台灣地質碳封存的前景│魏國彥

台灣地質碳封存的前景│魏國彥

為因應政府宣示的2050淨零排放目標,中油計畫在苗栗通霄鐵砧山地區打造碳封存試驗井,將把二氧化碳液化後打入井內地底封存,提出的「變更環境影響評估」於7月25日在環保署環評審查通過。當日筆者接受《中國時報》記者採訪時表示樂觀其成;但是,釜底抽薪之道,還是在於利用台灣西部海濱含鹽水地層進行徹底的碳封存。

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鐵砧山原本就是個儲油氣構造,而一般這類構造中除了石油與天然氣之外通常也含有二氧化碳氣體,如今鐵砧山油氣田早已開採殆盡,以往曾一度把進口的天然氣打入,作為暫時儲存的「氣窖」,如今只是改把二氧化碳加壓打入,進行地層儲存,如同嫁出去的女兒回娘家,是一個天然系統的再利用。當然,相關的監測工作必須周全進行,根據中油所提出的《鐵砧山地區天然氣注、產氣井開發計畫環境影響說明書變更內容對照表》所附的地圖顯示,在注入井附近就有地下水監測站與監測井,並在西方稍遠處有兩口監測井。

中油公司擬執行3年,每年灌注10萬噸二氧化碳、共灌注30萬噸二氧化碳至地層中。對照國發會2022年公布的「2050淨零排放策略及路徑」中的「二氧化碳捕捉、利用與封存(CCUS)」總共要儲存4千萬公噸,顯然中油這個作為只是杯水車薪,甚至只是為了投石問路,測測民意水溫。果不其然,苗栗縣環境保護協會已出面反對:「中油不能自己想做就做!」

《中國時報》記者同時也訪問了中央大學的林殿順教授,他表示為了大量儲存二氧化碳於地底下,更好的目標是地下800公尺以深、含有地層鹽水的砂岩地層。根據他的估計,台灣西部沿海及外海地帶粗估,約有500億噸至600億噸的碳封存空間。

CCS計畫其來有自

話說從頭。2008年李嗣涔教授擔任台灣大學校長,流體力學研究所陳發林教授向他建議在校內成立一個「能源研究中心」,探討台灣的能源賦藏與技術前景。幾經開會與召集,後來以陳發林教授為首,筆者為副,在2009年完成「能源國家型科技計畫」草案,並於當年暑假由李校長領銜正式向國科會提出,經國科會採納,於2010年開始執行,後來總共執行兩期,至2018年結束。

其中第一期由台大「能源研究中心」擔綱總計畫的執行。筆者在地質相關領域規劃了「二氧化碳地質封存」、「海域可燃冰探勘」、「地熱探勘」、「核廢料儲存」等項目(各子計畫原始名稱甚長,此處以簡化易懂的名稱概述,便利閱讀)。

各項計畫次第展開,多個團隊由產、官、學混合編組投入。有關碳捕捉與封存(Carbon Capture, Use and Storage, CCUS)也在學界展開,一度由清華大學談駿嵩教授領軍,他主要在碳捕捉與再利用方面下功夫;此外,中央大學的林殿順教授則在地質封存上做了大量開創型工作,也發表了不少專業及科普文章。

但要有實際的地球物理探勘及鑽探作為,就必須有中油公司與台電公司投入,因為只有他們才有相關資料、資金與國家賦予的礦權。2013年,台灣排碳量高達2億6千萬公噸,環保署已進行「溫室氣體減量法」立法籌備與溝通工作,並計畫對排碳大戶課徵碳費,且倡議組成「碳捕捉封存(CCS)策略聯盟」。經濟部下屬的中央地質調查所、中油公司與台電公司幾經開會討論,決定根據單位性質及掌管業務分工,由各個相關機構各自展開「碳捕捉、利用與封存(CCUS)」的實際業務,並由另一國營企業大戶—中鋼公司,進行碳利用的實際實驗,各國營公司在經濟部國營會的督促下分別投入進行。

其中,中油公司在鐵砧山構造利用廢棄油氣田做碳封存實驗,預計每年注入10萬公噸。台電公司在彰濱工業區、彰化電廠預定地進行地質鑽探,探討將液化二氧化碳注入地下含鹽水地層的可能性及可注儲量的估測。是項工作首先要有大區域的地球物理資料建構地質模型,而模型的驗證就必須進行地質鑽孔,就好比我們檢查肺部,首先是利用便宜迅速的X光攝影,若影像有病變跡象,仍須實際取樣切片乃至開刀,直探病灶,才能最後確定病徵與處置。

地質碳封存須將液化後的二氧化碳灌注到800公尺以下的地層中,因為在800公尺以下的地層壓力與地層溫度下,才能讓二氧化碳保持液態,但仍能緩慢移動,並與地層中孔隙所含的鹽水混合,與周圍岩層進行緩慢的礦化作用,最終成為含碳的碳酸礦物,進而達到長年的地質碳封存(sequestration)之目的(sequestration有「查扣」之意,而非單存的「儲存」)。

薛西佛斯推石上山

不論中油的鐵砧山計畫,或台電的彰濱地下鹽水層探測,都早已在十年前執行過,此番再作馮婦,讓筆者有今夕何夕之感!

2013年中油公司的鐵砧山碳灌注實驗計畫一經曝光,立刻引來在地居民與環團的反對,《蘋果日報》6月25日以頭版頭條,配合內頁兩大頁大幅報導。頭版大字標題寫著:「中油台電硬幹,10萬噸CO2埋地底恐誘發地震」。

一經報導,各方縮手。當時是馬英九總統剛連任,正準備展開12年國教、志願役、油電雙漲、以及行政院組織改造等重大政治改革。利害相權,中油公司的計畫因涉及灌注,引起恐慌,立即叫停;而台電的地質鑽探與一般工程鑽探相似,而且正好在5月底鑽到3千公尺深,也就順勢封井收工。儘管如此,當時的彰濱沿海鄉鎮的民進黨籍地方民意代表還是糾眾拉布條抗議:「不要讓彰化海岸成為『殺人海岸』」,《自由時報》大幅報導,給馬政府難堪;後來馬英九下鄉,常被丟拖鞋。

「能源國家型科技計畫」於2018年終劃下句點,相關碳封存計畫如過眼雲煙,結案報告書束之高閣,船過水無痕,民進黨政府將能源經費大量灌注於風光發電—在農地與漁塘架設大片光能發電板,在雲彰竹苗海濱投資離岸風電。

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到了2022年,迫於國際減碳壓力,也為了Me Too跟風,戴綠色光環,蔡英文宣布台灣要在2050年達到淨零排放,國發會如響斯應,在去年3月30日正式公布「台灣2050淨零排放策略及路徑」(圖1),並預告在2030年前將編列9千億新台幣預算,有4,400億來自國營企業(主要是台電與中鋼),其中又有415億框列給「低碳及負碳技術」(圖2),規劃在2030年CCUS達460萬公噸。經過一年的綢繆準備,中油於今年7月底再度提出苗栗通霄鐵砧山碳封存實驗井計畫,就其總封存潛勢而言,只有30萬公噸,未來封存重點還是將落在深層含鹽水的地層。

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地質碳封存計畫在2013年戛然而止,沈寂十年;當年國民黨執政,民進黨曾大力反對的CCS如今捲土重來,回鍋新炒。借問一句,早知如此,民進黨何必當初、逢馬必反?台灣的能源政策與減碳工程,就在政治的操弄下蹉跎卻步,一耽誤就是十年!民進黨朝三暮四,自己搬石頭砸自己的腳在前,現在又重起爐灶,在「政治正確」的大旗下,要求曾經扈從的環保團體望風轉舵,要憨直鄉民在「自己人」的包容下,三緘其口。政治偽善,莫此為甚!

彰濱台電廠址碳封存潛能

國人應慶幸當年在《蘋果日報》大爆CCS危害的新聞事件之前,彰濱工業區的地質鑽探井TPCS-M1已經悄然完工,共取得3千多公尺的岩芯,隨後經學術團隊細緻研究,對於井下鑽獲沈積物的性質與年代有了深入的分析,成為評估台灣西海岸,尤其是台灣海峽地質上稱為「台西盆地」的深厚地層的封存層位及潛力,有了量化評估。筆者將各方露出的資料經過整理簡化,做出下圖(圖3),可簡明呈現三個儲積層(砂岩),及其上覆的封蓋層(頁岩)概況。

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第一儲積層(R1)是在卓蘭層下部,其上方的卓蘭層上部含黏土礦物較多,就構成該儲積層的蓋層。同理類推,往下有第二儲積層(R2)、第三儲積層(R3)。三個儲積層及蓋層的地層總厚度在彰濱超過1,700公尺。因該地地層向東傾斜、向西部上揚,被灌注的液態二氧化碳進入地層中,在地層壓力下,會大部分向西方沿地層上揚方向緩慢移棲,若灌注的壓力調控得宜,在多年長期的灌注下,總儲存量樂觀估計可達137億公噸。

對未來的展望

國發會規劃要在2050年達到淨零排放,到時候的的電力稱做「去碳電力」,也就是「火力發電+CCS」,約提供20 – 27%的電力,CCS等負碳技術至少要移除4,000億公噸的二氧化碳。彰濱工業區的儲碳能力估計約為140億公噸,顯然不敷所需,而基於地層走向、地質構造、地層組成,以及地震潛勢等因素考量,台灣西部的台西盆地是CCS的最佳目標,因此,台中、苗栗、新竹、桃園等地濱海地區,都將成為未來二氧化碳灌注的可能場域,有關土地取得、地球物理探勘、地質探測井及監測井的選址,都應儘快次第展開,才能確實評估,也才能讓未來的環境影響評估有可靠的參數,有地層中二氧化碳移棲模型、地下水文模型進行模擬。

地層儲碳需要時時刻刻以適宜的量往下灌注,並在其他監測井監測二氧化碳移棲進度,配合以微地震的即時監測,調整灌注的量與位置。整個灌注場的營運時間可能超過30年或更長,需作「全生命週期」的營運規劃,環境影響評估也必須是「全生命週期評估」(total life-cycle assessment)。

以目前環保署進用人員的學科背景而言,實不足以應付。因此,行政院人事制度與考試院的「考用合一」相關行政措施,都必須有新的設計與變革。環保署剛在8月22日改組為「環境部」,下設「氣候變遷署」與「國家環境研究院」,應當趁此革故鼎新之時,調整業務、進用相關人才。

(作者係馬政府時期環保署署長)

附加資訊

  • 作者: 魏國彥
  • pages: 28
  • 標題: 台灣地質碳封存的前景