地热能源的地震风险

■ 贾丁尼

利用地热能源发电，是替代能源的一个选项。但由于它也有引发地震的风险，这其中如何平衡，是一大挑战。

越来越多的深层地热，正在开发来作为一项极具吸引力的替代能源。虽然在过去的百年中，温泉等传统水热资源已被充分利用，但是其分布范围以及供电的潜能却相当有限。因此，深层地热的前景看好。

加强型地热系统原先称为“干热岩系统”，至少要钻打3000米的地洞，直抵温度超过100℃的无隙岩层。接着以高压将流体泵入岩层造成碎裂（这个过程称为激注处理），引发微地震，来增加液体渗透性，并形成贮水空间。灵敏的地震监测网可以测得岩层破裂产生的弹性波。当可渗透岩层内凿出的贮水空间大于1立方千米时，会再钻一个孔，使水流得以循环进出，从而将热能带回地面。

相比之下，加强型地热系统的强力方式相当单纯。在理论上，地球内部的巨大热能可以说是取之不尽、用之不竭的。2006年，麻省理工学院召开了专家会议，代表们预测2050年加强型地热系统将会为美国带来1000亿瓦的电力，相当于目前电力的1/10，对于替代能源来说是相当大的一个比重。美国2008年10月通过的《复苏法案》，也明确将13990万美金投入加强型地热系统示范计划。

然而，加强型地热系统的缺点在于会诱发地震。初期激注处理制造的微震在地面可能会被感受到，甚至造成危害。注入岩层的高压水流，也可能与深层断层作用，增加大地震发生的可能性。即使概率不高，仍须未雨绸缪。由于在发电的同时供热才能充分利用地热，这意味着消费者必须住在热源附近。因此市区是设置地热电厂的最佳选择，而地震的问题就更加麻烦了。

计划中将有数以千计的深层地热区被开发，来供应全球的庞大能源需求。如果很大比例都位于人口稠密的都市，可能使该地区地震活动次数超过稳定大陆应有的常态。人造地震在波兰和捷克等国矿区已是主要的地表震动，可是其他地区的城市居民，是否已有面对此种威胁的心理准备？

2009年年初，加利福尼亚州旧金山北方方圆100千米的间歇泉地热区，因作为加强型地热系统预定地而遭民众阻挠。在经过美国能源部的审核后，到了9月间，该计划因技术问题而遭搁置。（尽管开发公司早已完成相关地震评估。）

对于过去曾经历过大地震的城市或地区来说，加强型地热系统必须有缓解的配套措施，例如限制泵入水流的压力或位置。不论在计划实施的前、中、后期，信息必须透明化，同时给民众及政府提供相关教育。所有风险都必须公开确认和评估，并针对可能造成的损害提供预防之道。科学家、政客以及民众都得坐下来好好讨论，决定可以接受多大的风险。要不然，原先看好的替代能源，很可能因为民众反对而遭到不必要的封杀，这也是整个社会所要面临的风险。

巴塞尔的故事

1996年，位于瑞士巴塞尔的“深热钻井”计划是首度以商业为目的的加强型地热系统计划之一。在我看来，这一原先看好的绿色能源计划，最后俨然成了烫手山芋。这是一个典型的例子，说明利用地热发电本身最大的风险，是不知如何与都市地区的地震问题打交道。我们必须从中获取教训，以确保这个充满潜力的能源得以长长久久。

目前，人口超过70万的巴塞尔位于瑞士、法国、德国边界，除了是欧洲制药及化学工业重镇外，同时也是地震活动区。1356年巴塞尔遭受6.7级地震侵袭，这是中欧地区有记录以来地震规模最大的一次。

筹划该地工业区加强型地热系统计划耗费了数年的时间。2006年10月，灌注井钻抵地下5000米，准备将高压水流灌入花岗岩洞。负责监控的系统包括6台装设在灌注井附近的井下地震仪，以及巴塞尔地区30个地面地震监测站。一旦监测到地震，紧急终止程序便会启动。看似一切准备就绪，实际上不具约束力的瑞士地震服务中心说，他们并没有看到这个计划的合适地震风险评估。

当地政府后来批准了该计划，并于2006年12月2日开始将水灌入井中，并逐渐增加灌水量。如同预期，地震监测站监测到了数千起微地震。几小时后规模3.4级的地震撼动了当地居民，引起恐慌与愤怒，以及国际媒体的关注。由于地震活动剧增，灌注被迫于12月7日终止。

12月9日，该计划发表道歉声明，说这次工程引发的地震强度超出预期。一些轻微的非结构性损害，包括许多住家墙壁灰泥龟裂，后来都获得保险公司赔偿。这次的意外也造成一起私人纠纷，2008年年底还上了法庭。

地震活动随着灌注停止逐渐平息。至今，井内仪器仍显示出岩层中有零星发生的地震。

这一计划遭到搁置。州政府自海外延请地震学家和工程师组成调查团，进行独立风险评估，并于2008年12月10日公布报告，决定暂停该计划。

在欧洲的一些地区还有不少加强型地热系统计划，当中有些同样与地震有关。过去10年间，欧洲“干热岩”计划在法国苏尔兹附近开凿深5000米的井。在激注处理中，发生了规模2.9级的地震。

天然地热系统同样可能发生地震。位于德国兰道的一个3000米深，钻入天然可渗透岩层内的地热井，一开始并没有预料会有地震。然而在2007年，也就是开始发电后一年，地震就出现了，电厂也因此停工数个月。

现实策略

对深层地热计划风险的过度反应，可说是其来有自。相较于天然气和煤矿开采等也被确认有诱发地震可能的工业，对地热设定过分严苛的规范，可说是一种惩罚。

从一开始，加强型地热系统就应被视为一项带有科学上的未知以及金钱和技术投资风险的试验计划，要求企业必须分配足够预算在探勘热源以外的科研主题。当地政府应避免被替代能源的美好承诺所惑，记得要问“对”的问题。风险评估必须得在计划开始前完成。

即使在“对”的时间问了“对”的问题，科学家与工程师也很难达成共识：究竟地震危害该如何有效评估？又该如何降低其冲击？由于加强型地热系统的实验数据有限，预测模型仍相当粗糙。欧盟执行委员会已经通过“贮存空间诱发地震之综合工程缓解”计划“以增进相关知识，并针对未来深层地热探勘的程序及规范建言。不过，许多加强型地热系统计划在“贮存空间诱发地震之综合工程缓解”计划问世前，便早已开始运作。

“深热钻井”计划对于未来诱发地震相关计划的保险金额，可能影响很大。“巴塞尔”事件的求偿总额超过900万美金。对于区域规模3.4级的地震来说，似乎高了些（不过也很难说，毕竟轻微非结构性地震破坏的损失，过去从未详细统计过）。所有房屋的损坏，都没有超过一般住家保险条款规定的10%赔偿门槛。如果是天然因素造成的，屋主得自行承担损失；假使是人为因素，那么赔偿就必须由电厂所保的责任险负担。但是问题来了，如果30年后巴塞尔地区发生5.5级地震，如何证明这是否是自然发生的？谁又该承担赔偿的责任？

一旦大众发现问题被刻意隐藏，响应必然十分强烈。地震激起人们原始的恐惧，唤醒地底沉睡的怪物，一如恐怖电影的情节，而今却已然是眼前的事实。

对社会大众、地方政府、地热产业以及管理单位来说，这些事实就摆在眼前。地热系统一如其他能源科技，本身也有一定的风险。水坝可能决堤，核电厂会当机，燃烧石油天然气释放的二氧化碳造成全球暖化，加强型地热系统引发地震造成破坏……问题是，整个社会能否在其中找到平衡点，并接受风险存在的事实。我们需要集思广益来解答这些疑问。