地熱能提供穩定且低碳電力,在全球能源轉型過程中愈來愈受到關注。(圖片來源:INPEX)
美國科技大廠Google布局亞洲地熱能,近日與台灣簽署第一份亞太區地熱購電協議,為潔淨能源產業寫下新里程碑,一向對再生能源相當感冒的川普政府,上任後非但沒阻擋地熱發展,最近簽署的一份行政命令還縮短計畫審查時間,讓市場再度燃起希望。
地熱發電發展至今,最大門檻仍是高昂的開發成本,但隨著技術發展、公私部門的合作,成本曲線已經出現轉折,《RECCESSARY》從成本及技術2大方向,帶領讀者快速掌握地熱能發展趨勢。
地熱發電討論度升溫,Google、川普推波助瀾
Google在4月中宣布,與台灣倍速羅得公司(Baseload Power Taiwan)簽署首張地熱能購電協議,為亞太地區開創首例,初期計劃在2029年以前為電網增加10MW(千瓩)的低碳電力,以滿足Google在台灣的資料中心及營運需求,目標是讓台灣商轉的地熱裝置容量倍增。
除了台灣,Google早就在澳洲進行地熱研究計畫,並與美國地熱能新創公司Fervo Energy開發增強性地熱系統(Enhanced Geothermal Systems,EGS),致力於將新技術商業化,同時與非營利組織Project InnerSpace合作,搜集分析地下資料(subsurface data),共同發掘全球的地熱潛力。而在台灣之後,Google接下來看好日本、印尼的潛力。
地熱能不只受到科技業關注,美國政府也有布局,且川普意外地讓同屬於再生能源的地熱獲得發展空間,部分原因或許是地熱與化石燃料發展有相當大程度的交集。
美國內政部配合川普宣布的「國家能源緊急狀態」,簡化部分能源資源及關鍵礦產開發流程,例如原本得耗時2年才能取得的完整環評報告,未來將大幅縮短至28天以內完成。其中包括地熱能、生質燃料、動能水力發電(Kinetic hydropower),在幾乎都是化石燃料的名單中顯得相當特別。
除了利多政策,美國能源部長萊特(Chris Wright)、以及國會兩黨的支持,也讓地熱能在美國獲得更多政治力量,但地熱開發屬於資本密集產業,前期所需的成本相當高,成為產業推動的一大阻礙。
地熱發電成本勝天然氣,供應AI資料中心低碳電力
根據金融顧問公司Lazard的平準化能源成本+(LCOE+,編按:提供一個能在不同發電技術中相比較的成本基準)2024年的研究,在考量建設、營運、維護、燃料成本之後,地熱能每MWh(百萬瓦時)成本落在64美元至106美元之間(約新台幣2,048至3,392元),明顯低於天然氣發電,且最低成本甚至與燃煤發電不相上下,如果再加上碳價成本,幾乎沒有碳排的地熱能明顯更有優勢。
儘管與再生能源最大宗的風力及太陽能相比,目前地熱能幾乎沒有成本競爭力,但地熱不受氣候影響,可以填補風、光間歇性問題造成的供電缺口、分散電力來源過度集中的風險,尤其人工智慧(AI)大幅推升資料中心用電,更需要地熱等低碳電力來源維持全天候穩定供應。
國際能源總署(IEA)預估2035年,在次世代地熱技術(Next Generation Geothermal)的成本有機會大幅降低8成,並以每百萬瓦時50美元(約新台幣1,600元)的價格供電,成為最便宜的可調度低碳電力來源之一,不但能與水力、核能、生質能互別苗頭,與風力、太陽能相比也有「高度競爭力」。
油氣技術跨領域應用,「鑽井深度」成地熱開發關鍵
為降低地熱的開發成本,增強型地熱系統(Enhanced Geothermal Systems,EGS)被視為是降低地熱成本的關鍵技術,該技術更與油氣業的鑽井技術息息相關。
「水平鑽井法」與「水力壓裂法」(Fracking)都是油氣業常見的鑽井法,如今都被拿來應用於開發地熱。增強型地熱系統(EGS)屬於次世代地熱技術之一,最大優勢是減少地理環境的限制,且可大規模產出,進而降低成本。
事實上,地熱工程技術及能力的投資有8成與油氣業重疊。一般來說,鑽井深度愈深溫度愈高,深度達3至6公里就屬於深層地熱,而麻省理工學院(MIT)的衍生公司Quaise Energy目標是深入20公里,接觸到500°C的高溫岩石,其產生的電力是一般傳統地熱的10倍。
美國地熱新創Fervo Energy創辦人兼執行長拉提莫(Tim Latimer)表示,新的鑽井系統將使成本大幅降低,透過更深入地球核心,以有競爭力的價格發掘更多熱能潛力。
Fervo Energy透過獨有的解決方案結合水平鑽井法(Horizontal drilling)及光纖感測系統,被《時代》雜誌(Time)評為兼具創新應用及商業可行性,並將該公司列入2025年全球頂尖綠色科技公司(World’s Top Greentech Companies 2025)之一。
雜誌還特別提到Fervo Energy在美國猶他州的Cape Station計畫已經在2023年開工動土,如果發電廠順利在2028年全面上線,裝置容量可達2GW(百萬瓩),可望成為史上產能最高的增強型地熱系統(EGS)。
次世代地熱技術包含增強型與閉環型。(資料來源:科技發展觀測平台)
根據調研機構日本環球訊息公司(Global Information Inc,GII)的推估,EGS的全球市場規模可望在2033年來到35.3億美元(約新台幣1,129.6億元),年複合成長率(CAGR)達4.41%,分析師看好市場大幅成長有3個原因:再生能源需求成長、技術創新、市場對能源安全的重視。
相較於風、光發電技術較成熟,地熱能的發展才剛起步,除了需要政府政策營造產業環境,也需要私人企業的投資挹注。如同Google潔淨能源與減碳事務資深總經理泰瑞爾(Michael Terrell)提到的,企業需求在地熱能技術市場化的過程中扮演關鍵角色,而他們採取長期合約或股權投資的方式,為擴大地熱能發展奠下良好的基礎。
資料來源:DOI、Cipher、Feovo Energy、E & E News