二次能源轉型涵蓋大 能否濟急

(台北內科週報第652期/2024年10月14日-2024年10月20日)

【ESG促進平台】全球面臨氣候變遷挑戰,2次能源轉型將涵蓋多元綠能、深度節能及先進儲能等面向,經濟部表示,除了持續確保穩定供電外,也要穩健邁向淨零轉型目標。已成熟的太陽光電和離岸風電將持續推動,太陽光電也將持續朝複合利用,未來新建、改建的建物更可安裝光電;離岸風電除了已完成的372座風機外,仍要持續推動新階段,讓風場持續併網發電,成為台灣產業出口最佳助力。

此外,經濟部也強調,持續發展地熱、小水力等多元綠能,強化國家能源自主,將是下階段多元綠能的戰略目標。除了將在大屯山馬槽、花蓮瑞穗、台東延平及高雄寶來等地進行地熱探勘,今(2024)年也會在宜蘭啟動國內首口4千公尺深層地熱探測深井的開鑽。在深度節能工作上,除了擴大ESCO推動能量外,也會採取公營事業率先帶頭節能的作法,以實績建立民間企業的投入信心。

▲經濟部續推動2次能源轉型,以協助中小微企業升級轉型(照片係經濟部提供)。

至於對於產業的支持,5大信賴產業「半導體、人工智慧、軍工、安控、次世代通訊」等面向,經濟部也會健全供應鏈環境,支持半導體業者持續擴大投資、強化研發,維持世界領先。另方面,重視無人機產業,讓產值成長10倍達300億元;目前已啟動漢翔領軍的無人機海外商機聯盟,與美歐等民主供應鏈的展開合作洽談。此外,在強化低軌衛星地面設備通訊系統的自主製造,以及培育AI人才的部分,也會整合政策工具以掌握未來商機。

最後,經濟部表示,中小微企業家數佔我國企業總數的98.9%,為協助中小微企業多元發展,將採取數位轉型、淨零轉型及通路發展3大策略,提供中小微企業所需的專案貸款、租稅優惠等兩大配套措施,明(2025)年將加碼相關預算,投入116億元推動中小微企業多元振興發展,也將持續偕同相關部會,協助中小微企業轉型升級成長。


台紐合作 加速地熱探勘發展

(台北內科週報第619期/2024年2月26日-2024年3月3日)

【產學政研連線】地熱的開發,素為我政府重視,日前,經濟部地質調查與礦業管理中心與紐西蘭地質與核子科學研究所(GNS Science,簡稱GNS)簽署未來3年地熱探勘的合作意向書,並作為下一步雙邊地熱探勘合作發展簽署協議的暖身活動。

紐西蘭為國際公認的地熱先進國家之1,地礦中心表示,雙方近年在地熱領域的交流後,共同確認合作議題主要在地熱地質調查與探勘、生產技術及地質資料資訊交換、地熱地質模型研究與資源評價等,當然不僅限於此,亦包括地質工程的規劃與地熱電廠營運等技術顧問。雙方在融洽的氣氛下簽署合作意向書,對未來我國加速地熱探勘發展實質新添一股生力軍。

▲地礦中心邵屏華副主任(右2)與GNS地熱地質科學家Andrew Rae博士(左2簽署地熱資源調查合作意向書。

地礦中心推動國內地熱探勘及研究,已多次與紐西蘭專家進行實體及視訊會議討論,並曾於2023年11月組團至紐西蘭交流訪問。經濟部在2月20至21日舉辦2024台灣國際地熱論壇,GNS也受邀來台參加,並發表演說。雙方藉此機會,把握在台停留期間,於2月23日下午,由紐西蘭貿易發展中心Tina Wilson(魏緹娜)處長、工業技術研究院及地礦中心同仁見證下,地礦中心代表邵屏華副主任與GNS地熱地質科學家Andrew Rae博士,在地礦中心舉行合作意向書簽署儀式。

Andrew Rae表示,對於台灣的地熱發展有很高期待,相當佩服地礦中心能在短期內有相當亮眼的探勘成果,此次兩單位建立合作關係,希望拓展更多地熱相關議題的交流。

邵屏華感謝紐西蘭貿易發展中心,將紐西蘭地熱經驗導入我國的努力,也讚許工業技術研究院團隊,一路協助經濟部推動地熱產業發展,這次達成合作意向將有助於推動台灣地熱再生能源領域的發展,並為兩國共同努力應對淨零碳排和經濟發展帶來更多可能性。


工研院特展 揭露六大永續技術

(台北內科週報第592期/2023年8月21日-2023年8月27日)

【ESG促進平台】最近,工研院於台南沙崙綠能科技示範場域舉辦「2023預見永續新商機、南台灣淨零排放論壇暨特展」,串聯產政學研25位專家與11家公協會能量,提出淨零排放趨勢下的創新應用、探索發展契機,尤其這次論壇聚焦全球跨域趨勢與淨零議題,展出超過20項減碳技術與服務,更受到各界矚目!

此次特展的重點技術與服務如下:

一、突破產業瓶頸-智慧型地熱電廠

工研院近年積極投入地熱探勘、產能測試、電廠建置及運維技術研發。在地熱探勘部分,今年度引進國外先進小孔徑鑽探取芯設備,產能測試更利用具專利技術之「自動化智慧精準產測系統」,協助台泥綠能公司等進行電廠建置評估;在電廠建置方面,與施蘭卜吉公司跨國合作,協助李長榮全陽地熱公司建置國內首座電潛泵(Electrical Submersible Pump;ESP)增產地熱電廠,將單井發電效益提升到1MW以上。此外,更將「智慧型地熱電廠」技術應用於全陽金崙地熱電廠,透過集成診斷模式整合雲端監控系統與AI大數據分析,智慧化管理地熱發電廠內易損壞設備,提前7天預知損壞,降低整體運維成本。

▲工研院開發「AI數位減碳解決方案」,具備智慧排程、參數優化兩大核心技術,優化工廠人、機、料資源配置,提升生產效率(照片係工業技術研究院提供)。

二、建立紡織業綠色供應鏈-低碳無毒微生物靛藍染料

丹寧產業所使用靛藍染料99%為化學合成方式生產,石化來源原料與過程產生之中間體,多具毒性與致癌風險,對環境與人員有害。於是,工研院整合生物化工、紡織工程技術的團隊投入研發能量,並選定具有大量研究基礎、生長速度快的大腸桿菌作為研究菌株,研發出具產業革命性的低碳無毒微生物靛藍染料生產技術,勇奪2021年愛迪生獎銀獎榮譽。此技術已與產業合作成立新品牌ecolindigo,可應用於丹寧布相關產品。

三、AI數位減碳解決方案-兩大核心智慧力爆發

工研院開發「AI數位減碳解決方案」,具備智慧排程、參數優化兩大核心技術,是1套針對高耗能產業各自製程特性,快速研發不需花費高成本更新設備的方案。透過智慧排程技術,加值企業資源管理系統(ERP)產業軟體升級,幫助ERP業者如鼎基資訊的金屬加工等客戶,優化工廠人、機、料資源配置提升生產效率。參數優化技術則是針對連續式製程,如石化、玻璃等製程參數優化節能,可以較低的能耗生產出同樣品質的產品,更已協助國內玻璃業者,透過AI模型找出玻璃原料、溫度與品質之最佳製程參數,產線減少2%碳排,也導入世界級石化大廠,突破反應站產率瓶頸,平均提升2.5%生產產率,相當於節省3.01%原料及能源耗用,每年減碳約6,500噸。

四、廢材變綠金-負碳循環資材應用技術產品

負碳循環資材多來自農業生產及加工過程中所產生之剩餘物,具有固碳增匯效果,可透過萃取、發酵、碳化以及改質技術,將其活性物質單離純化,或者木質類轉化成生物炭等附加價值材料,可應用於民生、建材、環保工業與農業資材等。負碳循環資材多源自植物、動物和微生物的非化石和可生物降解的有機材料。以剩餘資材再利用為發展基礎,通過熱化學或生物化學產生高附加價值重要轉換過程。負碳循環資材於生長過程吸存二氧化碳,尤其竹林每公頃可吸存固碳約50-100公噸,為一般闊葉樹的2-6倍,進而成為碳匯交易市場的目標物,再藉由綠色製程,減少加工碳排放,達到凈零排放。

▲工研院「工業排放環境感測與低碳處理管理技術」,係結合空品及水質感測器,導入市區環境空汙、放流水監測、工廠自主管理、智慧農業場域應用,並可應用於製程線上監測與優化,達到節能減碳成效(照片係工業技術研究院提供)。

五、網購綠色精算師-循環包材及物流調度平台

為改善網購產生的大量包材廢棄物,工研院以循環經濟角度切入,首創循環包材回收物流調度平台,規劃與電商平台、物流業合作,制定共同袋箱規格以減少採購成本,並增加回收據點以提高使用者回收的意願。同時,成功開發導入技術及大數據分析駕駛運送行為與碳足跡監控,提供最佳化里程路徑及最省油耗的運輸方案,藉由共享車輛資源、善用回頭車、活用長途運輸、城市運輸以及最後1哩外送,提高資源利用率及能源效率,比起傳統車輛排派的一般收貨作業,在運輸效率上至少提升10%,預計2030年可降低碳排量約3分之1。

六、環境守門員-工業排放環境感測與低碳處理管理技術

工研院結合空品與水質感測器,導入市區環境空汙、放流水監測、工廠自主管理、智慧農業場域應用,並可應用於製程線上監測與優化,達到節能減碳成效。其中,複合式空品感測器可克服戶外環境濕度、溫度、粉塵干擾,準確度與耐用性極佳,長效型水質感測器與系統則可透過光學式抗生物膜技術及精準定量技術,解決市售品須每週維護的長效問題,延長維護週期至1個月以上。複合式長效空品及水質感測器與聯網系統提供空品與水質即時量測參數,回饋給工廠生產製程參數調控,進而改善製程,並減少人工量測調控之碳排量,達成空品與水質的減排、減廢、減碳之目標。相較於人工量測調控,可節省10~20%的耗材碳排量,人員輪班碳排可節省20%以上。


活化台灣能源開發策略

(台北內科週報第579期/2023年5月22日-2023年5月28日)

(黃文義/撰文)【專論】全球大型石油公司,最賺錢的部門多是上游的探勘與生產(Exploration & Production;E&P),公司的資產主要以可開採的驗明儲藏量來計算,而台灣能源絕大部分仰賴進口,如何活化能源開發,殊為重要!

根據世界能源組織預估,在2050年之前,全球能源以石油、天然氣、煤及核能為主,同時,再生能源將快速成長,係以太陽能、風力、水利及生質能為主,地熱佔不到1%,以日本為例,其地熱資源蘊藏量世界排名第3,目前發電容量約700MW,約為總發電量的0.3%,日本陸上有100多座火山,台灣只有1座,也沒有如土耳其一樣地熱蘊藏豐富的地塹,卻喊出40GW地熱潛能,此將誤導能源政策!政府E&P的預算,勢必無法發揮其最大的能源開發動力。

▲年輕的黃文義博士與當年DEC LSI 11 組裝的室內資料處理的電腦(照片係三捷科技公司提供)。

當前,綠色再生能源為必走之路,地熱發電雖也是綠色再生能源,但台灣自1964年由中油與礦業研究所(現今工研院的綠能所)開始探勘,到1987年中油放棄地熱,由原本是只有國家才可開發的礦,下放變為溫泉和水權法管轄,至今並沒有很好的成果。記得1970年代、地熱是學校與公營事業爭取政府預算的工具,沒想到現在也如法炮製,由NEP(能源國家型計畫)、NEP II,到最近的地調所地熱標案,始終都是1970年代的作法。尤其令人擔心的是,「只要深一點到處有地熱」目前是國外地熱公司募資的口號,卻有可能變為我們能源開發的政策。

既然,探勘與生產(E&P)是最賺錢的部門,而且任何事業莫不是有競爭、才能進步。如果,國內仍然只有1家公司獨佔E&P,政府未來沒有扶持民間的資金投入,則企求解決能源開發如此迫切的問題,將會貽誤時機,並造成莫大的「骨牌效應」。

▲全球E&P產業市場規模跟半導體及生技製藥同一規模,台灣除了中油之外幾乎無E&P產業(照片係三捷科技公司提供)。

再進一步言之,全球E&P市場規模超過半導體產業,實在不能只有1家國營的公司,更何況探勘如看醫生,需有第2意見,A公司認為沒有機會的礦區,有許多B公司使用不同思維而成功的案例。台灣應該有民營的E&P公司,創造資源開發最上游的利潤,不必由中下游的煉製和銷售來做主要的營收,也較容易達到穩定物價的目標。

總之,若政府能夠扶持民間的E&P公司,利用不同的思維進行探明與驗明資源儲集層,之後,再成立特殊目的公司,對該儲集層募資以進行開發,尤其是海內外的石油天然氣,甚至煤炭,配合台灣特有的礦化碳封存的地質條件,進行綠化,才能穩定能源供應與達到淨零碳排的目標。

(本文作者係地球物理探勘博士,為電磁波探勘專家,參與過全球30個以上地熱開發案)


台灣中油心繫地熱開發 再簽MOU

(台北內科週報第573期/2023年4月10日-2023年4月16日)

【ESG促進平台】台灣的能源絕大部分仰賴進口,2018年度高達97.80%來自進口,可見能源開發的重要性,但先天條件不佳,僅有地照方面有相當展望,近年台灣中油公司更是積極推動綠能與負碳技術研發及產業發展,3月27日與居全球領先地位的地熱公司Ormat-International Inc.(Ormat)簽署合作備忘錄,雙方未來將在台灣地熱開發上進行合作,朝2050年淨零排放目標邁進。

▲如同指針,淨零時刻不停地逼近,地熱探戡與開發,也是台灣能源轉型的選擇之1(照片係經濟部提供)。

台灣中油公司表示,Ormat公司營運的地熱電廠位於美國、瓜地馬拉及印尼等地,地熱電廠總建置量約1GW,地熱業務涵蓋探勘、電廠設計、設備製造安裝及電廠營運。此次雙方簽署合作備忘錄,台灣中油將提供地熱探勘和鑽井相關經驗,而Ormat公司則提供地熱開發、電廠設計、設備、建造及營運方面的建議和資訊。雙方希望藉此共同尋找地熱合作開發的良好場域,突破台灣地熱探勘與開發的瓶頸。

身為國營企業,台灣中油肩負維護國家能源安全與穩定油氣供應的責任,近年來,也戮力執行國家能源轉型政策,為能減少溫室氣體排放量,更積極推動地熱開發與碳封存等業務,加上擁有數10年的台灣地質探勘與鑽井經驗,可說和Ormat公司在地熱開發專業有良好互補作用,將可締造企業發展雙贏。


天然資源探勘 黃文義細說從頭

(台北內科週報第566期/2023年2月13日-2023年2月19日)

【本報獨家訪報導】數10年前,出生於高雄縣大樹鄉高屏舊鐵橋附近的黃文義博士,畢業於屏東初中,是個在南部長大的庄腳小孩。其後,北上念建國中學,開始獨立在外生活。之後,他就讀中央大學地球物理系,陸戰隊上兵義務役退伍,取得台灣大學海洋研究所地球物理碩士後,考上教育部公費留學地球物理組,也申請到科羅拉多礦業學校(Colorado School of Mines)地球物理系就讀,開始從事電磁波及電阻探勘的學習和研究。

黃文義於1980年取得博士學位,留在學校做了2年的研究,同時在美國科羅拉多州戈登市(Golden)成立地平洋資源開發公司(GeoPacific Resources, Inc.),使用自行設計的軟硬體,從事地熱探勘與石油天然氣困難區域的探勘服務,也開始踏上逐夢之路。

▲年輕的黃文義博士與當年DEC LSI 11組裝的室內資料處理的電腦(照片係三捷科技公司提供)。

當時,黃文義博士使用的服務技術,為可控源瞬變電磁波探勘,也就是在地表或井底產生人為電磁波變化,使地層產生誘發的渦流電流(Eddy current),再測量地表或井底的電場或磁場的變化來解釋地質構造。

1980年代初期還沒個人電腦,黃文義使用的軟體與硬體是當時最流行的DEC(Digital Equipment Corporation)的PDP 11和LSI 11等等,可是科技發展速度很快,他也與時俱進,獲有一些探勘及與生產的專利權。

▲2019年,參加馬來西亞地下水探勘展覽(照片係三捷科技公司提供)。

在黃文義使用可控源電磁波探勘的時代,他說:「那時最主要的市場是地熱探勘服務,尤其是日本,最北邊的案場為北海道的層雲峽,最南邊則為指宿市,最東邊為八丈島,最西邊為松江市,包括海上,日本有400多座火山,地熱資源全球排名第3,但實際開發出來目前不到700MW,還有許多發展的機會」。

其次,黃文義博士指出,「哥斯大黎加目前再生能源佔全國能源需求99%以上,主要為水力發電,地熱發電佔約13.5%,1986年,我有機會在其Miravelles火山進行地熱探勘,雖然該地熱發電廠主要的探勘與生產不是我們的貢獻,但很慶幸、如今已有163MW地熱發電廠的規模」。

▲參與美國加州Lost Hill油田井下電磁波探勘情景(照片係三捷科技公司提供)。

1980年代初期,黃文義說:「當時也為中油地熱處,在宜蘭清水做了可控源電磁波探勘服務,但因不同意地熱處堅持的技術移轉,未能為台灣的地熱繼續貢獻」。到了1988年,黃文義博士便在台灣成立三捷科技,為美國GPI的資料處理與繪圖的下包公司,直到1996年結束GPI,因台灣沒有E&P(Exploration&Production)產業,返台後建立電子設計及量產工廠,另成立三捷深圳有限公司,客戶主要來自法國、美國、日本及巴西等,也行銷用在地球物理資料的物聯網。

2010年,黃文義有感於大陸製造業的競爭,結束大陸業務,台灣的業務也只接受客製化的4G/5G路由器及物聯網相關產品的開發與生產,並開始研發適合台灣複雜地形、地質及高人為噪音的新一代大地電磁陣列探勘,同時於2016年開始在日本、菲律賓、韓國及大陸提供探勘服務,也在台灣進行廣泛的地熱探勘,結果可解釋台灣的地熱為什麼不成功,因為沒有鑽在有地熱儲集層上,他也將此結論在2021+1的世界地熱論壇(WGC)發表。最近,他也積極研究台灣碳捕捉與封存(CCS)的技術及做法,並認為政府應積極鼓勵民間加入碳捕捉及封存的領域,激發出不同的CCS成果,為出口業者提供綠能之外的另1個ESG方案,也讓台灣淨零排放更容易達標。

▲黃文義博士(右)參加2016世界電磁波探勘論壇與展覽(照片係三捷科技公司提供)。

黃文義解決綠能不足 有創見

(台北內科週報第564期/2023年1月30日-2023年2月5日)

【本報獨家專訪】在1月立法院3讀通過「氣候變遷因應法」修法,無任所大使、也是台灣永續能源研究基金會董事長簡又新博士接受自由時報訪問時表示,過去政府講節能減碳只是宣示,如今落實在法律上,影響非常大,而政府現階段當務之急是解決綠電不足的問題。

對於「解決綠能不足問題」,當然政府責無旁貸,同樣的,企業界也不能坐等政府來解決,何況這問題已迫在眉間了,在地熱探勘與開發,投入數10年心力的黃文義博士,日前接受本報獨家專訪時,義不容辭的提出他的建言,他說:「碳稅已是企業很大的負擔,綠色再生能源則是減碳的工具,台灣本身的綠能不足以應付企業的需求,我認為台灣地熱也不足以應付台灣綠能的需求,但COP26巴黎協議Article 6允許國際碳交易,也允許以技術、資金等在他國投資綠能扣抵本國綠能的需求。台灣在國外投資開發的地熱再生能源所產生的碳權,將可以賣給台灣企業,尤其是電子5哥,可以解決買不到綠能的窘境。另外,台灣有礦化碳封存的條件,成立台灣民營E&P公司建立礦化碳封存的能力,也可提供企業一些碳交易」。

▲黃文義博士從年輕就對地下構造或資源探勘,有執著的探索慾望(照片係三捷科技公司提供)。

黃文義博士認為,「E&P是半封閉的產業,資源開發與碳封存離不開政府的支持,往國外擴大E&P市場規模,是台灣可以走的路,尤其對邦交國的援助,期待能使用民間地熱探勘作為援外的工具,中油、台電等公營公司作為風險分攤與開發的投資,工研院及學術界全力支援,就能創造台灣E&P產業!」

這位不只學有專長,更值得重視的是豐富的探勘與開發經驗,尤其對地熱方面,黃文義博士談起他的背景說:「我從事地熱探勘與開發是因為學的是地球物理;當初考上中央大學地球物理系,取得台灣大學海洋研究所地球物理碩士後,考上教育部公費留學地球物理組也是申請科羅拉多礦業學校(Colorado School of Mines)地球物理系就讀。取得博士學位後,我又熱衷組裝當時流行的DEC PDP 11和LSI 11小型電腦,以及組裝可控源電磁波探勘設備與資料處理軟體,得以做探勘服務。其實,當時純粹是把它當作賺錢養家的工具,直到2015年開發了效果、讓我也驚訝的大地電磁陣列探勘以後,更樂於到處花錢探勘。對於地下構造或資源探勘,有執著的探索慾望,但希望還是能有所回報!當前的『金山南』計畫,則是我們在台灣多年探勘後所探明的典型火山型地熱儲集層,希望能募集到資金開發成國際級的地熱發電廠。」

▲1986年,黃文義博士(左)攝於哥斯大黎加Miravalles火山前(照片係三捷科技公司提供)。

以專業領域深厚的學經歷,黃文義博士曾說過「地熱探勘與開發」有3大成功因素,他表示,「第1個成功要素是探勘要探明地熱儲集層,瞭解您使用方法及軟硬體的原理和限制,按手冊依樣畫葫蘆的探勘可能很容易誤導,另外探勘就像看醫生,每個醫生的診斷不見得一樣,有時需要第2個意見。我們針對台灣複雜地形、地質及高人為噪音所開發的探勘系統,在台灣進行約4年的探勘,結果可以解釋為何台灣的地熱鑽井為何不成功,因為都沒有鑽在地熱儲集層上,此結論發表在世界地熱論壇(World Geothermal Congress 2020+1),也做成視頻:https://youtu.be/sTiWpOiuK-ohttps://youtu.be/SpD5LuHrD0I(中文版)。」

此外,黃文義說:「第2個成功要素是鑽井的工藝,鑽井也是地熱開發的重要的一環。它跟一般石油及地下水、溫泉鑽井不一樣,為保證熱氣或熱水可以大量湧出,在生產層的井孔需保持負壓,也就是欠平衡鑽井,才不會破壞噴道。如果使用後段的洗井,產能一般也會有所折扣。而第3個成功要素就是對地下儲集層的監控,讓生產與回注達到平衡,以期永續經營。」

▲1986年,黃文義博士參與哥斯大黎加Miravalles火山地熱探勘(照片係三捷科技公司提供)。