增强型地热系统

✍ dations ◷ 2025-06-08 07:22:53 #地热能,替代能源

增强型地热系统(英语:Enhanced Geothermal System,EGS)应用于地下水源不足,或是流通性较差的地热来源,于一端注入冷水并吸收地底的热量后,由另一端抽出。“增强型地热系统”(EGS)除了可以扩大地热能的应用范畴,开发难以直接取出地下水源的场域,并可作为传统型直接抽出地下水的地热来源,在营运后期增进产能的方式。

传统的地热能使用方式为直接抽出地下的热水加以利用,这适合地下水源充足,且地下水流通性良好的地热地层。但是,有许多地点地层拥有良好热源,但是受限于地下水源不足,或是地下水流通性较差,因此无法用传统的方式开采地热。“增强型地热系统”(EGS)将冷水注入地层中,让地层中的裂隙扩大,这样的过程称为“水力剪切”(hydro-shearing),这可以增强该地层中地下水的流通性。并透过水作为介质,吸取地下岩层的热能,于合适地点再将加热后的水取出,这样的方式可充分利用原先地下水源不足的地热源,并且透过持续补充冷水可延长地热源的使用寿命。

“增强型地热系统”(EGS)可以作为每天24小时发电的基载电力。EGS与传统直接抽水型比较,可选择场址的限制性较少,主要是考量钻探深度与成本的对应关系。EGS理想的地点为上方有花岗岩覆盖的沉积层,这可以减缓热能的流失。依据现有技术,EGS电厂的寿命预计为20~30年。

EGS必须将冷水注入地层,并使地层裂隙扩大,但掌握裂隙的方向与裂开的程度为主要技术挑战。过与不及均可能导致无法回收源先注入的水。一般会经由精密的地层测量,并以电脑模拟裂开的状况来辅助施作。

EGS将水注入地层,使地层裂隙扩大,无可避免有可能会“诱发地震(英语:Induced seismicity)”(Induced seismicity)。根据澳洲政府的说法:“与自然地震相比,EGS水力压裂引起的地震风险较低,可以通过认真管理和监测来降低几率与地震规模,不应将可能诱发地震其视为EGS进一步发展的障碍”,但仍提醒诱发地震的风险因地点而异,应在开始大规模注水之前审慎评估。

目前各国EGS发展多在研发与小规模验证阶段,例如欧盟在法国苏茨苏福雷(法语:Soultz-sous-Forêts)有一个1.5MW的示范电厂计划,英国康瓦耳有一个3MW的示范电厂计划。美国在新墨西哥州Fenton Hill由洛斯阿拉莫斯国家实验室进行全球第一个EGS试验。2014年2月,美国能源部宣布将成立“地热能研究先锋观测站”(Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy,FORGE),以作为专项研究EGS的实验室。韩国在2010年12月启动浦项EGS计划,目标是建立1MW的EGS示范电厂。

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