誰掌握天然氣水合物的開採技術,誰就可以執21世紀世界能源之牛耳

 

人類文明的發展,可以說是一條能源消耗的不歸路,至少前看來是如此;一旦沒有了能源供應,人類文明大約不能免於退回黑暗時期的宿命了。也就因為這樣,這些年來全球的權力移動路線,其實背後的軌跡還是環繞著石油這項能源的吸力而異動。

這兩年來原油價格大漲,已經到了影響全球絕大多數人日常消費的程度了,也因此,全球能源的取得及其永續性和可替代性,再度變成令世人目的議題。石油的儲量有時而竭,到底石油儲存量還能供人們開採多少年?到底石油之後,能供人們長期使用的會是哪一種新能源?屆時全世界能源供應的系統、型式及其價格又會是怎樣的面貌呢?

台灣所擁有的天然資源並不豐富,尤其是傳統化石燃料如煤、石油和天然氣等資源更是匱乏,國內大約有97%以上的能源需求必須仰賴進口。在這油價節節高漲,波斯灣地區情勢動盪不安,隨時可能爆發能源危機的時刻,政府除了宣導節約能源的重要性之外,更是積極尋找新的替代能源與綠色能源。

終於令人振奮的消息傳來了

    經過二年半的調查研究,經濟部中央地質調查所證實台灣西南部海域蘊藏豐富的天然氣水合物。綜合各項調查的資料初步估計,在10,000平方公里面積的海域海床,以水合物型式存在的天然氣應在5,000億立方公尺以上,以目前國內天然氣的年使用量7080億立方公尺計算,足可供全台使用60年以上。這個數量未來如經更詳細的探勘證實,天然氣水合物將成為台灣未來極為重要的替代能源。

↑在美國西部奧勒岡州外海的水合物海脊(Hydrate Ridge)地區探採得含白色塊狀天然氣水合物岩心。

 

天然氣水合物是一種什麼東西呢?

天然氣水合物的外觀與性質類似冰塊,但具有巨大的儲氣能力,也稱氣體水合物(gas hydrate),是由天然氣與水分子在高壓(>100大氣壓或>10MPa)和低溫(010℃)下合成的一種固態結晶物質。因為天然氣中有百分之8090的成分是甲烷,所以也有人叫天然氣水合物為甲烷水合物(methane hydratemethane gas hydrate)。

以目前的資料來看,一個單位體積的天然氣水合物,常溫常壓下,可以釋放出150-170單位體積的甲烷氣。一旦有火源將它點燃,就可以自己持續燃燒到完,形成冰火或水冰火共存的特異現象,故也俗稱天然氣水合物為「可燃冰」或「甲烷冰」。

天然氣水合物主要存在於極區的永凍層以及陸緣深水海域地層中。由國外的調查報告顯示,全球天然氣水合物所含的甲烷氣資源量,在標準溫壓環境下,保守估計至少有兩萬兆立方公尺,其中所含的有機碳總量達到10兆公噸,也就是大約為目前已知全球石化燃料等能源資源中,有機碳總儲量的兩倍!

 

開採技術還在研發中

    這種以水合物方式存在的天然氣和傳統的天然氣田是不一樣的,而且它存在的水深都在500公尺以上,不能以傳統天然氣開採的方式來開發它。

目前日本、美國、加拿大、印度及歐盟等國家,甚至韓國和中國大陸,都已經分期分年投入巨大資金與人力,大規模進行天然氣水合物的調查研究及開發與應用技術的研發,據估計在2015年左右就可以進行商業開發。

台灣對天然氣水合物的研發其實起步很晚,落後美日等先進國家有10年以上。不過國內相關單位已經開始累積研發能量,希望能在國際上天然氣水合物的開發利用技術臻於成熟時,立即與國際接軌,同步進行台灣海域天然氣水合物的商業開發利用。

↑經濟部中央地質調查所派員赴美國研習,利用美國地質調查所實驗室設備所合成的白色可燃冰及其點火燃燒的情形。

 

對氣候及環境的影響

開發天然氣水合物並不困難,以在西伯利亞氣田中開採甲烷的經驗看來,目前的開發技術是可行的,但是從天然氣水合物中開發大量的甲烷將對環境帶來什麼樣的影響,已引起很多國家的政府和科學家的關注,關注的焦點集中在地質災害和對氣候的影響。

天然氣水合物層決定了海底沉積物的物理特性,直接影響著海底的穩定性。它在一定的壓力和低溫條件下是穩定的,一旦破壞了這樣的條件,就會造成天然氣水合物的離解,同時可能造成地質災害。而目前海上油氣生產引起的少許的壓力或溫度的變化(增高)也可能引起天然氣水合物層的斷裂,造成井噴、海底塌陷和沿岸滑坡。

目前已知甲烷的溫室效應比二氧化碳要大得多,開採天然氣水合物將有大量的甲烷氣體釋放出來,進而對氣候產生極大的影響。儘管如此,開發天然氣水合物作為新的清潔能源已經在國際間成為勢不可擋的工作了,各國只能一面大力進行天然氣水合物的勘探和開採活動,一方面加緊研究這種活動可能對環境造成的影響。