能源興邦

5月 03, 2023

文/郭立昌

能源是興邦之本。台灣在1966年底高雄加工區口區開幕，抓住真空管時代的尾巴，以輕工業和廉價勞力吸引外資成功後，擺脫農產品的轄制，進入工業社會；1970年代起，蔣經國先生主政的年代，相當注重「能源政策」，除了傳統水力發電之外，繼續開發核電廠和火電廠，確保未來三十年經濟發展不缺電源。特別的是，指示研究「地熱能」，以備不時之需。

山谷冒「地熱泉」—白煙裊繞

● 總能源供應的「增醣減烴」大趨勢

經上說：「智慧人豈可用虛空的知識回答，用東風充滿肚腹呢？」(伯15:2) 在世代交替的關鍵時刻，總會有「東風撐肚腹者」充斥於街市，把世界誤導走向歧途。例如聯合國氣候高峰會的《巴黎協定》已經自2016年生效，196國加3個地區的締約會員國經過幾屆大會(the Conference of the Parties簡稱COP)的討論，確定能源的發展方向—即「增醣減烴」；簡言之，「總能源供應」(Total Energy Supply簡稱TES)不變的情況下，增加地面生長的原料，減少地底化石原料之用量。

其實在亨利福特尚未把內燃機推廣至世界之前，「地面生長的原料」是主流；後來發現地底化石原料便宜又好用之後，乾坤倒轉，主流被邊緣化。聯合國終於發現使用大量化石原料導致「氣候變遷」，長此以往，將無法為下一代保有美好的明天，所以經由氣候高峰會(COP)尋得解決之道。

回顧初創業的1966年，因為有一台自組的摩托車，才能夠快速來回於各個代工廠之間，完成工作。那時加油很方便，到處都有私人的「礦油行」；油品的來源並非化石原料，而是「篦麻」製品。可惜，後來因為國際政策，篦麻這個地面生長的植物被砍光光，世界正式進入「石化」時代—所以說，真正倚賴地底化石期間也才不過半個世紀的工夫而已，但整個春夏秋冬的季節已經大亂，因此真的有必要「增醣減烴」。

然而，「增醣減烴」談何容易！就像1990年電工大展，兩大專業報紙來邀稿，我寫道：「未來是一個『資訊經濟』的時代，個人對個人，個人對公司，或公司與公司之間的交易往來，如訂貨、商品價格、內容介紹及付款，皆可透過VAN或ISDN來處理；屆時，可真是『秀才不出門、能知天下事』。當思念遠隔重洋的親人時，只要一通電話，互相之間即可以透過網路，除了交談之外，還能夠見面。」有專家學者竟然質問道：「你是在說天方夜譚嗎？」

當我們根據發明在APEC爭取到「電商」及「ICT」法案之後，2001年3月6日到經濟部某單位簡報時，東風撐肚腹的官員其無知回應全都紀錄在《國防雇員的女兒》(p356-369)書中。今天成為人們日用品之物，若非當年靠鍥而不舍的民間力量來落實，任憑東風客的自由意願，可能新冠初起時連個「防疫掃碼」的工具都沒有。所以說「總能源供應的增減」亦需要像當年的「電商法案」及「ICT」那樣，必須一步一腳印才會產生果效。

● 開放社會總是會吹來歪風

如今，又進入選舉的季節，昨天有意角逐總統大位的阿銘提到「能源」和「電源」雙源時，人云亦云地說：「核融合是個新能源方向！」看來和1980年相比，其學識並無長進，可能這段期間事業順風順水，沒必要費工夫深入研究學問。進入民主開放社會，總是得準備隨時接受吹來的歪風。

根據維基百科說明：現在使用最普遍的核電廠為「壓水式反應器」核電廠，其工作原理是：用「鈾製成的核燃料」在反應爐內進行核分裂，並釋放出大量「熱能」，由高壓下的循環冷卻水把熱能帶出，在蒸汽產生器內生成「蒸汽」；高溫高壓的蒸汽推動汽輪機，進而推動「發電機」旋轉。馬英九總統任內曾經要求權責單位計算出核電成本，為每度核電0.75元。位於新北市石門區的金山核電廠(核一廠)自1978年開始商轉，運轉40年，提供台灣所需的電力，對台灣經濟貢獻卓著。

聽說表姑丈從台安醫院維護部退休後，搬到金山去住，去看他時，他說：「為了釣魚方便！」我手指前面，表情詭異地問他：「你不怕(核一廠)？」電氣專家的他竟然懟道：「你住龍井才應該怕！」因為我們有個房子在東海大學附近，屬於龍井鄉。後來年過六旬，我居然得了「氣喘」—因為龍井火電廠火力全開，我房間的白襯衫佈滿斑點！原本還可以拉二十下的單槓，喘到連一下都拉不上去，醫生勸我說：「為了保命，你還是遷居為良。」毋怪乎，聯合國氣候高峰會(COP 26)確定：「煤為最髒的發電形式！」國際金融機構的共識：「不再貸款興建火電廠。」

蔣經國先生在聯合國席位不保之際，決定啟建核電廠，也在擔任行政院長時把核電納入「十大建設」之中；後來的石油危機，並未阻礙台灣的經濟發展，繼續有外資來台，顯然與當年層峰的「能源政策」有絕對的關係。由於行政院青輔會秘書長梅可望先生來訪之後，蔣經國先生接著突然來訪，讓我接到千奇百怪的訂單。其中就有利用「海水」，進行發電的研發項目。

最基本的常識是，要能作「功」(work)，就需要「裝置」(Device)，讓各部零件形成「可控制的運動」，例如往昔蒸汽火車，燒煤使蒸汽推動活塞，再由曲柄和連桿推動車輪，直線運動變迴轉運動，帶動火車前進。所謂的「核融合」(Nuclear Fusion)的原料是「氫」而不是「鈾」，析探其論述及真正進行研究，發現「沒有裝置」可用。

英國天體物理學家愛丁頓(Sir Arthur Stanley Eddington, 1882~1944)於1920年提出「氫氦融合」可能是太陽能量的主要來源。若能將「氫原子核」這類較輕的原子核結合，形成較重的原子核—因原子核帶「正電」，必須克服同性相斥的「庫侖障礙」(Coulomb Barrier)；可惜理論家只有理論，做不出裝置。根據各年代的科學家研究的結論，如果要進行核融合反應，首先就必須「提高物質的溫度」—約「1.2億攝氏度」，使原子核和電子分開，形成「電漿」（Plasma）狀態。電漿和氣體一樣，形狀和體積不固定，聽說有接近完美的導電率，可以在磁場的作用下，呈現出各種立體結構，也可以利用磁場來捕捉、移動及加速各種「核力」—具有極其強大的能量，而其作用的範圍僅只「10⁻¹⁰~10^−13米」(一兆分之一公尺左右)，讓質子和中子在此微細的區間發揮核力的作用，進而觸發核融合反應。

立昌於1966年2月，為紀念被囚於新生街監獄的父親郭坤成，開始以「成光金屬加工廠」之名對外營業，目的是讓大家都知道家父不是親友眼中的衰樣，希望透過「成光」維繫全家人活著，有朝一日得以翻身。我用行動證明「銅鋁鎳鐵鋼」都可以加工成為可用的精細產品，高雄加工出口區甫開幕，我創辦的「成光金屬加工廠」即和美商全球電子公司做成生意—其中加入了成大姚靜波和馬承九兩位大師級教授的學理，爾後十年真是征戰天下無敵手—美國朋友後來說：「深拉筒產業會從美國消失，全拜你之賜！」為了應付接踵而至的美日歐商，除了典型的加工技術之外，我們還發展「非典型」的加工科技，創造出電晶體時代的諸多零組件/應用材料/加工工法，以及自動化機械。

● 四十幾年前就有人來談「核融合」

為了協助客戶開發衛星接收器，我在台美斷交日到紐約創設公司，曾經有人來談「核融合」投資案，說可以「利用『海水』發展新能源」；我去「巴恩斯諾伯」(Barnes & Noble)書店買回一堆書—其中就有愛丁頓爵士的著作。「核融合」的概念，簡單講「與太陽蓄積熱能」的原理類似，說其原料可直接取自海水的「氫」，把其同位素「氚」(Tritium)和「氘」(Deuterium)進行核融合反應，藉此觸發其「中子源」產生核分裂，利用其強大的能量作功，達到發電的目的。

最後發現可行性太低而告終！因為，沒有任何的「金屬」或「非金屬」材料可被用來做成「裝置」—無法輸出就作不了「功」。只要1千攝氏度以上，材料都熔解了，裝置也不存在矣；1.2億攝氏度僅存在於天體學家的恆星理論裡。所以，科學家雖然能做出「氫彈」武器傷人，卻做不出「可以控制超高溫」的裝置，用來造福世界。四十餘年來，只聽見有人拿來吹噓，卻看不見任何的具體進展。

小勞勃道尼主演「鋼鐵人」，他的胸前有個「能量環」。上網查維基百科，所謂的「核融合裝置」就像好萊塢電影「鋼鐵人」的能量圈佈景，主角稍為動一下手，就有特效的光束乖乖地射進胸前的能量環；惟電影可以無限想像—白話為「胡扯」，現實可沒有那麼簡單。所以「核融合」討論了幾十年，仍停在只聞樓梯響的階段。

● 電力需要務實的作法

實際成功的案例是，現代人到了晚上，仍然可以繼續活動，那是因愛迪生(Thomas A. Edison)小時候看見晚上開刀的危險性，發下弘願「長大後要做一個晚上的太陽」。後來經過實驗再實驗，經過無數次失敗之後，愛迪生和他的夥伴在1879年終於實驗出「可用的電燈泡」，同時發明「愛迪生發電機」(Edison Dynamo)，推動電力社區化。每一項造福人類的發明，都需要實作，即使現在看來極其簡單的電燈也是。否則，再多的電學理論，缺了實作階段，人類社會到了晚上仍然得摸黑前進。

曾經聽監察委員林將財先生談起「台灣的電力」故事。他是第一屆成功大學土木工程學系畢業，考進公職，因為桃園有許多的重要設施需要電力，石門水庫未能達到集水效果，政府趕緊擴建「榮華壩」以輔助石門水庫的發電功能。而桃園蘆竹地區因為受到美國無限電公司(RCA)的污染，淪為永遠廢耕之地；他在省政府工作時，即規劃「大潭工業區」成為非傳統工業區—成為綜合發電廠區；如今即使他已經在新冠期間仙遊去了，「大潭發電廠」仍然在困境中供應北部的電力。

林廳長全力支持創新產業以富裕台灣

● 薄如郵票的電池—Power Chip啟發LA的小朋友

由於祖母被警察打斷纏足的小腳，只能躺在床上，極為痛苦。1984年，我也因被「量身訂做」而差點命喪黃泉，住院一個多月，從北醫出院後竟然雙腳無力，體會到不良於行的痛苦。除了調整飲食，製作電子針灸器之外，鑽研利行機器人。結論是，需要「輕巧而高能量的電池」。後來，我做了一個「Talking Barbie」(會說話的芭比)，期望經由商業化，逐步改進「新電池」的缺點；可惜，那家美商企業只想撤資離台，合作計畫即不了了之。

不過，由於發展「射頻轉換器」的需要，我把金屬材料和非金屬材料，使用「非典型加工法」製作成如郵票大小的電池，內鍵於「傳智晶片卡」之中，啟動非接觸式感應的世代。1992年，受邀赴洛杉磯(LA)參加聖誕節晚會時，我在講解「TES」新科技經濟系統時，也順便提起「未來能源應用方式不同」，展演手中那個如郵票大小的「電池」(Power Chip)，只見觀眾無不目瞪口呆，也給當地一些小朋友帶來無限的啟發。

薄如郵票的電池讓學員直呼：「哇，太神奇了！」

● 微型發電機計畫

在「科技與未來講座」中，說明「未來能源應用方式不同」時，用講的不如拿出實物展演，令學員們直呼：「哇，太神奇了！」這項事工甫開始就花掉壹億元，且毫無成果；後來關在新店實驗室，進行反複的實驗，才看見雛型。演進到今天，人們使用射頻轉換科技變成日常。

工作團隊統整綜合資料，經過精算之後，要改善這項未來能源的產品，使之組成「微型發電機」的裝置，至少需投資「115億美元」；所以，帶領全球的工作團隊先完成「電商系統」(The eStore System)，贏得APEC法案，進而經由OECD擴張至全球，形成跨世紀的電商產業。同時，紐約的老朋友也希望我們能夠善用發明，進軍國際資本市場—預計可募得125億美元。可惜，就因「婦人之仁」而投資4.99億元在海島設廠，竟遭貪腐集團圍剿至幾乎寸草不留。台灣不僅喪失主導主流科技社會的戰略機遇，引領未來世代的「微型發電機計畫」也延宕了。最近和美國與德國的朋友開會，談起這項可能主宰未來世代的計畫，大家無不搖頭嘆息！

回到地熱能的話題。早年我們曾經把碳水化合物與酚醛化合物結合，發展出一種「複合材料」；某科研單位詢問能否做出「特殊用途的零件」。往來之後，才知道這項機密的工作是「發展地熱能源」。經國先生指示選定宜蘭縣大同鄉清水地區，開發地熱能源，以備未來所需。台灣地處太平洋火環帶板塊碰撞處，具有豐富的「地熱能」(Geothermal Energy)，若能妥善應用，將來台灣永遠不會欠缺電源。經國先生曾經說：「預防勝於治療！」好的政治家懂得「未雨綢繆」，能夠看到五十年以後的需要。

上網查詢，資料顯示地熱是一種來自於「地球內部」自帶儲能功能的熱能，具有基載特性、可調控性、不受天候影響的再生能源。台灣傳統地熱區共計27處，其中大屯山、清水、土場、廬山、知本、金崙與瑞穗等7處為主要潛能區。以前科研單位來談發展國防用途的零組件，表情都相當嚴肅且認真，也真的很快就有成果。可惜，隨著經國先生的健康情況變差，未來最重要的「地熱能」竟然被擱置！如今，宜蘭縣大同鄉的「清水地熱公園」變成觀光景點，遊客拿著竹簍裝雞蛋或腳白筍，放進沸騰的地熱湧出的溫泉中泡煮，覺得很好玩。

地熱溫泉會使管線結垢和腐蝕

● 冰島的寶藏—地熱能

由於地熱溫泉含有氯離子、硫酸根離子、鈉離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子。組成氯化物、碳酸氫鹽、硫酸鹽，以及重碳酸鈉等，會造成管線和接頭的「結垢與腐蝕」。北歐的冰島因被誤導發展金錢遊戲而於2008年破產，大家以為冰島將從此一蹶不振，卻出乎意料之外地，沒幾年工夫，冰島即回復強健的體質。冰島善用「地熱」創造產業發展的衍生性價值鏈，帶領著冰島走出金融危機的陰影，而且再生能源的科技發展也領先全世界。

冰島位於歐亞板塊和北美洲板塊之間，擁有火山200~300座，其中有40至50座活火山，其在地下一千公尺深的岩漿就能發現攝氏兩百多度的高溫，十分適合地熱資源開採。火山的「地熱」可用來發電，也形成溫泉。冰島溫泉的數量是全世界之冠，全島約有250個鹼性溫泉，最大的溫泉「每秒可產生200公升」的泉水，有20多個溫度超過150攝氏度(℃)的高溫蒸汽地—其中還有的溫度達到250℃；冰島善用這些地熱能源，輸送這些蒸汽資源至每個地方—從房屋供暖到加熱游泳池都用得到。根據聯合國的「NZE2505」淨零排放目標，冰島政府希望在2050年能夠達到全國零碳排放的創舉，看來可行性極高。

台灣和冰島同樣位處於火山帶，「地熱」資源條件也相當不錯，欠缺的只是資本密集及研發開採技術，若能與冰島建立良好的合作關係，引進相關技術，必定能促使台灣地熱資源的開發，以及促進再生能源相關產業發展。有地熱能的地區，通常會有花崗岩；鋼鑽的硬度約莫式硬度6級，花崗岩約莫氏硬度7級以上，所以不能以傳統的鋼鑽進行鑽探。冰島能夠「利用地熱翻身」，顯然他們擁有獨特的技術，值得師法。

● 運用地熱資源帶動衍生性價值鏈

冰島人口37.25 萬 (2021年)，國土面積10.3萬平方公里；冰島現行的地熱發電裝置容量共有「665MWe」，排名世界第八，年發電量約為五十億度，可以提供台灣「135萬戶」家庭一年的用電，佔冰島總發電量的26.6%。除了提供電力和溫暖，地熱發電廠是觀光產業的重要環節；位於冰島首都雷克雅維克(Reykjavik)東南方的Svartsengi地熱電廠即創造出衍生性的商機，電廠將發電後排出的地下熱水匯聚成美麗的露天人造地熱溫泉－「藍湖」((Blue Lagoon)，由於鄰近機場，火山礦物具有養顏、美容、放鬆身心的特殊療效，藍湖每年可以吸引近百萬遊客流連，創造出高額的觀光收益。

冰島於2017年運用「超臨界態的水」來推動地熱發電機組，成功鑽至地下4,659公尺深，井底溫度達到了攝氏427度的高溫，能產生五倍於傳統低溫地熱發電的發電量。而且採用「閉迴路熱量收集系統」(Complex Energy Extraction from Geothermal resource, CEEG)，除了可以避免流體進入地層所帶來的「結垢、腐蝕」以及火山硫化物氣體排放的問題，更能夠將發電成本降到一度電約為新台幣1.35元的價格，比太陽能和風力發電的成本低，而且可靠。

● 小結

今年元月台灣國際地熱論壇在台北國際會議中心舉行，經濟部次長曾文生表示，為達「NZE2050」淨零碳排目標，「地熱」將扮演重要角色，「今年是地熱加速推動元年」，期盼國內外民間單位與中油、台電合作，比照離岸風電的模式，透過政府的領導與規劃快速發展。科技部《國家能源計畫》(NEP-II)的研究報告指出台灣的地熱潛能—在地表高程低於1千公尺、地下深度4公里以內、溫度>175℃的區域內有159GW，其中開發潛能為33.6GW，資料顯示台灣有豐富的地熱資源。來自美國、加拿大、日本、義大利、紐西蘭等10多國的38家企業，以及112位國際地熱專業人士與會；可惜，未遇見冰島的來賓。古云：「他山之石可以攻錯！」像以前發展「TES」需要供應商，美日德先進國家的廠商都幫不上忙，後來找到東歐的一個工程師世家而有所突破。今天既然知道冰島在地熱方面有獨到之處，應該列為重點合作對象，達到事半功倍的效果。