地熱能源的地震風險

■ 賈丁尼

利用地熱能源發(fā)電，是替代能源的一個選項。但由于它也有引發(fā)地震的風險，這其中如何平衡，是一大挑戰(zhàn)。

越來越多的深層地熱，正在開發(fā)來作為一項極具吸引力的替代能源。雖然在過去的百年中，溫泉等傳統(tǒng)水熱資源已被充分利用，但是其分布范圍以及供電的潛能卻相當有限。因此，深層地熱的前景看好。

加強型地熱系統(tǒng)原先稱為“干熱巖系統(tǒng)”，至少要鉆打3000米的地洞，直抵溫度超過100℃的無隙巖層。接著以高壓將流體泵入巖層造成碎裂（這個過程稱為激注處理），引發(fā)微地震，來增加液體滲透性，并形成貯水空間。靈敏的地震監(jiān)測網(wǎng)可以測得巖層破裂產(chǎn)生的彈性波。當可滲透巖層內鑿出的貯水空間大于1立方千米時，會再鉆一個孔，使水流得以循環(huán)進出，從而將熱能帶回地面。

相比之下，加強型地熱系統(tǒng)的強力方式相當單純。在理論上，地球內部的巨大熱能可以說是取之不盡、用之不竭的。2006年，麻省理工學院召開了專家會議，代表們預測2050年加強型地熱系統(tǒng)將會為美國帶來1000億瓦的電力，相當于目前電力的1/10，對于替代能源來說是相當大的一個比重。美國2008年10月通過的《復蘇法案》，也明確將13990萬美金投入加強型地熱系統(tǒng)示范計劃。

然而，加強型地熱系統(tǒng)的缺點在于會誘發(fā)地震。初期激注處理制造的微震在地面可能會被感受到，甚至造成危害。注入巖層的高壓水流，也可能與深層斷層作用，增加大地震發(fā)生的可能性。即使概率不高，仍須未雨綢繆。由于在發(fā)電的同時供熱才能充分利用地熱，這意味著消費者必須住在熱源附近。因此市區(qū)是設置地熱電廠的最佳選擇，而地震的問題就更加麻煩了。

計劃中將有數(shù)以千計的深層地熱區(qū)被開發(fā)，來供應全球的龐大能源需求。如果很大比例都位于人口稠密的都市，可能使該地區(qū)地震活動次數(shù)超過穩(wěn)定大陸應有的常態(tài)。人造地震在波蘭和捷克等國礦區(qū)已是主要的地表震動，可是其他地區(qū)的城市居民，是否已有面對此種威脅的心理準備？

2009年年初，加利福尼亞州舊金山北方方圓100千米的間歇泉地熱區(qū)，因作為加強型地熱系統(tǒng)預定地而遭民眾阻撓。在經(jīng)過美國能源部的審核后，到了9月間，該計劃因技術問題而遭擱置。（盡管開發(fā)公司早已完成相關地震評估。）

對于過去曾經(jīng)歷過大地震的城市或地區(qū)來說，加強型地熱系統(tǒng)必須有緩解的配套措施，例如限制泵入水流的壓力或位置。不論在計劃實施的前、中、后期，信息必須透明化，同時給民眾及政府提供相關教育。所有風險都必須公開確認和評估，并針對可能造成的損害提供預防之道。科學家、政客以及民眾都得坐下來好好討論，決定可以接受多大的風險。要不然，原先看好的替代能源，很可能因為民眾反對而遭到不必要的封殺，這也是整個社會所要面臨的風險。

巴塞爾的故事

1996年，位于瑞士巴塞爾的“深熱鉆井”計劃是首度以商業(yè)為目的的加強型地熱系統(tǒng)計劃之一。在我看來，這一原先看好的綠色能源計劃，最后儼然成了燙手山芋。這是一個典型的例子，說明利用地熱發(fā)電本身最大的風險，是不知如何與都市地區(qū)的地震問題打交道。我們必須從中獲取教訓，以確保這個充滿潛力的能源得以長長久久。

目前，人口超過70萬的巴塞爾位于瑞士、法國、德國邊界，除了是歐洲制藥及化學工業(yè)重鎮(zhèn)外，同時也是地震活動區(qū)。1356年巴塞爾遭受6.7級地震侵襲，這是中歐地區(qū)有記錄以來地震規(guī)模最大的一次。

籌劃該地工業(yè)區(qū)加強型地熱系統(tǒng)計劃耗費了數(shù)年的時間。2006年10月，灌注井鉆抵地下5000米，準備將高壓水流灌入花崗巖洞。負責監(jiān)控的系統(tǒng)包括6臺裝設在灌注井附近的井下地震儀，以及巴塞爾地區(qū)30個地面地震監(jiān)測站。一旦監(jiān)測到地震，緊急終止程序便會啟動。看似一切準備就緒，實際上不具約束力的瑞士地震服務中心說，他們并沒有看到這個計劃的合適地震風險評估。

當?shù)卣髞砼鷾柿嗽撚媱潱⒂?006年12月2日開始將水灌入井中，并逐漸增加灌水量。如同預期，地震監(jiān)測站監(jiān)測到了數(shù)千起微地震。幾小時后規(guī)模3.4級的地震撼動了當?shù)鼐用瘢鹂只排c憤怒，以及國際媒體的關注。由于地震活動劇增，灌注被迫于12月7日終止。

12月9日，該計劃發(fā)表道歉聲明，說這次工程引發(fā)的地震強度超出預期。一些輕微的非結構性損害，包括許多住家墻壁灰泥龜裂，后來都獲得保險公司賠償。這次的意外也造成一起私人糾紛，2008年年底還上了法庭。

地震活動隨著灌注停止逐漸平息。至今，井內儀器仍顯示出巖層中有零星發(fā)生的地震。

這一計劃遭到擱置。州政府自海外延請地震學家和工程師組成調查團，進行獨立風險評估，并于2008年12月10日公布報告，決定暫停該計劃。

在歐洲的一些地區(qū)還有不少加強型地熱系統(tǒng)計劃，當中有些同樣與地震有關。過去10年間，歐洲“干熱巖”計劃在法國蘇爾茲附近開鑿深5000米的井。在激注處理中，發(fā)生了規(guī)模2.9級的地震。

天然地熱系統(tǒng)同樣可能發(fā)生地震。位于德國蘭道的一個3000米深，鉆入天然可滲透巖層內的地熱井，一開始并沒有預料會有地震。然而在2007年，也就是開始發(fā)電后一年，地震就出現(xiàn)了，電廠也因此停工數(shù)個月。

現(xiàn)實策略

對深層地熱計劃風險的過度反應，可說是其來有自。相較于天然氣和煤礦開采等也被確認有誘發(fā)地震可能的工業(yè)，對地熱設定過分嚴苛的規(guī)范，可說是一種懲罰。

從一開始，加強型地熱系統(tǒng)就應被視為一項帶有科學上的未知以及金錢和技術投資風險的試驗計劃，要求企業(yè)必須分配足夠預算在探勘熱源以外的科研主題。當?shù)卣畱苊獗惶娲茉吹拿篮贸兄Z所惑，記得要問“對”的問題。風險評估必須得在計劃開始前完成。

即使在“對”的時間問了“對”的問題，科學家與工程師也很難達成共識：究竟地震危害該如何有效評估？又該如何降低其沖擊？由于加強型地熱系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)有限，預測模型仍相當粗糙。歐盟執(zhí)行委員會已經(jīng)通過“貯存空間誘發(fā)地震之綜合工程緩解”計劃“以增進相關知識，并針對未來深層地熱探勘的程序及規(guī)范建言。不過，許多加強型地熱系統(tǒng)計劃在“貯存空間誘發(fā)地震之綜合工程緩解”計劃問世前，便早已開始運作。

“深熱鉆井”計劃對于未來誘發(fā)地震相關計劃的保險金額，可能影響很大。“巴塞爾”事件的求償總額超過900萬美金。對于區(qū)域規(guī)模3.4級的地震來說，似乎高了些（不過也很難說，畢竟輕微非結構性地震破壞的損失，過去從未詳細統(tǒng)計過）。所有房屋的損壞，都沒有超過一般住家保險條款規(guī)定的10%賠償門檻。如果是天然因素造成的，屋主得自行承擔損失；假使是人為因素，那么賠償就必須由電廠所保的責任險負擔。但是問題來了，如果30年后巴塞爾地區(qū)發(fā)生5.5級地震，如何證明這是否是自然發(fā)生的？誰又該承擔賠償?shù)呢熑危?/p>

一旦大眾發(fā)現(xiàn)問題被刻意隱藏，響應必然十分強烈。地震激起人們原始的恐懼，喚醒地底沉睡的怪物，一如恐怖電影的情節(jié)，而今卻已然是眼前的事實。

對社會大眾、地方政府、地熱產(chǎn)業(yè)以及管理單位來說，這些事實就擺在眼前。地熱系統(tǒng)一如其他能源科技，本身也有一定的風險。水壩可能決堤，核電廠會當機，燃燒石油天然氣釋放的二氧化碳造成全球暖化，加強型地熱系統(tǒng)引發(fā)地震造成破壞……問題是，整個社會能否在其中找到平衡點，并接受風險存在的事實。我們需要集思廣益來解答這些疑問。