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致力降低诱发地震风险,科学家已有效控制 6.1 公里深地热设备

致力降低诱发地震风险,科学家已有效控制 6.1 公里深地热设备

地热虽然是种可当成基载能源的绿色电力,但发电过程得将液体注入到地底深处以提取热能,这可能就会诱发地震,引起大众的恐慌与质疑,对此,欧洲联合团队已着手研究,并实际在芬兰地热厂应用此技术,有效控制地热厂 6.1 公里深的注水设备,可防止出现规模 >2 的地震。

 

但为什麽地热厂会引起地震呢?这时就得介绍一下地热系统,现今地热发电可略分为水热型与乾热岩型,前者是直接提取地下泉或是蒸气来发电,乾热型则有点类似加强型地热系统(Enhanced geothermal systems,EGS),主要是针对有高热流却没有足够的蒸气或热水的区域,利用水力破裂方法在地下深处乾热岩层制造裂隙,形成人工的地热储集层,藉由注入流体取热至地热储集层内,再将热能回流到地表做为发电使用。

地热会诱发地震并非空穴来风,2017 年 11 月韩国浦项发生芮氏规模 5.4 地震,为韩国有纪录以来第二大地震,学者调查指出,这是浦项地热厂注水不当所引起,且钻井完成前 5 年内,该地点也无任何地震,对此韩国政府也于 2019 年 2 月宣布永久关闭浦项地热发电厂。

一般来说,EGS 地热系统在注入液体时仅会诱发规模 1-2 的地震,但除了先前韩国规模 5.4 的前例,2007 年美国也有发生 3.4 的地震,因此为了让人们更了解当地的地质与应力累积、降低大众对 EGS 诱发地震的质疑,德国最大科学研究机构亥姆霍兹联合会与芬兰地热研究公司 St1 Deep Heat 已投入相关研究,希望可以缓解 EGS 诱发地震的大挑战,进而排除地热系统的发展阻碍。

在该研究中,团队采用像是交通号志灯的近即时(near-real-time)地震监测,绿色代表一切 OK,黄灯则是需要进行进一步分析,红灯则是得尽快停止刺激活动,工程师可根据近即时数据调整注水的压力跟速率。亥姆霍兹德国地理研究中心科学家兼论文第一作者 Grzegorz Kwiatek 表示,透过特殊的钻井和地面地质探测器可得出几乎即时的地震数据。

近即时地震数据便是专案成功的关键,专案负责人 Georg Dresen 表示,人们也可更加了解储集层、液压能量释放跟地震之间的关系,与此同时也能加速对地震的反应。

科学家能透过新技术立刻调整储集层,并能找出诱发地震的关键并加以控制,目前团队也成功在芬兰赫尔辛基的地热厂应用此技术,在 49 天内观测垂直深度长达 5.7-6.1 公里的注水道,最终效控制诱发地震,将地震规模控制在 2 以下。

不过 Kwiatek 也补充,由于研究的定量结果主要是用来避免地热诱发大地震,无法直接将结果用在其他环境中,但研究采用的方法跟概念仍可应用在其他 EGS 地热厂中,可进一步避免地震风险并得出特殊的应变措施。

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