地熱發電探勘與評估技術

 

刊登日期:2020/5/5
  • 字級

郭泰融、溫心怡、董倫道/工研院材化所
 
地熱發電是一項古老但又新興的產業,除全球暖化議題促使這項產業重新受到重視外,地熱探勘技術及發電效能的提升,也是近年來地熱發電產業蓬勃發展的重要因素。臺灣位於太平洋火環帶上,地熱及溫泉徵兆相當豐富,如果可充分掌握地熱資源並成功開發,將可降低我國對進口能源的依賴度。地熱開發成功與否受到資源掌握度高低影響相當大,本文針對地熱開發初期常用之地熱地質調查、地球化學調查分析、地球物理調查及產能測試等技術做一介紹,並以國內探勘技術成果為例,說明國內現有地熱探勘技術能量,供有興趣者及有意投入地熱發電之業者參考。
 
【內文精選】
前 言
造成近期地熱發電廣受世界各國重視的原因包括:①地球快速暖化,使人類重新重視這項潔淨且可基載的發電技術;②地熱資源探勘技術提升,讓許多未知的地熱田被重新評估及開發;③發電機組效率提升,使中低溫(<180˚C)地熱田也能開發成為發電廠。
 
地熱開發與風險
地熱開發依序可分為前期評估、資源調查、探勘井鑽鑿、可行性評估、生產井鑽鑿、電廠建置、營運及運轉維護等8個階段。自前期評估至運轉階段至少約需5至7年,若遭遇特殊狀況則開發期程將再延長。圖一為不同開發階段風險與資金投入示意圖,在開發初期由於對開發區地下資源的掌握度低,因此風險相對高,隨著地表調查與探勘井鑽鑿確認溫度與產能後,風險隨之大幅降低,此時業者獲得銀行融資機會大增,電廠開發成功機率相當高。
 
圖一、不同開發階段風險及投資金額示意圖
圖一、不同開發階段風險及投資金額示意圖
 
地熱資源調查與評估
地熱資源調查與評估是啟動地熱開發最關鍵的工作,良好的資源調查與評估可降低開發風險,提高開發成功率。地熱資源調查主要目的在於建立擬開發區的地熱概念模式,需包含:熱源、熱水儲集層、熱水通道等資訊,以提供探勘井位置及井程規畫的依據。在資源調查階段,需進行的工作包括:地熱地質調查、地球化學調查、地球物理調查等工作,說明如下。
3. 地球物理調查
在地球物理調查使用的方法中,空中磁力法(Airborne Magnetic Method)具備施測幾乎不受地表地形影響的優點,可快速針對較大區域進行全面性調查,獲得區域地質構造形貌,提供地熱資源調查所需之大範圍地下構造資訊;大地電磁法(Magneto-Telluric Method; MT法)則為世界各國普遍運用於地熱資源調查的方法。
(2) 大地電磁探測
大地電磁探測法透過布置在地表的磁場及電場量測裝置,量測天然磁場與地下岩層因感應產生的電場隨時間之變化,據以分析岩層電阻率的空間分布情形,達到探測地下地質構造之目的,MT法之探測深度可達數十公里。
 
近年來因電腦軟硬體大幅進步,大地電磁三維逆推已成為趨勢,透過地下三維電阻率分布,可更有效掌握地下資源狀況。圖四為金崙地熱區三維電阻分布與過去鑽井溫度探測結果比較,顯示可據以掌握地熱資源分布情形。
 
圖一、不同開發階段風險及投資金額示意圖
圖四、金崙地熱區三維電性地層分布與探勘井溫度比較圖
 
產能測試
產能測試(Production Test)係利用地熱井進行一系列試驗,以取得地熱儲集層特性參數,是地熱探勘工作中極重要的一環。其目的包括:①在閉井情況下,獲取地熱儲集層的透水特性與溫度條件,作為地熱概念模式修正參考…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》401期,更多資料請見下方附檔。

分享