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國際間地熱發展現況(四):冰島地熱能開發及相關產業發展
冰島位於北大西洋,中洋脊貫穿全區,火山活動旺盛,地熱資源豐富。冰島為百分之百以再生能源發電的國家,電力供應主要依靠水力、地熱及風力發電,其中地熱發電佔26.6%,地熱發電除了提供冰島連價且穩定的電力,更是與觀光、農業、民生做結合,融入產業之中幫助冰島的經濟發展。2016年冰島開始IDDP-2的深層地熱鑽井計畫,希望在深層地層中(深度超過三公里以上)找到高溫熱源,使水能夠達到超臨界態(超過攝氏374度),用以發電來提高發電量、降低發電成本。地熱資源的發展提供冰島穩定且廉價的電力,也帶動冰島資訊產業發展,在未來冰島也將成為再生能源輸出大國。
 
 

冰島Svartsengi地熱電廠露天人造地熱溫泉-藍湖 (來源:ICELAND’S BLUE LAGOON – GEOTHERMAL PLEASURE IN AN ICED FRAME - Thinking Nomads)
▲冰島Svartsengi地熱電廠露天人造地熱溫泉-藍湖 (來源:ICELAND’S BLUE LAGOON – GEOTHERMAL PLEASURE IN AN ICED FRAME - Thinking Nomads)

 

冰島,作落於北大西洋英國與格陵蘭之間,地處高緯,大部分區域屬於海洋性的溫帶氣候,夏季涼爽同時冬季也並不低溫。冰島的形成是大約在兩千四百萬年前,因北大西洋的中洋脊火山爆發而浮出海平面,由於位處中洋脊之上,冰島的火山活動十分旺盛,大大小小共兩百餘座活火山,沿著中洋脊形成一個由北到南貫穿冰島火山活動帶。火山的存在同時也為冰島提供了許多的地熱資源,火山岩漿所帶來的極高的地溫梯度,使得在地下一千公尺深的地層就能發現攝氏兩百多度的高溫,十分適合地熱資源開採,此外冰島境內也發現了不下六百處的自然溫泉,可供民生以及觀光所用。

 

地熱資源多元運用,創造電廠附加價值

 

冰島現行的地熱發電裝置容量共有665MWe,排名世界第八,年發電量約為五十億度,可以提供台灣一百三十五萬戶家庭一年的用電,佔冰島總發電量的26.6%,同時高達0.9的容量因素(可以視為發電的穩定性),使地熱發電成功成為冰島的基載電力。除此之外,冰島的地熱電廠還能將發電後的溫水送入家庭,代替煤氣提供溫暖來滿足民生使用,減少化石燃料的使用。近年來,除了提供電力和溫暖,地熱發電廠也投入了觀光產業的一環之中,位於冰島首都雷克雅維克(Reykjavik)東南方的Svartsengi地熱電廠便創造出了不菲的商機。Svartsengi地熱電廠建於1976年,在1999擴建後擁有約76MWe的地熱發電裝置容量,特別的是電廠將發電後排出的地下熱水匯聚成美麗的露天人造地熱溫泉-藍湖(Blue Lagoon),由於鄰近機場,火山礦物養顏、美容、放鬆身心的特殊療效,藍湖每年可以吸引近百萬遊客流連,創造出不菲的觀光收益。

 

深鑽取熱,超臨界態水發電

 

2016年的八月,於冰島西南面雷克雅內斯(Reykjanes)半島上開始IDDP-2(Iceland Deep Drilling Project-2)的鑽井行動,並在2017年一月成功鑽至地下4659米,井底溫度達到了攝氏427度的高溫,井底壓力約為34 Mpa(約等於340個大氣壓),在如此溫度、壓力的狀態之下,水將會形成「超臨界態」,超臨界態介於液態以及氣態,擁有高流動性以及高壓縮度等特性,根據專家研究,若以超臨界態的水來推動地熱發電機組則能產生五倍於傳統低溫地熱發電的發電量。根據ZGE(Z Group Energy),若在IDDP-2井採用閉迴路熱量收集系統(Complex Energy Extraction from Geothermal resource, CEEG)技術(圖一),除了可以避免流體進入地層所帶來的結垢、腐蝕以及火山氣體(硫化物)排放的問題,更能夠將發電成本降到一度電4.5鎂分(約為新台幣1.35元)的低廉價格,比較台電公司所提供現行台灣發電佔比最重的然煤發電成本(新台幣1.31元/每度),也僅僅高出0.04元,這無疑大大增加未來地熱發電的市場競爭力。

 

潔淨電力外銷,資訊產業崛起

 

在不久的將來,等相關技術、產業發展完備後,冰島也有可能開始對外輸出「地熱」能源,過去冰島曾與鄰國英國計畫建造長達1000公里的海底電纜-IceLink,由冰島輸電至英國,計畫提供160萬戶英國家庭民生所需,雖然如今因為英國脫歐而導致該計畫暫時停擺,不過英國也已經發表聲明證實將會繼續進行這項輸電計畫,並且計畫在2020展開第一期建設。若能成功實施,冰島在未來必將成為再生能源出口大國。除了輸出潔淨的地熱電能,穩定且成本低廉的供電也使冰島的資訊產業快速崛起,由於得天獨厚的低溫天氣,冰島的資訊產業在冷卻電腦機組成本僅需要其他地區的五到七成,種種因素讓冰島成為歐洲及具潛力的數據重鎮。

 

冰島的再生能源發電佔比為百分之百,除了豐富的地熱發電,近年來氣候暖化造成了冰川融化,也使得冰島水力發電興盛,佔總發電量的七成以上。冰島政府也立下目標,希望在2050年能夠達到全國零碳排放的創舉,無疑在節能減碳以及再生能源的發展上,冰島已經領先全世界。同時,因為地熱所帶來的各項產業發展,也早已帶領著冰島走出2008年金融危機破產的陰影。台灣同樣位處於火山帶,地熱資源條件也相當不錯,欠缺的也是大量的開發投資以及開採技術,若能引進深層(深度三公里以上)地熱鑽探等相關開採技術,必定能促使台灣地熱資源的開發及能源相關產業發展。

 
審校:沈建豪
 

備註:

MWe:為Megawatt的縮寫,是電廠計算電度的單位,百萬瓦 ,1 Gwe (十億瓦)=1,000 MWe (百萬瓦)=1,000,000 kWe (千瓦)。

 

容量因素:容量因素是用來計算發電機組運轉效能的參數,若發電機組在一定時間全力運轉,則該時間內容量因素為1,若遇到故障、為修停機時,則容量因素為0。目前正在蓬勃發展的風力、太陽能等再生能源就常受限於天氣、氣候等因素,無法24小時維持穩定發電(風力發電受限於風速大小,而太陽能發電受限於日照時數及強度),而導致有較低的容量因素。然而地熱發電卻是少數容量因素可以高達九成以上的再生能源,也因其穩定的特性,可以勝任基載電力的供應。

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