經濟部能源署-再生能源資訊網

 發布日期 2019 年 05 月 07 日 8:15 |作者 Daisy Chuang |

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。

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。

Improved risk management for geothermal systems
Controlling fluid-induced seismicity during a 6.1-km-deep geothermal stimulation in Finland
（首圖為示意圖，來源：shutterstock）