台灣地熱發展現況(五):介紹宜蘭清水地熱能

 
2018/03/02 張貽斐 | 國立成功大學資源工程學系     187
 

1976年,中油首次在此鑽井探勘其地熱資源,當時評估地熱蘊藏量約有60 MWe,於隔年建造國內第一座先導型地熱試驗電廠,發電量達1.5 MWe;更於1980年在科技部、中油與台電攜手合作之下,開鑿八口地熱井,建造國內第一部商業運轉之地熱發電廠,發電量達3.0 MWe,並於隔年併入台電電網,為台灣地熱發展史上重要的里程碑。好景不常,由於降壓生產使管線產生嚴重的碳酸鹽類結垢問題,導致熱產能頻頻下降,至1993年已剩不到全盛期的十分之一,當年11月便決定停止清水地熱廠的發電,台灣地熱發電發展停滯至今。時至今日,全球暖化日遽,極端氣候事件頻傳,再生能源不能只是紙上談兵,地熱發電再次成為大家關注的焦點。

 

清水地熱的溫泉地表出露溫度落在60~95 °C,泉質屬偏鹼性之碳酸氫納泉。此區的褶皺與斷層等顯著地質構造走向大至上呈現東西向與東北向,推測其在板塊間互相推擠所產生的最大應力來自東南向的水平推擠應力,其解理面走向為西北-東南,與地層走向垂直,評估是由剪力產生。此區主要解理面與蘭陽溪各支流大至上呈現平行,推測河谷中出露的溫泉應是地下熱水經由節理或斷層破碎帶上升至地表而形成。

 

掌握主要裂隙帶

 

地熱開發最主要的關鍵點是掌握主要裂隙帶,我們可以把主要裂隙帶想像成國道,相對於主要裂隙帶的其他小裂隙就像是省道與縣道一般,疏通性較差;主要裂隙帶可以讓帶有熱的水或蒸氣快速的通過,就像一個高速公路,而小裂隙們相較之下連通性較差且每單位時間可容納的熱水或蒸氣量較少。在地層尚未進行開發之前,地層仍是一個未被擾動的狀態之下,主要裂隙帶由於孔隙率通常高於整區地層平均的孔隙率,意即主要裂隙帶可以儲存較多的水量,因此在地熱開發中,若能透過前期地質調查找出此地區的主要裂隙帶,再決定鑽井的位置,對日後生產便能創造極大的利益與幫助。根據過往的調查,清水地熱區附近的主要裂隙帶為西北-東南走向,依循此區之破裂帶方向進行地熱開發規畫,可得到最好的發電成果。

 

解決結垢問題

 

宜蘭地區溫泉業者在經營數十年間,時常遇到管線結垢問題,普通做法是使用較便宜的塑料管線,在管線結垢厚到不堪使用、熱水無法繼續通過之時,便直接拋棄,換新的管子使用。然而,進行地熱發電開發的地層淺則地下一、兩千公尺,若是進行深層地熱開發,便會超過地下三公里深,更換管線不僅造成工程作業上時間的浪費,一般塑料管線更是無法承受深鑽井時井下具大的壓力,更無法維持井壁結構穩定性,使用較堅固的鋼管材料是開發第熱之必須。

 

清水地熱嚴重結垢問題,主要是由於生產層遇到溶有大量二氧化碳的熱水,降壓生產時二氧化碳逸散,在井口、井壁皆造成嚴重的碳酸鹽結垢,堵塞溫泉水出路,導致產能下降。根據NEPII針對宜蘭地區的地熱資源評估,初步預估宜蘭地區的地熱蘊藏量超過6,000 MWe,而目前學術界與業界目前也致力於設計地熱管材防止結垢腐蝕問題,相信此區域的地熱電廠正式商轉日子不遠。目前清水地熱案由台汽電與結元公司共組之宜元公司得標,可望於民國109年正式商轉計畫中的1MWe地熱電廠。

 

台灣地熱發電雖於清水地熱之後停擺了一段時間,但近年來在學界與業界共同推動之下,已累積形成一股足以推動的力量,就差政府介入幫助,以政策為領導,在法規制度、探勘與地質調查等方面,三方互助之下,不僅能重啟清水地熱的未來,更能創造更多地熱發電的商機,吸引更多人投身此業,並使台灣能源結構逐步邁向低汙染的未來。

 

(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