碳地質封存技術介紹(5):地震誘發評估

 
2017/09/12 邱詠程 | 國立成功大學資源工程學系
地震報告(圖片來源:中央氣象局)
  • 地震報告(圖片來源:中央氣象局)
 

國際能源總署(IEA)估計在2050年,二氧化碳捕獲與封存技術(Carbon Capture and Storage, 簡稱為CCS)有機會達到全球百分之十九二氧化碳減量之貢獻;因此CCS技術是能夠有效的減少大氣中的溫室氣體。目前,在全世界已有數個商業運轉的二氧化碳地質封存實例,使用碳封存除了可以減緩溫室效應,也能夠注入二氧化碳來進行石油增產(Enhanced Oil Recovery, EOR)。2013年6月的報導指出,台電與中油計劃要在彰濱工業區,以及苗栗的永和山進行二氧化碳封存,此報導一出就造成轟動,也造成當地居民的恐慌。究竟碳封存的安全性是否有疑慮呢?

 

二氧化碳灌注引發地震之評估方法

 

若想要評估二氧化碳的灌注的安全性,其首要考量的部份是灌注的壓力,是否會導致岩層的錯動或是形變,再利用岩層的變動來評估地震的規模與其風險,進一步也能夠評估二氧化碳是否有洩漏的可能。目前評估的方法都還在發展當中,以現有的理論基礎所發展出的評估方式有許多種,例如:美國國家科學研究委員會(National Research Council, NRC)以莫爾庫倫破壞準則作為理論基礎,所發展出的評估法則,以及美國能源部之風險評估團隊(National Risk Assessment Partnership, NRAP)所發展出的評估模式。NRC的分析方法主要可分為,危害分析以及風險分析兩項;然而,NRAP的分析方式,則是考量地震作用的機制,發展出三種不同的風險分析模組。

 

墨爾庫倫破壞準則

 

危害分析是利用墨爾庫倫破壞準則,作為分析的出發點,若是灌注二氧化碳的過程中應力增加,使其碰觸破壞包絡線的機率增加;若是在灌注的過程中,應力分析所顯示的結果是沒有碰到包絡線的,就表示不會產生滑移與破壞,進一步可以推論灌注的過程,是不會引發地震的。然而風險評估則是將所需評估的項目方式、技術、範圍、深度等加以說明,並利用紅綠燈的概念,將評估的風險作分級。透過蒙地卡羅法,先隨機抽樣的方式進行推算,並決定不同變數的權重分配,如此一來就能考量不同參數的影響性,進一步評估灌注引發地震的機率。

 

雖然二氧化碳的大規模注入,可能有引起微震的機會,但是目前在國際上的大型碳封存計畫上,並沒有出現大規模的地震,只有加拿大與北非這兩地的精密儀器,有監測到人體無法感知的微振動。因此,若因為擔心碳封存可能引發的大地震,而對該技術卻步,可能使全球暖化加遽。此外,在二氧化碳封存的技術中,我們可以利用地震評估的方式,在這個技術的生命周期中做運用,例如:在場址的選定、場址的設計、場址的興建、灌注工程等,在這些面向上,都可以做地震誘發評估,如此一來可以有更精密的風險評估。

碳封存是適合的減碳方式,但我們都無法百分之百確定CCS技術是否安全,唯有透過事前審慎評估場址的選擇,以及事後嚴密的監控,才能使此方法更為安全。

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

 

審校:沈建豪

 
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