建議AIT支持台灣地熱發電技術與供應鏈的策略
1.前言：台灣地熱發電的關鍵時刻
台灣正處於能源轉型的關鍵時刻，反核已經過時了，政府已設定2035年地熱裝置容量達到1.7GW的目標。
近幾年來，美國在先進地熱系統（AGS，Advanced Geothermal Systems）領域取得重大突破，使地熱發電不再局限於特定地區，而是可以在全球任何地點開發，實現真正的地熱無處不在（Geothermal Everywhere）。美國在地熱技術、供應鏈、融資機制上均具領先優勢，AIT（美國在台協會）可促成美台合作，引進AGS技術、下一代EGS技術 (Next-gen EGS)與產業供應鏈，協助台灣突破現有技術限制，並加強能源安全。2. 台灣地熱發展的現況與挑戰
（1）傳統地熱技術的限制
目前台灣的地熱開發仍以傳統水熱型地熱（Hydrothermal）為主，這種技術需要自然存在的高溫水與蒸氣，但此資源相對有限，難以大規模開發。
（2）主要挑戰
- 技術發展不足：
- 台灣缺乏AGS的應用經驗，開發技術仍以傳統模式為主。
- 鑽井與熱交換技術仍需最佳化，以提高發電效率並降低成本。
- 供應鏈與設備不足：
- 台灣缺乏本土製造的高效能井下熱交換器、低成本高溫耐腐蝕材料管道、超深高溫鑽井技術、定向鑽井技術（Directional Drilling）、地下鑽頭定位技術、智慧鑽井監測系統（AI-Enhanced Drilling Control）、地熱資源AI分析、智慧熱流體監控系統（AI Fluid Flow Optimization）、無人自動化地熱電廠營運系統（Autonomous Geothermal Plant Operation）等。
- 投資與市場機制不完全：
- 地熱開發前期投資高、回收期長，需要更專業的專案融資機制，例如台灣智慧電能或台電公司的承購電力(Offtaker)。
- 電力購買協議（PPA）價格需與開發成本匹配，並提高投資報酬率。
3.美國地熱科技對台灣的益處
（1）AGS技術的突破
AGS（先進地熱系統）是地熱發電的創新技術，與傳統水熱型地熱不同，它能夠：
- 在任何地點開發地熱發電(AGS Everywhere)，不依賴天然熱水資源。
- 使用密封式循環系統(Closed Loop)，避免水資源消耗與地下水汙染，提升能源永續性(Sustainability)。
- 備有更長的發電壽命與穩定性(30年以上)，降低營運風險。
- 避免電廠營運期的誘導地震(Induced Earthquakes)，相對安全性高。
- 提供穩定基載電力，24/7 CFE無碳基載能源，適合夏天晚上的電力需求。
- 新一代能源護國神山，IEA預估全球在2050年將有800GW地熱發電廠。
- 低成本發電技術，抑制電價上漲，多家公司預測，未來的LCOE發電成本約是新台幣1~3元。
(2) 領先的美國AGS技術
AIT可協助台灣引進美國領先的AGS技術，如：
- GreenFire Energy（美國）：GreenLoop™密封式地熱循環技術，適合枯竭油氣井與乾燥熱層。利用下孔熱交換器（DBHX）在閉環系統中提取熱能，適應現有地熱井的改造、場地擴展和新項目開發。與Baker Hughes合作，2022年宣布投資計劃，擴展閉環AGS技術的市場應用。獲得美國能源部和加利福尼亞能源委員會的資助，推動技術商業化。
- XGS Energy（美國）：XGS Energy 是一家領先的美國先進地熱系統（AGS）公司，專注於提供清潔、24/7 CFE基載能源。2024 年 5 月，該公司籌集了 2000 萬美元的 A 輪融資，支持其在加利福尼亞的第一個商業項目。他們的專利技術是一種地熱系統，使用熱傳導材料從熱岩中提取熱能，適用於各種地質條件，不依賴岩石滲透性或孔隙率。這一封閉迴路系統循環使用工作流體（如水），實現零水損失，更加環保。
（3）下一代EGS技術（Next Generation Enhanced Geothermal Systems, Next-gen EGS）
AIT可協助台灣引進美國最新的 下一代EGS技術，突破傳統地熱開發限制，顯著提高地熱能源開發潛能。
- Sage Geosystems（美國）
- Sage Geosystems位於德克薩斯州休斯頓，專注於其專有Geopressured Geothermal Systems (GGS)技術。GGS結合了閉環地熱系統與地壓儲層的特點，利用地下高壓環境儲存和生成能量。
- 提供基載電力和短長時能源儲存，成本競爭力與鋰離子電池和抽水蓄能水電相當。
- 2023年9月，他們在德克薩斯州進行了全規模商業試驗，證明其EarthStore™系統可提供18小時以上儲能容量，與太陽能和風能配對生成24/7 CFE基載能源。
- 2024年2月完成1700萬美元的A輪融資，並與Meta合作，計劃在美國東部洛基山脈東側提供150MW基載電力。
- 與美國國防部（DoD）合作，在德克薩斯州Corpus Christi海軍航空站開展地熱項目，增強能源韌性。
- Fervo Energy（美國）
- 結合源岩油氣產業的水力壓裂技術，建築高效能的地下裂隙系統，顯示出提高地熱井熱流傳導
- 透過光纖監測（Fiber Optic Sensing）技術，即時掌握地下流體流動狀況，有效降低開發風險。
（4）美台技術合作夥伴關係
美台技術合作夥伴關係在先進地熱系統（AGS）領域有很大的潛力，特別是通過以下方式：
NREL與ITRI的合作
研究顯示，美國國家再生能源實驗室（NREL）與台灣工研院（ITRI）可能合作開發AGS示範專案。NREL的技術專長，如閉環地熱系統的熱傳導效率研究，與ITRI在地熱資源評估和工程化應用的能力相輔相成。
潛在合作模式可能包括：
- 聯合研究AGS技術的經濟可行性，特別是適用於台灣地質條件。
- 開發小型AGS示範電廠，驗證技術在台灣的適用性。
- 分享NREL的模擬工具和數據分析方法，幫助ITRI優化地熱資源開發。
- 深化ITRI的探測井鑽探能力。
這種合作對台灣意義重大，因為台灣的地熱潛力尚未充分開發，特別是台東和花蓮等地區，而AGS技術能擴展地熱應用的地理範圍。
技術轉移與人才培養
美國地熱專家來台協助技術轉移，培養台灣地熱專家人才的可能性很高。這種合作能幫助台灣建立地熱專業人才庫，特別是在AGS技術的探勘、鑽井、開發和運營方面，這對台灣能源獨立有重要意義。
美台在科技和能源領域的合作歷史悠久，包括半導體、再生能源等項目。地熱技術轉移可通過以下方式實現：
- 美國專家提供技術培訓，涵蓋AGS系統的探勘、鑽井、設計、施工、運營、除役。
- 舉辦工作坊和技術交流會，促進知識分享。
- 建立長期合作計畫，派遣台灣工程師赴美學習先進地熱技術。
這種合作能幫助台灣建立地熱專業人才庫，特別是在AGS技術的開發和運營方面。美國專家的參與可填補這一差距，加速台灣地熱產業的發展。
地熱示範電廠與技術交流
美台聯合開放地熱示範電廠作為亞太區技術交流中心，證據顯示可行。這能促進區域內地熱技術的分享和創新，特別是對亞太其他國家有示範作用(特別是日本、韓國)。這種合作不僅能提升技術，還可能促進美台在氣候變遷和能源安全上的長期策略對話。
潛在模式包括：
- 示範電廠作為技術展示中心，開放給亞太國家訪問和學習。
- 舉辦年度地熱技術論壇，分享AGS的最新進展和挑戰。
- 建立數據共享平台，促進區域內地熱資源的開發和利用。
未來潛力與挑戰
美台技術合作在AGS地熱領域的未來潛力巨大，特別是隨著全球對24/7無碳能源需求的增加。目標是2050年全球800GW的地熱發電市場。然而，挑戰包括：
- 初期投資成本高，特別是AGS示範專案與地熱發電專區的建設。
- 地質數據的共享和知識轉移可能面臨法律和商業障礙。
- 30年財務模型的精準度與風險承擔能力。
- 法規和許可程序可能延長項目開發時間。
- 台灣地質條件複雜，可能需要額外研究以適應美國技術。
4.建立美台地熱發電供應鏈合作
合作概覽
研究顯示，美台在地熱能源供應鏈合作上有顯著潛力，特別是通過美國公司 GreenFire Energy、XGS Energy、Sage Geosystems 和 Fervo Energy 與台灣公司中油、台電、億鴻系統科技、華城電機和新羚能源科技的合作。這種合作可促進技術轉移、聯合項目開發和在地化生產，幫助台灣擴展地熱能源，實現能源轉型目標。
潛在合作模式
- 技術轉移與項目開發：美國公司可提供先進地熱系統（AGS）技術，如 GreenFire Energy 或 XGS Energy 的封閉迴路系統，與台灣中油和台電合作開發新地熱項目。
- 設備製造與供應：台灣公司如華城電機可製造地熱電廠所需的變壓器和開關設備，與美國公司合作建立供應鏈，強化美國地熱電廠的建設能力。例如，Fervo Energy 的增強型地熱系統（EGS）可能需要特定鑽井設備，可由台灣製造商生產。
- 研究與人才培養：雙方可聯合進行研究，適應台灣地質條件，並通過培訓提升本地技術人才能力，培養地熱專家。
- 政策與融資支持：利用美台貿易協議和台灣政府再生能源計畫(經濟部台美產業合作推動辦公室)，促進項目融資和法規支持。
台灣公司的角色與能力
- 中油（台灣中油）：
- 國有石油公司，擁有地熱經驗，如宜蘭仁澤地熱電廠。 潛在角色：提供許可和融資，與美國公司合作開發新項目。
- 台電（台灣電力公司）：
- 台灣主要電力公司。 潛在角色：作為地熱電力的主要購買方(Offtaker)或開發商(Developer)，參與項目開發和電網整合。
- 億鴻系統科技（E-formula Technologies）：
- 應用AI技術，提供地熱電廠微電網規劃，示範地熱發電、太陽光電、鋰電池儲能、電動車充能、虛擬電廠、深度節能共存的智能地熱電廠。 潛在角色：為地熱電廠提供監控和控制系統，支持運營效率。
- 華城電機（Fortune Electric）：
- 製造變壓器、開關設備和其他電力分佈產品。 潛在角色：供應地熱電廠所需的變壓器與開關設備，參與供應鏈製造。以及建廠時，ORC發電機至台電併聯段的工程設計與建造施工。
- 新羚能源科技（Cynling Renewables）：
- 強大的AI建模能力，應用在電表後光電與儲能的領域，已經獲得顯著的競爭優勢。
- 潛在角色：可能通過合作進入地熱市場的運營，提供AI相關服務。理論上，應用AI技術可以提高3~5%的發電量產出(Performance Up)、優化設備維修(Preditive Maintanence)。
5. 建立「台美地熱發電聯盟」
為加速台灣AGS技術落地，AIT可促成：
- 成立「台美地熱發電聯盟」，由AIT、經濟部、國科會、外交部、美國地熱協會（Geothermal Rising）、美國能源部（DOE）、美國德州駐台辦事處作為核心組成。
- 在台灣設立「AGS 地熱示範基地」，成為亞太地區AGS產業中心，幫助美國供應鏈快速降低成本。
- 定期舉辦美國台灣地熱論壇，促進技術交流與投資合作。
6.預期效益
- 突破台灣傳統地熱開發限制，達成2035年1.7GW的地熱發電目標。
- 強化地熱產業供應鏈，提升本土設備製造能力，促進產業升級與出口競爭力。
- 吸引國際資金與技術合作，降低投資風險，加速地熱專案落地。
- 提升地熱技術人才培育與專業能力，確保產業永續發展。
- 建立亞太區域地熱技術中心，提升台灣能源安全與韌性。
8. 結論
AIT在推動台灣地熱能源發展中，扮演極為關鍵的角色。透過引入美國領先的AGS技術，包括GreenFire Energy的GreenLoop™密封式循環系統、XGS Energy的高導熱封閉循環系統，以及Sage Geosystems與Fervo Energy的改良型EGS技術，台灣能夠克服傳統水熱型地熱技術的侷限，實現真正的「Geothermal Everywhere，AGS Everywhere」（地熱無所不在）。這些技術不僅適用於枯竭油氣井、乾熱岩與各種地質條件，更具備長壽命、零水損失與環保特性，符合台灣的能源轉型需求。
AIT也能協助促成美國企業與台灣本土企業形成緊密合作的供應鏈，結合台灣的中油、台電、億鴻系統科技、華城電機與新羚能源科技等具備豐富地熱開發經驗或強大AI技術能力的企業，推動AGS設備的本地化製造與營運優化，打造亞太區域地熱技術供應鏈樞紐。
此外，透過建立「台美地熱發電聯盟」，台灣與美國將進一步深化技術交流與人才培育，透過聯合示範電廠與技術轉移，培養台灣本土的地熱專業人才。同時，也透過政策與融資機制的支持，吸引國際資金積極投入台灣地熱市場。
整體而言，透過美台之間的緊密合作，台灣將能夠迅速達成2035年1.7GW地熱發電的政策目標，並建立起更具韌性與競爭力的地熱產業供應鏈，真正實現地熱能源無處不在的願景，進一步鞏固台美之間的戰略能源夥伴關係。
