新聞標題【民報】【專文】 再論如何將核電廠轉變成地熱電廠
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【專文】 再論如何將核電廠轉變成地熱電廠

 2017-04-10 08:57
核一廠附近的金山外海也有一座海底火山,而核三廠也可以向屏東的四重溪溫泉地底下來挖井取熱。這是台灣的四座核電廠附近都是有很豐富的地熱資源,希望政府能夠趕快來做這個確認地溫梯度的工作。圖/取材自pixabay《民報》影像合成
核一廠附近的金山外海也有一座海底火山,而核三廠也可以向屏東的四重溪溫泉地底下來挖井取熱。這是台灣的四座核電廠附近都是有很豐富的地熱資源,希望政府能夠趕快來做這個確認地溫梯度的工作。圖/取材自pixabay《民報》影像合成

核四重啟已非選項,要拆售或轉型、台電內部搞不定

3月 14 日 新聞報導 :  2014年,原本已建好的核四廠,因前民進黨主席林義雄絕食抗議,當時政院因而拍板「封存」三年,留待日後可有「重啟」的選項。李世光13日鬆口核四燃料棒已尋找買主,也意味著核四「重啟」已非選項。經濟部長李世光13日在立法院經濟委員會表示,今年開始將移出核四燃料棒,預計花兩至三年完成,至於核四是否轉型為火力發電廠,他說,所有方案都在評估中。

台電13日也發布新聞稿表示,核四轉型計畫正積極評估中,研擬包括設備整廠出售、設備分批出售或轉用、廠內核燃料優先運送國外處置、保留廠區土地作未來電力設施建設等四種資產處理的可能方案。

時代力量立委黃國昌質詢時也關切,核四廠除了之前台電所提的改建成核電博物館、燃煤發電廠,是否還有其他可能性?台電副總蔡富豐說,各種評估方案都會考慮,目前先積極處理核燃料棒,其他方面待6月時再具體陳報。不過,燃料棒要移出,得取得燃料棒輸出國、也就是美國的同意。

13日經委會也通過王惠美臨時提案,經濟部要在三個月內研擬核四廠轉型方案。

4月5日自由時報報導:“ 要拆售還是轉型、台電內部搞不定,年花10億元照顧核四”。 文章裡面説到 : 如果是拆售、那就由核電部門負責處理,如果是轉成火力電廠,那就由火電部門處理。事關台電內部兩大派系未來升遷與資源分配。因此内部搞不定。目前只能以維護資產名義,一年花10億元來照顧核四。另外,核四有400公頃土地。當初是以核電廠的名義徵收土地,如果改成其他用途,依照法律應該要將土地發放給原地主。目前台電希望行政院出面直接以變更地目的方式來保有土地。

編列千億元綠能預算,除核二外、变核四為地熱電廠

就如台電所指出,從區域電力供需平衡考量角度而言,北部地區電力設施廠址難求,且核四廠廠址相關電源線、開關場、重件碼頭及廠區道路等基礎設施已相當完備,基於公共利益,核四廠址土地的處理應思考提供未來建設電力設施之彈性。

我三月初在ㄑ民報〉上發表了「編列千億元綠能預算、变核二為地熱電廠」的文章。文章發表後又與不少朋友討論計劃的細節。首先大家對於在核二廠底下的熱源,都表示可以接受大屯火山工作站主任林正洪在「自然」雜誌上面的論文的結論。也就是說在核二廠20公里的地底下有岩漿庫,若以岩漿庫表面1200度C的溫度來計算,那麼在地底沒有地下水的情況之下,地下五公里處會有320度C的高溫,那麼若CEEG地熱井内管保溫良好,而且以一小時 50噸的水量取水井、則井口還有 290度C的溫度。

有些朋友提出一個問題,就是說為什麼要用到核電廠的蒸汽渦輪發電機 (汽輪機)。因為若使用核二廠的汽輪機,而這個汽輪機以前曾經接觸到GE沸水式核反應爐爐心的水,理論上說來這個汽輪機就有一些輻射物質存在的可能。那麼整個地熱電廠若使用既有汽輪機的話,就會有輻射污染的可能性,於是在電廠的管理上就要有防止輻射污染的要求。因此,若放棄使用核二廠的汽輪機,可以降低對於地熱井出來的循環水以及渦輪發電機的一些輻射防護的要求,那麼整個的電廠的營運費用就可能大幅降低。因此可以考慮只使用核二廠的輸配電系統,不使用汽輪機。我想這個論點是一個好的論點,至少我們在開始的時候,原先的規劃是沒有使用核二廠的汽輪機的。我們的規劃可以是先挖一根地熱管、實驗無問題後、變成4根管子,之後變成 16根管子、64根管子,最後、再加32根管子。這樣總共可以達到 96根管子(地熱管) 。若依照兩根管子中間距離50公尺,這樣的密度來排的話,那麼在100公尺裡面有兩根管子, 那只要 500公尺平方的地,也就是說25公頃就可以有 100根CEEG地熱管,就是說有1000MW的水量了。

另外大家提到的一個問題,是為什麼不直接將核四廠改裝成地熱電廠。因為地底岩漿庫保証五公里竪井一定會有320度C以上的熱源,因此我們選擇由萬里的核二廠開始、這様找不到地熱熱源而失敗的機率最低。當然若能夠直接拿核四廠來改裝成地熱電廠,這也是一個很好的想法。但要以向龜山島挖斜井定向井的方法來解決熱源的問題。但另一方面來説、到目前為止核四廠沒有開機使用過,也就是說核四的汽輪機完全沒有輻射污染的問題。因此,只要我們的地熱井水温够高、水量夠大,核四廠的汽輪發電機组是可以使用的。

核四興廢歷史

在這裡我想補充一些有關於核四廠的興建歷史。當然大家知道核四廠是在一九八零年代就已經規劃。1986年4月26日發生車諾比事件,全球各地反核聲浪不斷行政院長俞國華指示核四暫緩興建,同年7月尚未執行的79億核四預算也遭立法院包括王金平在内的55位朝野立委共同提案凍結。1992年核四預算在立法院解凍。在1994年7月份立法院通過1125億元 8年度的跨年預算。在1995年4月份則因為投標的西屋公司以及ABB/CE公司超過底價兩成以上而廢標。1996年5月24日再開國際標,美國奇異公司(GE )得標。但在1994年5月24日立法院通過了一個著名的「廢除台灣所有核電廠的興建案」(廢核案),這個廢核案是引用憲法五十七條第二款,立法院對於行政院的重大政策予以否決。這個廢核案通過後,台電公司宣佈在四個月之內如果行政院沒有辦法覆議成功,就要將5月24日的GE得標的案子作廢。事實是9月24日還沒有覆議成功、結果是在10月18日行政院提出的覆議案才在立法院三分之一委員同意的情況之下覆議成功。台電公司就開始正式展開核四廠核反應爐及汽輪發電機的興建工作,而反核四的運動也從來沒有停止過。

後來在 2000年 5月20日政黨輪替以後, 經濟部長林信義從6月份到9月份,每個星期五晚上在經濟部召開核四再評估委員會。由反核團體推派五位代表,擁核者推派五位代表組成再評估委員會,我是委員之一。這個委員會到9月底結束,經濟部長林信義向行政院長唐飛建議核四不需要興建,而引發唐飛辭職。後來張俊雄接任行政院長,張俊雄院長並於10月27日的行政院臨時會後宣布扁政府的廢核四政策。由於當天上午正好陳水扁總統與國民黨連戰主席會面,陳總統並未當面告知連戰廢核四消息,引起國民黨對於政府廢核四政策的大反撲,並且發動罷免陳水扁總統的運動。後來在2001年的1月31日,立法院臨時會通過「為了達成非核家園、核四復工續建」的決議。行政院在2001年2月14日宣布核四復工續建。2001年7月份,核四公投促進會動員千人在總統府前靜坐,總統府邱義仁秘書長接見請願代表時,邱義仁轉述説陳水扁總統答應要在 2004年的總統大選時同步舉辦核四公投。後來國民黨主導的立法院在2003年12月立了一個任何提案都不可能通過的「鳥籠公投法」,以阻擋2004年總統大選時的核四公投案。2014年,原本已建好準備運轉的核四廠,因前民進黨前主席、核四公投促進會創會會長林義雄無限期禁食抗議,2014年4月24日行政院宣布核四「封存」,在安檢完成後,不放置燃料棒、不運轉,日後啟用核四,必須經公投決定,留待日後可有「重啟」的選項。2001年15年後的520第三度政黨輪替後,林全行政院長宣佈民進黨的廢核四政策,而且要「2025非核家園」。

如果在1996年「廢核案」時廢核四成功,政府 (台電公司) 大概損失 80億元、這包括土地在內、及核四所有規劃經費。在2000年廢核四成功的話,那麼可能損失大約 400億元至600億元的合約賠償金。而到了 2016年核四已經興建完畢後廢核四成功,那麼損失至少會3000億元以上。如果編列廢核四的損失,那麼台電公司就可以宣布倒閉,因為台電的資本額只有3300億元。因此,如何保有核四廠的資產,改作其他的應用,是目前政府在思考的一個問題。例如說今年三月13日在立法院的質詢時,經濟部長李世光做了如下的回答 :「今年開始將移出核四燃料棒,預計花兩至三年完成,已在尋找買主,至於核四是否轉型為火力發電廠,他說,所有方案都在評估中」。13日經委會也通過王惠美臨時提案,經濟部要在三個月內研擬核四廠轉型方案。

也就是說極可能要將核四廠改為火力發電廠。那麼是什麼火力發電廠呢? 當然不可能是燃煤發電廠,因為燃煤電廠容易造成PM 2.5,在台灣已經不可能再興建燃煤發電廠了。因此核四只能改建成燃燒天然氣的燃氣發電廠。但是天然氣接收站在哪裡? 氣源從哪裡來? 這些都是大問題。 而且,即使政府下定決心要興建,也先要通過天然氣接收站的環評。環評審查以及接收站的興建工程,這並非3、5年可以完成的。因此,我認為最直接了當的是將核四廠轉變為地熱發電廠。

NEP2地熱主軸、深鑽計畫負責人文章討論

3月13日聯合新聞網刊出科技部NEP2地熱主軸、深鑽計畫負責人王乾盈教授的文章: 「台灣地熱發電在哪裡? 」。這篇文章中,有些論點我贊同,有些論點我反對。例如說王教授的文章開宗明義就說綠色能源有六種,水力、風力、太陽能、地熱、海洋能、生質能,最難開發的是地熱。我就相當反對認為最難開發的是地熱。我想海洋能比地熱更難,例如說開發黑潮發電非常困難,連菲律賓都有2000 MW 的地熱,全世界連 10MW 的潮流發電都沒有。 但我能夠認同他的結論,他說雖然地熱開發較難但仍應受到關注。蘭陽溪畔為極佳之深層地熱潛能區,往海方向的地層愈淺、溫度可能亦愈高,台灣欲開發深層地熱,應以蘭陽溪沿岸為最佳選擇。

另外他的論點包括探地熱比探油更困難。以及加強型地熱(EGS) 是取熱不取水,因EGS鑽數口生產井一口注井,由注入井注入冷水,經地底加熱再由生產井取出發電。EGS這種生產井注入井分開的做法,其實跟傳統地熱井是完全一樣的,而且EGS系統注入的水會大量流失。所以他認為這樣的做法是取熱不取水我認為是大有問題的。 另外,關於科技部花了很多錢在三星紅柴林地區挖井的成果,王教授說一號井跟二號井之間距離1.5公里,那麼顯然這兩個井之間是不可能有井水流通的。二號井依照王教授的說法是井底有120度C,產能測試抽水量高達每小時130噸、井口溫度90度以上,並且認為單單這個井就可以達到250 KW的發電量,其實這是錯誤的。依照漢力公司提供的ORC雙循環機組的資料,即使是90度以上而且有每小時130噸的水,也只能花130KW的電。而該井的自湧出水量是每小時40噸、而是抽水的時候才可能達到130噸的水。但是抽水超過每小時70噸、就需要做環評,不管是不是用來做地熱發電。因此在做抽水環評之前,這一個井最多只有每小時40噸的自湧水、那麼就只剩下 40 KW的發電量。

我曾經多次的批評 NEP2地熱主軸的盲點是在於他們主要想找地底的裂隙、而不是使用地溫梯度。他們提的EGS的方法,其實在台灣因為地底裂隙多並不適用。台灣要發展的應該是純粹用地溫梯度的CEEG的工法才對。

而該文中提到如果在蘭陽溪附近,挖4000公尺可以到240度C,意思就是地溫梯度是6度。相信在蘭陽溪口的利澤工業區附近,地溫梯度會更高。 因為以前江協堂的論文就推估,在龍德工業區每百公尺7.2度,在利澤工業區每百公尺有6度。那麼如果我們挖5公里就有320度,也就是說達到在良好的保溫條件之下,可以取代核電廠的熱源的條件。

如何從核四廠向龜山島熱源取熱

離龜山島最接近的陸地是宜蘭頭城鎮,距離龜山島大約14公里。如果是核四廠的話大約20公里左右。那麼如何從核四廠向20公里外的龜山島取熱呢? 龜山島地底有火山型的地熱熱源,這是確定的。例如說第二期能源國家型計畫(NEP2) 在做空中磁測熱源調查的時候,畫出來的地熱熱源圖裡面,龜山島就是一個很重要很大一塊的熱源區。然而從核四廠20公里之外,如何向龜山島地區取熱呢?  簡單講就是我們需要打定向水平井、而不是簡單的斜井。在這裡我再稍微說明一下。在四年前我們開始提出利澤深層地熱電廠的試驗性機組計畫、向能源局提出申請的時候,我們提的工法就是要向下挖5公里、然後向東推進10公里遠。當時能源局的一些審查委員就說目前台灣沒有這樣的技術,我當時回答說我們可以引進國外的技術。我們2014年1月份正式向能源局送件 (轉環保署) 啟動利澤地熱電廠環評案以後,在四次的專案小組會議、兩次的專家小組會議的過程當中,一些環評委員一直認為我們提出的向下5公里再向東10公里的挖井、在技術上不可行。於是我們被迫改為向下2公里然後向外展開時18度,再挖4公里,或者說向下500公尺、然後向外展開25度,再挖4至5公里。也就是說我們的工法在環評委員的要求之下,被迫改成只有一個轉彎,而且轉彎的度數是小於25度角。其實現在的挖井工法、要轉接近90度是可能的,只是要慢慢轉。而且轉90度以後再向前推進5公里甚至8公里也是可能的。例如說德國海瑞克公司 (Herrenknecht AG) 挖井機器就可以在相當短的時間之內,完成這樣的挖井任務。在技術方面可以叁考張明富先生的最近的文章” 深層鑽掘技術應用於台灣東部冷熱能源領域之探討”。

從核四廠向龜山島地區取熱、我們可以先打豎井向下2公里、轉彎45度角,前進數公里至300度C區域、再轉彎45度角,定向水平井再前進數公里。使至少三公里的地熱井在300度C高溫區域內。與核二豎井五公里比較,核四打豎井、斜井、定向井的技術較困難,但在核二挖CEEG井外管需要抗腐蝕,在核四可能不需要抗腐蝕。每口CEEG井的挖井費用可能差不多,我估計應在新台幣6億元以下。台灣中油公司有這些挖井的技術,中油公司在1980年代在台灣西部挖了 80 口 5 公里深的油氣井。

核二及核四廠挖地熱井及裝汽輪機建議

在核二廠由於挖地熱井時可採取1根管、4根管、16根管、64根管、再32根管的方式,因此在汽機方面,我們可以先用10MW的蒸汽渦輪機、或者全流式渦輪發電機。在40 MW時可以採用富士或者三菱的55MW的汽輪機機種,在160MW時可以採用 3部 55MW的汽輪機。在640 MW時則可以採用燃煤電廠用的550MW的汽輪機。當到達960MW時則可以嘗試使用原先核二廠的汽輪機。核二廠的汽輪機的進氣溫度為287度C。

而在核四廠挖地熱井的時候,我們可採取如蘭陽地熱公司利澤深層地熱電廠的模式,一個 叢井由10個定向井組成、發電量可達100 MW。那麼我們可以每 200公尺放著一個叢井,這樣就可以每一個叢井可發出100MW的電。4組叢井畫400MW、9組叢井 900MW這樣往上升。我認為這是在核四廠挖地熱井的最適做法。若每200公尺一個叢井則1300 MW需52公頃土地。每300公尺一個叢井則需約120公頃。而核四佔地有400公頃以上。而使用的汽輪機一樣在100MW時就用兩台三菱公司55MW的機種,在400MW時可以使用550MW的燃煤機組的機種。最後當高壓熱水量達1300 MW時就可以直接使用核四廠原有的汽輪機。核二廠的汽輪機的進氣溫度為284度C。

目前政府最該做的事 : 確認地温梯度與進行環評

接下來我們討論一下,要將核二廠及核四廠變成地熱電廠,我們還需要做什麼事情。 歸納來講,就是要確認這兩個電廠廠址的地溫梯度,以及開始進行環評的審查工作。

我們先從地溫梯度說起。 在深層地熱開發中,最主要的觀念就是靠地溫梯度,也就是說每挖100公尺井底的温度會增加多少度。 這個地溫梯度,應該不受到地底裂隙及地下水的影響才對。但很可惜過去台灣的地質學者,在討論地溫梯度的時候,往往將地下水列入考慮。這樣就將地溫梯度的觀念弄混了。 例如說在三星紅柴林 nep2的調查團隊,以及挖井團隊都一直認為地溫梯度有多高又有多高,結果是挖井完成後發覺温度不如理想。 而在這些NEP2調查開始之前, 就有江協堂博士的博士論文,指出由淺層地下水的温度推估,在龍德工業區有每百公尺7.2度C的地溫梯度,在利澤工業區有每百公尺6度的地溫梯度。也就是說每向下挖100公尺在利澤工業區井底温度會增加6度C。換句話講,如果能夠挖5000公尺深井的話,那麼在利澤工業區就可能有320度C,因為是每 100公尺 6度、5000公尺的話就是300度,再加上地表的20度。 這320度是推估的理論值。我們也推估在核二廠的地方,因為是在岩漿庫正上方,而岩漿庫在20公里深的地底,20公里深的岩漿庫的表面是1200度C,那麼5公里的時候就是會有 300度,再在加上地表的20度就會有320度C。

好、這些推估的理論值對嗎、在實際上會是多少呢? 這就要靠直接挖深井來驗證。所以我在3月?幾?日,在新北市有關四磺仔坪的討論會上,我就建議能源局應該撥款、 將現在已經挖到1300公尺深的四磺仔坪井加深、挖到5000公尺深,以了解井底温度、環境酸鹼PH值、及是否有地下水存在等問題。一樣的,距龟山島與核四廠一樣大約20公里的利澤工業區, 事實上 NEP2 原先的規劃也是說要在利澤工業區宜蘭縣政府環保局前的空地,挖第3口探測井。我建議這口井應該要挖到5000 公尺深。

至於挖井經費呢? 5000公尺我估計大約2億至3億元。因為中油公司原先在紅柴林挖的地熱井,就是說兩口井共五千公尺,要兩億元,當時中油公司是假設要能夠不虧損有賺錢的狀況之下。目前政府可以要求中油公司吸收一點成本,以建立以後 能夠挖上百口5000公尺地熱井的能力。也可以編多一點挖井費,但是由台電公司來負擔,因為台電公司單單為了保有核四廠的資產,每年就編了10億元。如果能夠把這10億元,拿來做核四廠轉型為地熱電廠的前期費用,不是名正言順嗎。

我們希望台電、能源局、經濟部、甚至掌管能源政策的科技政委,能夠往這方面來推動,使得核四廠能夠早日變成地熱電廠。那麼順理成章的、核二廠、核一廠、甚至核三廠,都可以變成地熱電廠。因為核一廠附近的金山外海也有一座海底火山,而核三廠也可以向屏東的四重溪溫泉地底下來挖井取熱。這是台灣的四座核電廠附近都是有很豐富的地熱資源,希望政府能夠趕快來做這個確認地溫梯度的工作。

接下來我們來討論環評。核四廠改變成地熱電廠我認為環評一點都沒有問題。核二因有輻射物質在會比較麻煩。原因就是核四採用的工法是  CEEG同軸套管單井取熱的工法,所以只要能夠挖到320度C的地底 就可以。在挖井的過程中不會有任何危險, 而且在核四的地方也不是火山的地方、也沒有硫化氫等毒氣噴出的危險。更何況在利澤工業區的 「利澤深層地熱電廠開發案」在經歷過 四次專案小組會議、兩次環評大會、兩次專家小組會議後,已經再次送件,就等第三次的環評大會通過這個全台灣第一個地熱電廠的案子。這個案子有101 MW、正好可以作為核四廠往地熱電廠轉型的一個實際模式來使用。

牛頓說: 只要給我支點、我就能推動地球。我認為只要政府確認地温梯度、我就能將核四轉變成地熱電廠。


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