致力降低誘發地震風險,科學家已有效控制 6.1 公里深地熱設備

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 07 日 8:15 | 分類 尖端科技 , 能源科技 follow us in feedly

地熱雖然是種可當成基載能源的綠色電力,但發電過程得將液體注入到地底深處以提取熱能,這可能就會誘發地震,引起大眾的恐慌與質疑,對此,歐洲聯合團隊已著手研究,並實際在芬蘭地熱廠應用此技術,有效控制地熱廠 6.1 公里深的注水設備,可防止出現規模 >2 的地震。




但為什麼地熱廠會引起地震呢?這時就得介紹一下地熱系統,現今地熱發電可略分為水熱型與乾熱岩型,前者是直接提取地下泉或是蒸氣來發電,乾熱型則有點類似加強型地熱系統(Enhanced geothermal systems,EGS),主要是針對有高熱流卻沒有足夠的蒸氣或熱水的區域,利用水力破裂方法在地下深處乾熱岩層製造裂隙,形成人工的地熱儲集層,藉由注入流體取熱至地熱儲集層內,再將熱能回流到地表做為發電使用。

地熱會誘發地震並非空穴來風,2017 年 11 月南韓浦項發生芮氏規模 5.4 地震,為南韓有紀錄以來第二大地震,學者調查指出,這是浦項地熱廠注水不當所引起,且鑽井完成前 5 年內,該地點也無任何地震,對此南韓政府也於 2019 年 2 月宣布永久關閉浦項地熱發電廠。

一般來說,EGS 地熱系統在注入液體時僅會誘發規模 1-2 的地震,但除了先前南韓規模 5.4 的前例,2007 年美國也有發生 3.4 的地震,因此為了讓人們更了解當地的地質與應力累積、降低大眾對 EGS 誘發地震的質疑,德國最大科學研究機構亥姆霍茲聯合會與芬蘭地熱研究公司 St1 Deep Heat 已投入相關研究,希望可以緩解 EGS 誘發地震的大挑戰,進而排除地熱系統的發展阻礙。

在該研究中,團隊採用像是交通號誌燈的近即時(near-real-time)地震監測,綠色代表一切 OK,黃燈則是需要進行進一步分析,紅燈則是得盡快停止刺激活動,工程師可根據近即時數據調整注水的壓力跟速率。亥姆霍茲德國地理研究中心科學家兼論文第一作者 Grzegorz Kwiatek 表示,透過特殊的鑽井和地面地質探測器可得出幾乎即時的地震數據。

近即時地震數據便是專案成功的關鍵,專案負責人 Georg Dresen 表示,人們也可更加了解儲集層、液壓能量釋放跟地震之間的關係,與此同時也能加速對地震的反應。

(Source:亥姆霍茲德國地理研究中心

科學家能透過新技術立刻調整儲集層,並能找出誘發地震的關鍵並加以控制,目前團隊也成功在芬蘭赫爾辛基的地熱廠應用此技術,在 49 天內觀測垂直深度長達 5.7-6.1 公里的注水道,最終效控制誘發地震,將地震規模控制在 2 以下。

不過 Kwiatek 也補充,由於研究的定量結果主要是用來避免地熱誘發大地震,無法直接將結果用在其他環境中,但研究採用的方法跟概念仍可應用在其他 EGS 地熱廠中,可進一步避免地震風險並得出特殊的應變措施。

(首圖為示意圖,來源:shutterstock)