核電廠就在岩漿庫上方,為何金山萬里不發展為地熱發電專區?

作者 | 發布日期 2017 年 03 月 04 日 12:00 | 分類 環境科學 , 能源科技 , 自然科學 follow us in feedly

近日媒體大幅報導大屯火山被證實為活火山,相關新聞讓許多陽明山近郊的民眾擔心。儘管新聞出來後不少民眾擔心住台北要承擔災難的風險,但換個角度想,金山萬里下方的岩漿庫,是潛在的地熱源,意味著核電廠所在的金山萬里具有地熱能源發展潛力。



其實大屯山火山觀測工作早在 2003 年即由中央研究院地球科學研究所林正洪研究員展開研究,10 年前已證實大屯火山最近噴發約在 6,000 年前,符合國際上對活火山的定義。對於大屯火山群岩漿庫的位置,能源局近年來補助工研院綠能所與柏克萊大學勞倫斯國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)大型國際合作案,對大屯山地熱資源進一步研究其微震及大地電磁探勘,認為岩漿庫的流體活動位於七星山及磺嘴山底下(大屯火山地熱調查地球物理技術,2015)約 2~6 公里處,也因此磺嘴山旁的金山地熱電廠 BOT 案,讓國外地熱公司評估具有 100MWe 以上的潛力。

另一方面,經濟部中央地質調查所 2014 年已進行北台灣火山地區的空中磁測調查(李柏村等,2016),可得知大屯火山地區三度空間的磁感率變化。把大屯火山地區深度 100 公尺的磁感率等深度切面圖套疊現今調查的結果(圖 1),可見到高磁感率的地區可以對應到現有的火山口位置。大屯火山地區的火山中,磺嘴山、大屯山、竹子山及面天山之下的高磁感率地區可延伸到較深的地下,表示其火成岩規模較大,因此成為火山型地熱資源的探勘利器。

雖然地調所的空中磁測調查判識大屯山、磺嘴山、金山外海等火山下方無岩漿庫,評估結果與其他團隊看法不同,顯現廣域型地球物理探勘技術應用於不同地理環境時,多元的評估條件及影響因子易干擾地熱條件的判定。

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▲ 圖 1、中央地質調查所的北台灣空中磁測調查成果,顯示火山地區都呈現高磁感率變化,因此外海的團狀高磁感率變化極可能是海底火山。

這次林正洪主任在國際頂尖期刊《Nature》中刊登的成果(Lin, C.-H., 2016),則進一步顯示更深處的岩漿庫,但並非位於大屯山的正下方,而是橢圓型往東北向偏移約 10 公里,涵蓋金山萬里溫泉區,剛好就在曾經施工曾挖到硫磺泉(方儉,看懂台電新聞:關於台電「核二廠一號機更換錨定螺栓作業」之說明)的萬里核二廠正下方 20 公里,且與金山的高溫沸泉及金山外海海底火山等位置吻合(圖 2),國際上可能從未聽聞有任何核能電廠能位於岩漿庫上方。

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▲ 圖 2、修改自 Lin, C.-H.,2016,橢圓型紅色虛線為岩漿庫投影位置,紫色方塊為核能電廠位置,岩漿庫投影位置內的核能電廠為萬里核二廠。另紅色星星為金山地區高溫沸泉的位置;紅色圓形為金山外海海底火山位置。

金山萬里的高溫沸泉

金山萬里溫泉區是新北市極富盛名的觀光溫泉區,可再細分為靠海邊的「金山─大埔溫泉區」及磺嘴山腳的「四磺坪─八煙溫泉區」,1896 年(明治 29 年)由日本人在水尾港附近發現溫泉,隔年在磺溪出海口附近也發現磺港溫泉,過去四磺坪及八煙則為開採硫磺的礦場。「金山─大埔溫泉區」雖然靠海,但沸泉溫度可高達 89~99℃,酸鹼值屬於強酸的程度介於 1.4~2.5 間,溫泉露頭位於沖積層,連磺港附近沙丘都極容易探勘到高溫沸泉,推斷可能是由大屯火山群底下的岩漿供應熱源和部分的火山氣體,更多資訊可參考經濟部中央地質調查所的台灣溫泉地質網。工研院(能礦所)自民國 53 年至 74 年止,曾在大屯山之大磺嘴、馬槽、四磺坪及金山等地熱區,鑽探了 78 口探勘井,深度在 34~519 公尺間,溫度範圍在 20℃ 至 175℃ 之間。民國 69 年 8 月曾在金山溫泉東側鑽掘探勘井,但未獲高溫熱水或蒸氣。中油公司也曾在馬槽、北投及其鄰近地區鑽了 7 口深井,金山萬里地區的鑽井僅數口,鑽探資料除溫度及深度外,其餘無詳細資料記載。中油的鑽探資料則未發表(楊顯整,2013)。由於 30 多年前的地熱探勘資料大部分已遺失,使得目前地熱發電風險評估缺乏關鍵的探勘資料,導致國內外企業無法投入商業規模的地熱能源開發。

「金山─大埔溫泉區」僅距離金山外海海底火山 2 公里,難以排除高溫沸泉的成因與鄰近的海底火山活動有關,但高溫沸泉的地熱徵兆已是地熱發電重要的指標,對於紐西蘭知名的地熱研究中心 GNS 專家而言,已具有積極探勘的價值(Bignall & Sanders, 2016)。

地熱專區是最快方式

台灣地熱發電遭遇的法規障礙已有多位專家討論過,例如核研所郭佳韋(2016)的「淺談台灣地熱發電法規問題」、台科大陳皓芸等(2015)的「台灣地熱發電廠設置之法律現況評析與問題探討」主要面臨的問題在於國內缺乏《地熱專法》,《地熱專法》是提供再生能源發電業公平的遊戲規則,並且符合科學管理的永續發展目標,冰島著名的法律事務所 BBA 近期針對地熱發電的法規架構出版了《地熱透明指標》(Geothermal Transparency Guide)一書,詳細分析全球 15 處地熱發電國及越南的地熱相關法規架構。

回到台灣欠缺《地熱專法》的現況,國內早在 1979 年即為了發展高科技產業,制定「科學工業園區設置管理條例」,第一條說明目的:為引進高級技術工業及科學技術人才,以激勵國內工業技術之研究創新,並促進高級技術工業之發展,行政院國家科學委員會(以下簡稱國科會)依本條例之規定,得選擇適當地點,報請行政院核定設置科學工業園區(以下簡稱園區);第二條說明法規的適用性:園區之設置與管理,依本條例之規定。本條例未規定者,適用其他有關法律之規定。但其他法律之規定,對發展科學工業較本條例更有利者,適用最有利之規定。

國內早期對於地熱資源的管理,曾將地熱與其他不可再生資源同列於《礦業法》,後因《溫泉法》與《礦業法》在地熱開發上有重疊,《礦業法》於 2003 年刪除地熱礦種後,目前地熱資源由水利署依據《溫泉法》管理,但《溫泉法》僅針對溫泉開發及觀光需求立法管理,導致國內任何一處商業地熱電廠均無法依循科學管理原則及保障開發者權益,設立再高的地熱發電目標都無濟於事。

然而台灣的高科技發展的道路卻是一個跨越屏障的指引,「科學園區」的設立是各國積極仿效的制度。對於地熱資源而言,具有經濟開發規模的高溫地熱需要經過科學方法的調查及驗證,在技術成熟的監測管理下至少可持續運轉 50 年以上,且不易對環境及健康造成影響(王守誠等,2016)。若台灣的地熱發展政策仿效「科學園區」,由經濟部劃設「地熱發電專區」,制訂「地熱發電專區設置管理條例」,並學習紐西蘭政府在地熱資源調查時,即同時進行環境及社會影響評估(Environment and Social Impact Assessment,ESIA),待「地熱發電專區」設立後便有助於招商。若是金山萬里能劃設地熱發電專區,底下的岩漿庫就是具有經濟效益的高溫地熱,可適時取代將提前除役的核二廠機組。

降低地熱風險的技術已成熟

2015~2016 年科技部在宜蘭的地熱鑽井研究工作已告一段落,在經費支持及科學家及工程師的戮力研究下,所得成果顯示出國內在地熱探勘經驗上仍要持續發展學習,才有機會大幅提高探勘成功率。

其實台灣豐富的地震正是協助降低地熱風險的助力,參考近期加州柏克萊大學公布的新聞,美國加州能源委員會(California Energy Commission,CEC)補助 LBNL 兩個地熱計畫共 270 萬美元經費,由學校及專家與 Calpine 集團合作,利用微地震分析技術高解析掃描地熱儲集構造,使全球最大地熱發電專區加州 Geysers 地熱田能降低地熱風險及增加地熱生產井的產能。地熱發電可為加州 2030 年達到 50% 再生能源目標貢獻至少 5% 的比率。LBNL 的地球物理學家 Dr. Hutchings(圖 3)曾在上個月在中央大學地球科學院演講及拜訪海洋大學地熱團隊,並實際走訪三十多年前鑽探出 293℃ 高溫的七星山馬槽、金山以及宜蘭清水地熱。預期台美在地熱方面的合作,可將世界地震儀密度最高的優勢轉化為高解析的三維地熱構造資料,大幅降低地熱發電的鑽井風險,對於地熱發電的推動跨出信心的大步。外稿

▲ 圖 3、作者與地球物理學家 Dr. Hutchings 在馬槽橋上合照。

(首圖來源:shutterstock)

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