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國際間地熱發展現況(二):美國地熱能發展與政策演變
美國為全世界地熱發電發展最好的國家,其地熱發電裝置容量約佔全世界的百分之二十六。美國擁有領先全球的地熱開發技術,加上長期政府政策鼓勵,美國地熱發電市場發展迅速。但近年來,美國地熱發電裝置容量卻並無顯著的提高,主要是因先前地熱計畫已經發展告一段落,廠商目前以希望能夠控制開發成本來回收利潤,因此不打算展開新的開發計畫。再者,川普總統上任後美國政府政策走向改變,限制再生能源計畫發展,使地熱發展停滯。為發展地熱能,美國能源部仍持續投入資金研究新技術,期望在未來,借由技術的突破打破僵局,使地熱發展的進程繼續前進。
 
 

 美國黃石國家公園奇景-間歇泉,高溫地層將地下泉水加熱噴出,如此奇景也彰顯著美國擁有豐富的地熱資源 (來源:地熱發電菲律賓能台灣為什麼不能?-大紀元)
▲ 美國黃石國家公園奇景-間歇泉,高溫地層將地下泉水加熱噴出,如此奇景也彰顯著美國擁有豐富的地熱資源 (來源:地熱發電菲律賓能台灣為什麼不能?-大紀元)

 

美國是世界首屈一指的地熱能發電大國,在全球總共約13,500 MWe的地熱能發電裝置容量中,佔據了大約37,00 MWe的裝置容量(約為26%),這也相當於目前台灣再生能源發電裝置總容量的八倍之多。如此鼎盛的地熱能發展成果不僅歸功於美國擁有領先全球的地熱發電技術,更是由於前美國總統歐巴馬所推行的再生能源發展政策、法令以及國家預算的支持。除了用於發電,地熱能在美國也常被用於其他直接熱源利用方式,如SPA水池加熱或是居家暖氣。美國是首先推出地熱熱泵的國家,利用地熱能針對居家室溫進行調控。另外,地熱能也常被用於養殖以及種植活動,養殖業者可以利用地熱能加溫水產養殖池,提供更好的養殖環境。地熱能也被用於提供溫室熱源,使位處溫帶的美國大陸得以在溫室出培育熱帶的花卉植物。除了加熱溫室,地熱還能用於加工農產品,利用地熱的熱量來加熱乾燥農產品,使生產過剩的蔬果得以轉變成果干等其他商品。地熱的應用在美國人民的生活中可以說是無處不在。

 

關鍵一:環太平洋火山地熱帶造就豐富地熱資源

 

美國西岸位於太平洋東邊,屬於「環太平洋火山地熱帶」的一部分,地質運動旺盛且含有豐富的地熱資源,而美國著名的黃石國家公園的間歇泉就是最好的證明。美國對地熱能的利用力使十分悠久,可以追朔回一萬多年前便有印地安人使用溫泉的證據。十九世紀末,位於美國愛達荷州的波夕發展出一套溫泉供熱的系統,供給該區域日常、商業所需,延續至今,類似的系統也曾應用在日本、德國等地區。直至二十世紀末,美國開始有系統的進行地熱能開發及使用,並針對地熱能的使用制定法規。美國能源部(The U.S. Department of Energy, DOE)為發展美國西岸所蘊藏的豐富地熱資源,於兩千年起開始推展GeoPowering the West program計畫,積極的與民間企業合作,一同研發地熱的開採技術。除了技術的支持,更提供資金上的協助,將政府、業者、居民串連在一起,共同開發地熱能,並提供一連串地熱發電的減稅、貸款、投資等優惠政策,除此之外美國政府甚至提出再生能源強制配額標準制度,強迫再生能源在發電供應系統中佔一定的比例。

 

關鍵二:政策的完善規劃與電網整合技術

 

國際間氣候變遷因應政策的推波助瀾下,再生能源發展成為國際社會的重要目標,隨著各種租稅優惠政策、技術發展以及開發投資,美國地熱發電獲得前所未有的發展,由於政策的完善,市場與產業鏈共同擴大,在兩千零五年之前,美國境內僅有六家民間企業從事地熱開採相關業務,時至今日已經發展至近二十家企業涉足地熱發電的產業。加州為美國地熱發電的重鎮,得天獨厚的擁有十分高品位的地熱資源(即地下流體豐富且溫度高),十分有利地熱發展,美國大部分的地熱發電站也集中在加州。加州的再生能源發展十分成功,再生能源發電佔比達總發電量的百分之三十三。透過電網技術整合各種複雜的供電來源,成功的將地熱發電容入電網系統,成為重要的基載電力。

 

發展快100年的地熱資源,面臨衰竭

 

位於加州舊金山西北方120公里的Geysers geothermal field早在1921年就開始發展地熱發電,為目前全世界最大的地熱田,擁有1517 MWe的理論裝置容量,但由於早期的過度開發,地熱資源逐漸開始出現衰竭,雖然地底岩層的溫度並沒有明顯的下降,但因為過度開採熱水,地下流體產量逐年下降,導致實際發電容量下降約955 MWe。

 

新總統當選,導致能源政策改變

 

近年來即便是擁有領先技術的美國,在地熱發電發展逐漸趨緩。首先,美國擁有十分多的化石燃料蘊藏量,新的油頁岩開採技術也保證化石燃料低廉的成本,間接導致了地熱發電的發展停滯。其次,在2016年底,美國政府對地熱發電的投資抵扣稅額已經到期,新的能源法案也在國會議程的拖沓中逐漸銷聲匿跡,加上新總統川普當選,改變美國能源政策發展取向,川普總統上任後不僅向國際發言表示不承認巴黎氣候協議,且一改前任歐巴馬總統的清潔能源政策走向,反而欲積極開採頁岩油氣、煤礦等化石燃料。如是的政策走向衝擊了許多再生能源發展相關部門,地熱能的發展局勢也十分險峻。

 

開發計畫已告一段落,控制營運成本

 

地熱資源開採與化石油氣資源開發相近,都需要透入大量的前期成本做探勘、鑽井的投資,由於現階段的地熱發展計畫多數都已告一段落,開發商傾向於停止新的開發計畫以控制營運成本。相較於其他再生能源,地熱能的開發週期較長,無法在短期間獲得相當的成果,在能源市場上並不如風力、太陽能來的受歡迎。為了擴大地熱資源,美國能源部投入大量資金研究地熱技術,尤其是「增強型地熱系統」(EGS)。利用EGS,可以在地底建立人工循環系統,從本來不具產能的乾熱岩層中生產地熱能,如此一來便能提高地熱資源使用,延長地熱電廠的壽命。相信隨著地熱技術的發展,在未來地熱發電的開發趨勢也能逐漸回溫,更進一步的改變能源供電結構,成為穩定的基載電力。

 

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)。

 

審校:沈建豪

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