【易生誤解】網傳「挖地熱井發電,會改變地殼應力變形,增加地震發生機率。地震帶也是地熱資源豐富地,促進地熱釋放和積累」?

【易生誤解】網傳「挖地熱井發電,會改變地殼應力變形,增加地震發生機率。地震帶也是地熱資源豐富地,促進地熱釋放和積累」?

事實查核報告#3026
【易生誤解】網傳「挖地熱井發電,會改變地殼應力變形,增加地震發生機率。地震帶也是地熱資源豐富地,促進地熱釋放和積累」?
發布日期/2024年5月17日

經查:

【報告將隨時更新 2024/5/17版】

403花蓮地震後,地熱與地震的關係再度受關注,LINE流傳訊息稱「挖地熱井發電,會改變地殼應力變形,增加地震發生機率」等內容,這些說法都是正確的嗎?

一、地熱工程、地質專家都指出,傳言對地球科學理解錯誤。開發地熱不會導致地殼應力變形,地熱本就是自然儲存在地底的熱能;此外,受板塊運動影響,地震帶本就是地熱資源豐富處,不是因為發生地震而增加地熱。

二、專家說,地熱能開發技術現分為傳統水熱型、先進型地熱、增強型地熱,前2者地熱技術不會導致地震,但「增強型地熱」過去在韓國、美國曾有誘發人工地震的紀錄,但是極少數個案。

專家解釋,由於此開發技術會以人工液裂方式,在地底製造裂縫後再灌水進去,較容易影響地層。但現今能透過事前地質調查、工程風險管控,降低有感地震發生機率。

三、台灣目前有4座已運轉發電的地熱廠,都是傳統水熱型,並非曾引發地震的增強型,台灣發展地熱以來尚無誘發地震的紀錄。403地震過後的多次地震是自然地震,與開發地熱無關。

台灣目前有多座地熱廠正在評估開發中,主要以傳統型為主,但未來也可能開發新技術。

特定的地熱開發技術確實曾有誘發地震紀錄,但目前透過工程技術及管理,風險可控;傳言錯誤理解地熱開發與地震關連,且夾雜不正確地科知識,引人誤解開發地熱就會引起地震,因此為「易生誤解」的錯誤訊息。

背景

403花蓮地震後,地熱與地震的關係再度受關注。通訊軟體Line流傳一段訊息稱「再挖地熱井發電,地震震不停了!

文章內容提到,地熱的儲存和傳輸會對地震產生影響。因為地熱會引起地下岩石的熱漲冷縮,對地殼產生應力和變形,增加地震發生概率。

此外,文章也提到,地震發生釋放能量會導致地下熱能儲存變化,釋放能量會導致地下岩石的變形和破裂,改變地熱能的分布,地震活躍的地區往往也是地熱資源豐富的地方,地震的頻繁發生可以促進地熱能的釋放和積累。


圖2:社群平台流傳訊息擷圖

查核

查核點一:開發地熱導致地殼應力變形、增加地震機率?

開發地熱不會讓地殼應力變形  但國際曾有「增強型地熱」誘發地震紀錄

成功大學資源工程學系教授謝秉志說,傳言說的「地熱對地殼產生應力變形,增加地震發生機率」的說法不正確。地熱是本就儲存在地底下的熱能,熱能流體的通過不會導致地殼應力變形。

台大地質科學系教授宋聖榮說,地熱的開發有可能會導致微乎其微的溫度變化,但是並不會對地殼產生應力變形,傳言不符合地科常理。

成功大學資源工程學系教授謝秉志解釋,地底下充滿熱能,深度愈深、愈靠近地核,溫度愈高。想要取地熱發電,主要有3種類型「傳統水熱型」、深層地熱的「先進型地熱」及「增強型地熱」。

「傳統水熱型」是利用地底下岩層縫隙中流動的地熱水及熱蒸氣(希望達到150度以上),將熱水抽上來後,將熱能轉換成電力,水則再灌回地底,形成水循環。鑽井深度淺,主要是在地表淺層,不會增加地震發生機率。

但若岩體沒有裂縫及水,可利用井下熱交換管,將地底下的熱能以熱傳導方式吸收再行利用,此為先進型地熱。

另外一種是以人工水力液裂技術(EGS)在地底下製造縫隙,將水灌入地底後讓水吸收地層熱能,稱為「增強型地熱」增強型地熱是利用人工的方式,製造地層岩石裂縫,較可能影響到地層,過往有誘發地震紀錄。

(二)能源專家、科學月刊編輯委員廖英凱表示,傳言提到地熱開發會引發地震,確曾有特定條件的前例,「自然(Nature)」期刊曾報導介紹該期刊上的兩則研究,指出韓國2017年11月發生規模5.4地震,與韓國浦項實驗性的地熱發電廠有關。當時該廠採用EGS增強型方法取熱,因為鑽井把水灌進岩體,引起附近斷層的小地震後,而進一步誘發更大的地震。

廖英凱說,目前已知EGS會有誘發地震的可能性,且必須建立在水力壓裂達到相當規模,才有機會發生,目前也僅有極少數個案。

增強型地熱雖可能誘發地震  學者認風險可控 

謝秉志說,儘管「EGS增強型地熱能」過往有誘發地震紀錄,但開發過程中也會有風險管控,例如挑選場址挑避開斷層帶;在工程管理上,也會有小型地震(震度3以下)通報跟地震調查機制,避免誘發較大的地震風險。

台大地質系教授宋聖榮也說,比較有可能誘發地震的是「EGS型的增強型地熱」,但這是特殊案例,並不等於開發地熱就會增加地震發生的機率。由於工程技術的改善,以及工程風險管理,近年來已經很少發生因開發地熱產生地震的案例。

廖英凱表示,根據中研院
台灣淨零科技研發政策建議書(p53)所提,可透過工程設計控制水力壓裂範圍,不易引發人可感知的地震。

台灣地熱資源發展協會理事長、海洋大學地球科學研究所名譽教授李昭興則說,開發增強型地熱就像石油鑽井工程一樣,確實有可能會誘發小型地震。過去在首爾、美國都有類似案例。然而,韓國事件雖引起全球關注,但後續歸咎部分原因與其地質調查有限,以及韓國較少發生地震有關。

李昭興說,台灣尚未做到4-5公里的深鑽,目前還沒有開發地熱導致地震的問題;但開發地熱能是未來趨勢,值得提早研究和防範。

查核點二:403地震後震不停,與發展地熱有關嗎?

(一)廖英凱說,近期地震頻繁發生於花蓮,花蓮目前有瑞穗溫泉區的地熱發電廠,但仍施工中且僅有探勘井,預計採用「雙循環系統」,也非曾誘發地震的EGS系統。因此儘管花蓮一帶有地熱發電開發,也不可能導致花蓮地震。

(二)經濟部能源署指出,台灣處於環太平洋地震帶上,同時也具備豐富地熱潛能,其他如印尼、美國西岸、菲律賓等同在環太平洋上的國家,都積極設置地熱發電系統。

能源署說,台灣目前發展地熱能以來尚無誘發地震紀錄。雖然過往國際研究及開發EGS地熱能時,曾有過誘發地震的案例,也將誘發地震納入風險評估範圍。但台灣尚無開發EGS經驗,會持續關注國際發展情形。

查核點三:網傳「地震活躍帶,地熱資源豐富,地震頻繁發生可以促進地熱能的釋放和積累」,是真的嗎?

(一)台大地質系教授宋聖榮說,地震多的地方本就會有比較多地熱,但並不是地震造成地熱,也不是地熱造成地震。根本原因是地球的板塊運動,地震、地熱都是自然的產物。

宋聖榮解釋,自然地震產生的原因是活動斷層錯動,或是火山岩漿噴發。活動斷層摩擦時的確會產生熱能,但是與原本就存於地層的地熱能相比微乎其微,不會因為地震而增加地熱。相對來說,地熱資源多的地方,本就多地震,但也不是因為地熱去誘發地震。

(二)廖英凱表示,網傳說法在科學用詞描述、科學思維的理解與邏輯推理均有諸多謬誤。例如地函中的地熱並非僅有傳導形式,也有對流;或例如先主張地熱的能量導致地震,但又矛盾地認為取出地下熱能後會增加地震等等,有諸多用詞的不精準。可能代表該傳言是在極有限理解的狀態下試圖推敲地震成因,而錯判地震與地熱開發的因果關係。

補充資料

如何運用地熱發電?目前有哪些類型?

成功大學資源工程學系教授謝秉志說,運用地熱發電主要有三種類型,一種是「傳統水熱型」,是利用地底下岩層縫隙中流動的地熱水及熱蒸氣(希望達到150度以上),將熱水抽上來後,將熱能轉換成電力,水則再灌回地底,形成水循環。對於地底下的地層來說,,因為有生產/回注,可維持地層壓力穩定,所以對地層影響小,水資源也不會浪費。

熱能轉成電後,水溫會降低嗎?謝秉志說,當熱水抽上來後,部分熱能被轉換成電,水溫會降到80度左右再灌回地底。雖然溫度降低,但它並非是冷水,回注回地底後,很快就會被其他更高溫的水給包覆回溫。

謝秉志也說,地底下其實充滿熱能,地底愈深愈靠近地核溫度愈高,但大多是地層岩石,有熱但卻缺少裂隙及水(稱為乾熱岩)。因此,另一種地熱類型是「深層地熱」。在深層地熱中,以取熱技術來區分可以有「先進型地熱」及「增強型地熱」

「先進型地熱」是利用井下熱交換管,將地底下的熱能以熱傳導方式吸收地層的熱。此技術吸熱效率較差,但是真正的取熱不取水,也不會對地層產生影響,對於地層環境的保護最好。

另一種方法是「增強型地熱」,是在乾熱岩中以人工水力液裂技術(EGS)在地底下製造縫隙,將水灌入地底後讓它吸收地層熱能。此種技術會利用人工的方式,製造地層岩石裂縫,較可能影響到地層。

台灣目前有在開發地熱能嗎?主要是發展哪種地熱技術?

地熱資源發展協會理事長李昭興說,台灣處在板塊交界,自然有地震、火山、溫泉地熱,相當有潛力發展地熱。而目前台灣有在運營供電的地熱場共有4座,主要位於大屯火山、宜蘭清水、宜蘭土場、台東金崙,都是利用傳統型地熱發電,占整體發電量非常低。

李昭興說,相較於全世界主要地熱能主要發展國家如美國、印尼、菲律賓,台灣目前仍在技術開發初期。目前仍有需多地熱能案場正在評估,整體趨勢也是往新的地熱技術發展。

謝秉志說,台灣目前主要是傳統水熱型的地熱能發電。通常會跟著溫泉區發展,地表有溫泉,地下熱水資源相對豐富。在開發角度來看,溫泉也可算是一種地熱能的跡象。現在開發的案場以傳統型水熱為主,未來可能也會往深層型的地熱趨勢發展。

能源署也指出,目前民間業者申請開發地熱能發電前,均須符合相關土地管制及環評規定。目前規定地熱能發電設備之尾水,須回注原地下水層達取用量之90%以上,以保障地熱資源永續利用。