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天然氣水合物有望佔據臺灣25%的電力來源?——地質能源

2025非核家園及節能減碳如今早已是台灣能源政策的中心思想,政府期盼在高度依賴核能及進口化石燃料的發電結構下力求轉型,希望打造更環保且可靠的能源供應系統。能源國家型計劃(NEP)研究團隊更在台灣西南海域發現了豐富的天然氣水合物蘊藏。若能穩定開採,必能為台灣提供穩定的天然氣資源,提高台灣能源自己率,解決如今的能源危機。
 
 

2025非核家園及節能減碳如今早已是台灣能源政策的中心思想,政府期盼在高度依賴核能及進口化石燃料的發電結構下力求轉型,希望打造更環保且可靠的能源供應系統。

可是,台灣缺電的事實卻是不容忽視的,2018年三月,台電公司申請重啟已經停機600天以上的核二廠2號機獲准。雖然政府一再強調,核二2號機組的重啟並不會影響到核二廠除役之既定日程以及未來2025非核家園的規劃。但缺電的警訊仍悄悄滋生,或許台灣並沒有能力把核能發電棄如敝屣,民眾也還未準備好面對高漲的電價以及能源結構轉換過渡期的不穩定供電。

台灣四面環海,雖說陸上地質資源並不如其他大陸型國家豐富,但卻得利於海洋環境所帶來的豐富資源。無獨有偶,在能源產業的發展上,台灣已逐漸開始放眼藍海。

除了洋流、潮汐及離岸風力等綠能發電外,能源國家型計劃(NEP)研究團隊更在台灣西南海域發現了豐富的天然氣水合物蘊藏。若能穩定開採,必能為台灣提供穩定的天然氣資源,提高台灣能源自己率,解決如今的能源危機。
 
而究竟天然氣水合物能不能夠取代核能,緩解台灣缺電的燃眉之急呢?這個問題可以分作兩個部分來討論,首先我們應該先探討燃氣發電對台灣電力結構的適用性;再者,我們必須了解天然氣水合物的開發以及生產瓶頸,究竟天然氣水合物能不能勝任台灣能源結構的救星?


效能好、又乾淨的燃氣發電

 

天然氣是所有化石燃料中熱值(54525kJ/kg)最高且排碳量最少的能源,其排碳量約為燃煤發電的二分之一、燃油發電的三分之二,且燃氣發電技術成熟、供電穩定也不會如燃煤發電般排放大量微粒汙染物,可以說是取代核能發電的不二選擇。燃氣發電廠相較於現行之燃煤以及核能電廠有建廠成本低廉、建廠時間快速且運轉成本低廉等優勢。

 
 
將天然氣水合物生產出了天然氣用於燃氣發電,再將燃氣發電所產出的二氧化碳捕獲,並注入天然氣水合物儲集層,激勵天然氣生產,形成零排碳能源供應循環。 (圖/林子耕,2018,Numerical Study of Formation Mechanisms of CO2 Hydrate)
▲將天然氣水合物生產出了天然氣用於燃氣發電,再將燃氣發電所產出的二氧化碳捕獲,並注入天然氣水合物儲集層,激勵天然氣生產,形成零排碳能源供應循環。 (圖/林子耕,2018,Numerical Study of Formation Mechanisms of CO2 Hydrate)
 
唯因台灣天然氣目前大都依賴船舶進口,且接收站儲量不大,導致燃氣發電燃料成本較高且供應容易受到天氣、戰爭等因素影響,導致供電不穩定。

為因應2025的非核家園目標,目前台灣正積極更新並興建燃氣發電機組,為了達到更高的效能,現行燃氣發電廠多採用複循環發電系統。根據能源局的規劃,2025年的能源結構中,燃氣發電佔據百分之五十,而燃煤發電則會被降至百分之三十,而剩下的百分之二十則由再生能源提供。因此可以想見燃氣發電對未來台灣的能源結構無比重要。
 

開採的技術門檻、生產成本都很高

 

總結以上,燃氣發電絕對是未來台灣電力結構中最重要的一環,但是來自於天然氣水合物的天然氣真的能適用於此嗎?

時至今日,天然氣水合物的開採案例仍寥寥無幾,成功商轉的案例更是鳳毛麟角。事實上,天然氣水合物的開採技術並不容易,由於天然氣水合物的特殊性質,若想開採其中的天然氣,必先耗費大量能量來融解冰狀的天然氣水合物,導致其經濟效益及產能受到很大的限制。且台灣所發現的天然氣水合物資源位於海床底下,海上平台作業技術難且成本高,無疑提高了天然氣水合物的開採門檻。

天然氣水合物儲集層深度不大,若開採導致大量天然氣水合物融解則可能影響到海床邊坡之穩定性,造成海床崩塌、滑坡而導致海嘯侵襲陸地。台灣目前仍不具備開採天然氣水合物的技術及資金,即便是成功開採了天然氣水合物,其生產成本也勢必拉高電價。
 
台灣是能源孤島,對進口能源的依賴程度達到98%,這也導致了台灣能源命脈被國際能源價格所把持,對於台灣高能量密度的工業發展無疑有負面的影響。

 

電力已經是現代人不可或缺的必需品,過度依賴進口能源的台灣,勢必發展新的能源結構。(圖/Pixabay)
▲電力已經是現代人不可或缺的必需品,過度依賴進口能源的台灣,勢必發展新的能源結構。(圖/Pixabay)

 

在未來,燃氣發電勢必會成為台灣能源結構的主幹,因此政府必須尋求穩定且便宜的天然氣來源。就目前而言,天然氣水合物的開採還無法比擬進口天然氣的低廉成本,尤其是美國頁岩氣技術的發展,更是拉低了世界氣價。雖然現階段的天然氣水合物無法成為穩定供應的燃氣發電燃料來源,但其未來潛力仍不容忽視。

 

審校:沈建豪
 

註:

複循環發電系統:所謂複循環發電系統中除了有一組燃氣渦輪外,還外加了一組蒸汽渦輪,利用燃氣渦輪發電後的高溫尾氣加熱蒸汽鍋爐,推動額外的蒸汽渦輪,如此一來便能增加發電效率。

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