Hvordan nogle få geotermiske anlæg kunne løse det amerikanske lithiumforsyningskrise og sætte skub i EV-batteriindustrien

Geotermisk energi har længe været det glemte medlem af ren energifamilien, overskygget af relativt billig sol- og vindkraft på trods af dets dokumenterede potentiale. Men det kan snart ændre sig - af en uventet grund.

Geotermiske teknologier er på nippet til at frigøre enorme mængder lithium fra naturligt forekommende varme saltlage under steder som Californiens Salton Sea, to timers kørsel fra San Diego.

Lithium er afgørende for lithium-ion-batterier, som driver elektriske køretøjer og energilagring. Efterspørgslen efter disse batterier stiger hurtigt, men USA er i øjeblikket stærkt afhængig af lithiumimport fra andre lande - det meste af landets lithiumforsyning kommer fra Argentina, Chile, Rusland og Kina. Evnen til at genvinde kritiske mineraler fra geotermiske saltlage i USA kan have vigtige konsekvenser for energi- og mineralsikkerheden såvel som globale forsyningskæder, arbejdsstyrkeovergange og geopolitik.

Som en geolog, der arbejder med geotermiske saltlage og en energipolitikforsker, mener vi, at denne teknologi kan styrke landets kritiske mineralforsyningskæde på et tidspunkt, hvor bekymringerne for forsyningskædens sikkerhed er stigende.

Nok lithium til langt at overstige dagens amerikanske efterspørgsel

Geotermiske kraftværker bruger varme fra Jorden til at generere en konstant forsyning af damp til at drive turbiner, der producerer elektricitet. Planterne fungerer ved at bringe en kompleks saltvandsopløsning op, der ligger langt under jorden, hvor den absorberer varme og er beriget med mineraler som lithium, mangan, zink, kalium og bor.

Geotermisk saltlage er den koncentrerede væske, der er tilbage, efter at varme og damp er udvundet på et geotermisk anlæg. I Salton Sea-anlæggene indeholder disse saltlage høje koncentrationer - omkring 30 % - af opløste faste stoffer.

Hvis testprojekter, der nu er i gang, viser, at lithium af batterikvalitet kan udvindes omkostningseffektivt fra disse saltlage, kan 11 eksisterende geotermiske anlæg langs Saltonhavet alene have potentialet til at producere nok lithiummetal til at dække omkring 10 gange den nuværende efterspørgsel i USA.

Tre geotermiske operatører på det geotermiske felt i Saltonhavet er i forskellige stadier af design, konstruktion og test af pilotanlæg til direkte lithiumudvinding fra de varme saltlage.

Ved fuld produktionskapacitet kan de 11 eksisterende kraftværker nær Saltonhavet, som i øjeblikket genererer omkring 432 megawatt elektricitet, også producere omkring 20.000 tons lithiummetal om året. Den årlige markedsværdi af dette metal ville være over 5 milliarder dollars i nuværende priser.

Geopolitiske risici i lithiumforsyningskæden

Eksisterende lithiumforsyningskæder er fyldt med usikkerheder, der sætter spørgsmålstegn ved mineralsikkerhed for USA.

Ruslands krig i Ukraine og konkurrencen med Kina samt tætte bånd mellem Rusland og Kina understreger de geopolitiske implikationer af den mineralintensive omdannelse af ren energi.

Kina er i øjeblikket førende inden for lithiumbehandling og indkøber aktivt lithiumreserver fra andre store producenter. Kinesiske statsmineoperatører ejer ofte miner i andre lande, som producerer andre vitale ren energimineraler som kobolt og nikkel.

Der er i øjeblikket en lithiumproduktionsfacilitet i USA. Denne facilitet i Nevada udvinder saltvandsvæske og koncentrerer lithiumet ved at lade vandet fordampe i store, lavvandede damme. I modsætning hertil returnerer processen til udvinding af lithium, mens der produceres geotermisk energi, vandet og saltlagerne til jorden. Tilføjelse af en anden indenlandsk kilde til lithium kan forbedre energi- og mineralsikkerheden for USA og dets allierede.

Mangel på politisk støtte

Geotermisk energi repræsenterer i dag mindre end 0,5 % af elproduktionen i brugsskalaen i USA.

En grund til, at det forbliver en stillestående energiteknologi i USA, er manglen på stærk politisk støtte. Foreløbige resultater fra en forskningsundersøgelse, der er udført af en af ​​os, indikerer, at en del af problemet er forankret i uenigheder blandt ældre og nyere geotermiske virksomheder selv, herunder hvordan de taler om geotermisk energis fordele med politikere, investorer, medier og offentligheden.

Geotermisk energi har evnen til at komplementere sol- og vindenergi som en baseload strømkilde - den er konstant, i modsætning til solskin og vind - og til at give energi- og mineralsikkerhed. Det kunne også tilbyde en professionel bro for olie-, gas- og kulansatte til overgangen til en ren energiøkonomi.

Industrien kunne drage fordel af politikker som risikobegrænsende midler til at reducere omkostningerne til boreefterforskning, tilskudsprogrammer til at demonstrere innovationer, langsigtede elkontrakter eller skattemæssige incitamenter.

Tilføjelse af produktionen af ​​kritiske metaller som lithium, mangan og zink fra geotermiske saltlage kan give geotermiske el-kraftoperatører en ny konkurrencefordel og hjælpe med at få geotermisk på den politiske dagsorden.

Geotermisk energi får et løft i Californien

Tendenser kan bevæge sig i den rigtige retning for producenter af geotermisk energi.

I februar vedtog California Public Utilities Commission en ny Preferred System Plan, der opfordrer staten til at udvikle 1.160 megawatt ny geotermisk elektricitet. Det er oven på en 2021-beslutning om at skaffe 1.000 megawatt fra nul-emissioner, vedvarende, fast genererende ressourcer med en kapacitetsfaktor på 80 % – som kun kan opfyldes af geotermiske teknologier.

Californiens beslutninger var primært beregnet til at supplere intermitterende vedvarende energi, som sol og vind, og pensioneringen af ​​Diablo Canyon atomkraftværket. De antyder, at æraen med geotermisk energi som den glemte vedvarende energi kan være ved at ende.