普納地熱事業

普納地熱創業公司 (Puna Geothermal Venture, PGV) 是一座位於夏威夷州最大島嶼——夏威夷島上的地熱發電廠。該電廠在2018年5月普納下游火山噴發開始後不久即關閉，並於2020年11月恢復發電。此次火山噴發導致熔岩流過PGV的一座變電站、一間倉庫以及至少三口地熱井；這些地熱井在附近出現熔岩噴泉時已預防性地進行冷卻並封蓋，熔岩最終也切斷了道路交通。

PGV是夏威夷第一座也是唯一一座商業地熱發電廠。該廠建於一處鄰近夏威夷地熱計畫在1970年代和80年代鑽探與營運的失敗實驗井之地點，發電設施於1989年開始興建，並於1993年完工。

在遭受熔岩破壞之前，該電廠的裝機容量為38 MW，電力來自基拉韋厄火山東裂谷帶的六口生產井與五口注入井。其電力出售給夏威夷電力工業公司（亦稱HELCO）。截至2018年，該電廠的發電量佔全島電能高達10%。

歷史

早期探勘與開發

卡波霍地區最早的探勘地熱井於1961至1962年間鑽探。此項工作由當地地主理查·萊曼帶頭，他在一次日本之行中得知了一項在該國島嶼間鋪設海底電纜的計畫。返回夏威夷後，萊曼推動在普納地區進行地熱發電，並透過海底電纜將電力分配至歐胡島及其他人口中心，以此作為發展經濟的方式。他找到商業夥伴，於1961年成立了夏威夷麥格瑪電力公司。在公司證實其潛力不足之前，已鑽探了數口探勘井，但萊曼向《檀香山廣告報》聲稱公司「遇到了機械困難而放棄」。

夏威夷地熱計畫

1970年代，夏威夷地熱計畫成立，旨在進行由聯邦和州政府資助的研究。在完成對該地區的地質和地熱潛力研究後，於1975年選定了第一口井的地點。鑽井工作在未進行環境影響研究或徵詢公眾意見的情況下展開。當時，鑽井地點周邊是未開發的鄉村地區，但附近已規劃了住宅區。該井偶爾被允許排放鑽孔中的氣體和流體，產生了巨大噪音並向空氣中釋放污染物。到1976年，附近已建立了三個住宅區並開始有居民入住，其中包括居住在井址一英里內的十二個家庭。持續的噪音污染和有毒氣體排放開始引起居民的擔憂和反對。聯邦和州政府提供了資金，將該井的地熱能轉化為電力。儘管HELCO是該計畫的利害關係人之一，但他們向股東保證，由於該地點存在火山和地震風險，公司不會投入資本於此計畫。

一座3 MW的實驗性發電機於1981年完工，並在整個1980年代持續運作。然而，家庭不斷在附近的住宅區建造房屋並遷入，導致了數次阻止噪音和污染的嘗試及一場失敗的訴訟。由於該地點位於熔岩危險區內，發電機建於滑軌之上，並安置在一棟包含起重機的建築物內，以便在熔岩流威脅設施時能夠將發電機移走。此外，井口被安置在一個混凝土掩體中，可以密封以防止熔岩損壞井口。儘管存在反對意見以及營運和維護發電機所產生的虧損，但仍有足夠的支持使發電機繼續運作。1989年4月，一次輕微的井噴事件後，郡政府官員對設施的狀況表示擔憂，並考慮審查甚至可能撤銷該地點的營運許可。1989年，在該地點發生數起額外事件後，設施被勒令關閉，並於12月11日執行。在其運作期間，HGP發電機每年產生1500萬至1900萬千瓦小時的電力。

普納地熱創業公司

1980年，HELCO提出了一項25 MW地熱發電的提案徵求。同年，萊曼的兩家公司與另外兩家公司成立了一家合資企業，在一塊從萊曼家族租用的土地上生產地熱能。該合資企業於1981年更名為普納地熱創業公司。在接下來的幾年裡，PGV鑽探了三口井，但都因井套管機械故障而無法使用。

1986年，PGV與HELCO簽訂合約，承諾在1993年前供應25 MW的電力。PGV承諾他們將採用可實現零排放並在極低噪音水平下運作的技術。1989年，當HGP設施面臨日益嚴重的問題時，PGV提議的設施成功克服了足夠的當地反對，獲得了當地規劃委員會的許可。

該電廠因偶爾排放有毒氣體而引起當地擔憂。1991年，KS-8井發生井噴，導致州政府暫停了該電廠的許可證。2016年，該電廠的所有者被發現違反美國國家環境保護局關於硫化氫釋放的標準，並因2013年的兩起事件被罰款76,500美元。夏威夷原住民也對該電廠提出了額外的擔憂和反對，他們將所有形式的火山活動視為半神培ଲେ的顯現，並宣稱地熱井和能源生產是一種褻瀆。

2005年，在鑽探KS-13井時，於 深度處遭遇岩漿。由於岩漿沿著鑽孔向上流動，冷卻成透明無色的玻璃，該鑽孔不得不重新鑽探數次。岩漿溫度約為 ，為達西岩質——類似於構成大陸的花崗岩——含有約三分之二的二氧化矽，這與構成夏威夷群島大部分地區的深色富鐵玄武岩形成對比。這是在鑽穿一層 閃長岩火成岩後遇到的，這向研究人員暗示，岩漿在長時間停留時發生了化學分離。正如《自然》期刊引述，該團隊表示這可能是首次「原位觀測到大陸型岩石從原始海洋玄武岩中分異的實際過程」。約翰霍普金斯大學的岩漿專家布魯斯·馬什描述了這次遭遇的獨特性：「以前，我們能處理的都只是熔岩流；但它們是岩漿生命的終點。它們躺在地面上，已經釋放了氣體。這不是自然棲息地。這就像在博物館看恐龍骨頭和在野外看見一隻活生生的恐龍之間的區別。」

PGV於1993年啟用時的發電容量為25 MW，1995年增至30 MW，2012年再增至38 MW。2015年，HELCO宣布奧瑪特公司贏得了一項在普納地區增加25 MW地熱發電容量的競標。2018年3月，奧瑪特宣布計劃在2020年前將該電廠的產能增加8 MW——從38 MW增至46 MW。

2018年熔岩破壞與關閉

2018年5月3日，在5月頭兩天發生數百次地震後，PGV電廠附近的萊拉尼莊園住宅區內外出現了地面裂縫。由於擔心可能發生有毒硫化氫氣體洩漏和爆炸，地熱發電設施進行了預防性設備關閉，並盤點了其高度易燃的戊烷庫存。5月1日至2日，地震頻率開始增加，萊拉尼莊園出現第一批裂縫；電廠在5月3日收到熔岩開始流動的首份報告後約三小時下線。PGV儲存的所有戊烷，約 ，已於5月10日上午全部移除。

在接下來的幾週裡，這些井用冷水穩定——水的重量足以防止蒸汽上升——以便進行封堵。其中一口井KS-14，可能因離岩漿過近而過熱，無法被冷卻，於是被灌入鑽井泥漿以試圖穩定。這些井隨後用金屬塞密封，這些塞子於5月22日運抵現場，PGV官員聲稱它們能承受 的熔岩。夏威夷緊急事務管理局的湯姆·崔維斯聲稱，他研究後發現，沒有任何先例顯示熔岩曾覆蓋像PGV這樣已關閉的地熱井。PGV團隊曾與在熔岩區內營運地熱井的冰島科學家交談，他們提供了關於熔岩可能如何影響井口的見解。

5月27日，熔岩接近了幾口已封蓋的井。已封蓋的KS-5和KS-6井於5月27日和28日被來自第7和第21號裂縫的熔岩淹沒。這是首次有熔岩覆蓋地熱井。5月30日，一座變電站和一間存放鑽井平台的倉庫被熔岩淹沒並摧毀，切斷了通往設施的主要通道。此後，第三口井也被淹沒。

儘管電廠關閉，夏威夷電力輕型公司預計大島不會因發電不足而停電，因為較舊的柴油發電機已投入使用。

2020年重啟與2022年擴建提案

鑽井工作於2019年底開始。電廠於2020年11月恢復了部分運營。

截至2022年初，據報導，普納地熱創業公司發電廠為大島生產約25.7 MW的電力。

2022年7月，宣布了一項擴大PGV發電量的提案。該計畫名為「再發電計畫」，目標為第一階段達到46 MW，第二階段達到60 MW，並將透過在現有設施場地上，用多達四個升級的發電機組取代12個運營中的發電機組來實現發電量的增加。

PGV在2022年7月23日版的《環境通告》上發布了環境影響聲明編寫通知。2024年2月，宣布已獲得新的購電協議，允許最高46 MW、最低30 MW的發電量。這將透過在三年內用三個新機組取代舊機組來實現。

卡波霍地熱儲層

PGV位於構成夏威夷島的基拉韋厄火山東裂谷帶。那裡的地熱能源儲層被稱為卡波霍地熱儲層。東裂谷帶的地熱能潛力估計超過200 MW。該地熱儲層包含在玄武岩中，並依賴於兩個主要斷裂系統的滲透性。兩個斷裂系統都有巨大的開口，曾有鑽頭掉落長達 的記錄。

設施

該電廠由奧瑪特科技公司擁有，該公司於2004年收購了它。

發電廠

普納綜合設施內有兩座發電廠在運作。第一座電廠由十台複循環奧瑪特能源轉換器（OEC）組成，包括十台蒸汽渦輪機和十台二元渦輪機，於1993年啟用。第二座電廠由兩台二元循環OEC組成，於2011年投入使用，並於2012年開始商業運營。

地熱井

截至2017年12月，普納綜合設施由六口生產井和五口注入井組成。

截至2008年，五口活躍的生產井地表海拔高度為 ，產生蒸汽和鹵水的混合物。這五口井平均每小時產生600,000 磅（270,000 公斤）的蒸汽和1,200,000 磅（545,000 公斤）的鹵水。從生產井流出的流體溫度約為 ，回注到注入井時的溫度約為 。

地熱加熱流體的替代用途

除了發電外，還有人建議對該設施進行額外利用。夏威夷商業、經濟發展和旅遊部的安德烈·吉爾代表一個為考慮PGV及其周邊地區地熱能直接利用而成立的工作小組，概述了流體以及其附近淺層地下水井的潛在直接用途，包括水果和夏威夷豆脫水、水產養殖和溫室供暖、巴氏殺菌和消毒、地熱/健康水療中心以及地熱熱泵。在PGV，用於發電後的熱鹵水在重新注入時的溫度約為 ；在重新注入前，可以利用鹵水的熱能。PGV附近深度淺於 的水井記錄到的溫度高達 。

2005年，在一次鑽探遇到一種罕見的岩漿類型後，研究人員和PGV表示希望將該鑽孔變成一個用於科學研究的觀測站。

外部連結

• 普納地熱創業公司 (PGV)，夏威夷電力輕型公司
• 夏威夷地下水與地熱資源中心
• 地熱收藏，eVols，夏威夷大學馬諾阿分校圖書館
• 美國地質調查局基拉韋厄火山噴發更新頁面
• 夏威夷郡民防警報網站
• 2022年7月普納地熱創業公司再發電計畫環境影響聲明通知

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