從最近的新聞，可以看到未來即將上任總統的蔡英文女士，特別勉勵台電一定要推動能源轉型，建立永續能源系統，帶動新能源產業發展。很高興我國的領導人對我們所面臨的能源困境有前瞻的想法。筆者就想到台灣地熱能源研究的發展，正處在重要的關鍵時期，我們是不是可以一起努力集思廣益，把困境變轉機，充分掌握這個能源轉型的機會呢？以下筆者以一個長期地球科學工作者的角度，提出一點淺見供大家參考。
地熱能源探勘及開採技術提升，近年來已經成為世界各「地熱潛能國」相繼投入的重要推動項目。台灣雖然面積較小，整體地熱潛能相對比較有限，但若能善用天然資源，加上現代科技的輔助，台灣的地熱能源絕對能發展出自己的一片天。
就台灣的地質條件而言，地熱的來源大致可以分成兩大類：1）火山活動地熱，例如大屯山、綠島、沖繩海槽海底火山等；2）斷層帶高液壓地熱，例如清水地熱。這些高地熱區的特色，是具有較高的地溫梯度（亦即由地表往下的溫度上升速度，較一般地區高），而且多半伴隨有地表的天然溫泉。
近幾年政府已經積極推展地熱能源開發研究，責成幾個相關單位分別就不同層面的地熱開發問題，進行研究評估。例如大屯山地熱由經濟部能源局規劃、綠島地熱由台電籌辦；科技部則推動學界，經地質條件評估初步規劃以蘭陽平原作為地熱開發示範研究區。
由地質條件評估來看，選擇蘭陽平原確實有其科學依據及邏輯。蘭陽平原不但是沖繩海槽延伸岩漿活動的潛能區，又是有多條地質斷層（如梨山斷層、濁水斷層等）可能產生高液壓地熱的潛能區；再加上周邊有高山帶來充沛的地下水，整體來說確實有地熱開發的潛力。其中又有三個高地熱潛在位置：三星、利澤-龍德、員山-礁溪，分散於平原的三角地帶的三頂點。
然而蘭陽平原的地熱開發仍有其難度。現有天然溫泉區的地熱能源，可歸類為「淺層地熱」，相關的開發設備只需要在地表或近地表裝置，工程上的問題應該都有解決方案；較難克服的，在於對環境可能造成的影響及衝擊。因此政府直接交由經濟部能源局來籌備開發及相關的環境影響評估。
在工程上較具挑戰性的是「深層地熱」（顧名思義，是利用地下深層數公里的地熱）。它的好處是對地表環境衝擊較低（舉例來說，在德國和日本等先進國家，深層地熱區的開發雖需要審慎而嚴謹的調查，但無需環境影響評估），故由科技部邀請學界研究在蘭陽平原開發的可行性及未來性。
「深層地熱」的開發在國外有一些成功案例可供台灣參考，這是一個必須將工程技術及地質探勘研究分析緊密結合的工作。工程上，深層地熱的開採有一些不同的觀念及技術，目前比較成熟且成功的技術還是以美國FORGE計劃所推動採用的「EGS加強型地熱系統」（Enhanced Geothermal System）為首選。EGS的技術及原理在此不多提，可以參考相關的文獻報告。其特色簡單來說，是結合工程技術與善用高地熱區的地質特性：以雙井（或多井）製造連通高溫岩體的裂隙及流體，來加強提取高地溫梯度地區的深層地熱。而從台灣的地質條件來看，蘭陽平原確實是最佳的實驗場之一。
目前科技部在蘭陽平原地熱科學實驗的初步整體規劃，是在未來幾年內，逐步在幾個不同的潛在高地熱位置，測試深層地熱開採技術的可行性；一方面藉此建立國內深層地熱鑽井及相關工程技術，另一方面也可以修正精進蘭陽平原地熱的地質模型，作為未來開發的參考。
科技部在宜蘭三星地區的先期研究計畫，在養鴨場位置的測試井發現，600公尺深可達85°C，顯示在濁水斷層及礁溪斷層帶有較高的地溫梯度。因此在去年（2015）下半年，開始進行兩口（一對）2500公尺的鑽井工程。第一口測試井是在斷層帶外側邊緣，在今年1月鑽到1500公尺深後，發現地下岩體溫度不若預期，同時地質斷層裂隙條件也較預期稍有偏差。這顯示地質條件的選擇在深層地熱開發中，扮演的角色是非常關鍵的。
明確的說，地溫梯度雖然隨深度而改變，但水平方向上地質構造的變異會造成地溫分布的不均勻現象。就三星地區細部地下地質構造而言，斷層裂隙帶的影響很重要，因為它的寬度有變異性（從數公尺到數百公尺寬都很常見）。另外斷層帶在地下的幾何型態是評估上造成誤差的另一變數。
三星地區的深層地熱研究，即將進行第二口鑽井，預計在數個月後可以完成，期待可以完成雙井聯通斷層帶裂隙及流體的研究。屆時我們就可以驗收，了解「EGS加強型地熱系統」以雙井在三星地區斷層高液壓帶的測試，是否能達到實驗預期的0.5百萬瓦（MW）地熱發電的效應？
高成炎教授前一陣子撰文，質疑科技部選在三星作為蘭陽平原地熱研究的第一個試驗場是否錯誤？投資兩億在三星做EGS地熱鑽井系統是否費用過高？0.5MW的發電量是否值得？這些疑問，我們都可以從科學面及工程面仔細分析如下：
前面提到，蘭陽平原的先期研究評估結果，顯示有三個高地熱潛在位置，國家能源二期計畫依此規劃地熱研發的三個試驗區，執行的時程依序為三星、利澤-龍德、員山-礁溪。這是國內多所大學及學術研究機構經過多年的先期研究及討論所得到的共識。從地熱源的地質角度來看，員山-礁溪和三星大致屬於同一類型，是處於斷層帶高裂隙高液壓，同時又位於高山區的山腳下，地下水流體補充快速。
而另一方面，利澤-龍德的地熱源，則與三星及礁溪有所不同。利澤-龍德的地質環境比較特殊，位在蘭陽平原東南側，其地下從沖繩海槽延伸至陸地有一個大型的潛在熱源（也有學者懷疑是岩漿庫熱源）。而先期的探測也顯示這蘭陽平原的「地熱金三角」，確實在近地表有較高的地溫梯度。其中利澤-龍德未來很有可能擁有最高的地熱發電量（先期研究顯示淺層地溫梯度可達82度/公里）。然而由於台灣有火山熱源的地區較少，而有斷層帶高裂隙液壓的地區較多，因此克服斷層帶深層地熱技術研發的困難，就成為蘭陽平原地熱實驗的首要任務之一。
其次，科技部投資兩億委託研究團隊與中油公司在三星鑽兩口EGS地熱井，費用是否過高？這不妨從大家熟知的石油或油氣鑽井來參考看看。台灣中油公司的鑽井技術可以說是公認達到世界水平，過去數十年無論在陸地（主要是苗栗等台灣西部麓山帶及平原區）或海域（主要是台灣海峽），已鑽過上百口數公里深的探測及生產井。若要達成一個商用的油氣井生產平台，提供持續性的油氣，每一個平台的鑽井費用恐怕都動輒數十億，甚至上百億（特別是海域平台）。而地下地質構造的複雜性，使得鑽探成功率常常不到十分之一，但每鑽探一口井，就對地下的了解多了許多。雖然鑽地熱井與油氣平台不完全等同，但在一個有潛力的地區，初期鑽井的風險雖然較高，但也是必要的投資。
高成炎教授也質疑，三星紅柴林地區被經濟部地調所公告為「地下水補注地質敏感區」？所以科技部三星深層地熱廠的研發是白費功夫？環評是一定不會過的？
環評當然是大家都應該要遵循的重要永續發展原則，但經過這二、三十年來在台灣及世界各國的實施經驗，大家也陸續（特別是先進國家）開始對環評的標準及準則做一些修正，而不是無限上綱。先前提到，有些地熱發展先進國家（如日本、德國等），對深層地熱研究開發的地區，是持環保鬆綁的態度。理由是鑽數公里深的井，主要採用深層的地熱水，對於地表（包括近地表的地下水）的環境因子影響，經長期實際評估後，發現確實很小。我們希望保護環境，也期待建立永續的能源系統，兩者如何達到平衡，考驗大家的智慧。
科技部深層地熱研究的遠景，是利用蘭陽平原廣大地區的可能不同地熱源，建立一個地熱發電網絡。舉例來說，若以100口深層井的EGS地熱系統網絡來計算，將有機會達到每年600百萬瓦的產能。當然這還必須觀察現階段三星地區的試驗結果，還要看看未來幾年在蘭陽平原其他兩個潛在高地熱帶（利澤-龍德、員山-礁溪）的實驗成果，以及如何將宜蘭三角地熱帶串聯起來？台灣深層地熱的發展，雖然有相當程度的挑戰，但一定是可以期待的。
