱開發地點的參考。其次，開發或引進人工裂縫形成和強化技術以提高地熱井產能，進而降低投資成本也是戰略重點。最後，地熱儲集層維護技術的發展將會降低每年的維護成本。

二○五○年後，全球地熱裝機將以EGS為主。美國EGS的開發將通過五個EGS場址的新勘探、儲集層建造、儲集層維護等技術，以及EGS在傳統地熱區（in-field EGS）的技術可行性，傳統地熱區附近的EGS（near-field EGS）和典型的EGS（greenfield EGS）將被驗證。希望到二○三○年EGS發電成本達到○．○六美元／千瓦時。美國的EGS裝機容量預計到二○五○ 年將達到一百GWe。

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