Geothermische energie is al lang het vergeten lid van de schone energiefamilie, overschaduwd door relatief goedkope zonne- en windenergie, ondanks het bewezen potentieel. Maar dat kan snel veranderen - om een ​​onverwachte reden.

Geothermische technologieën staan ​​op het punt om enorme hoeveelheden lithium te ontsluiten uit natuurlijk voorkomende hete pekels onder plaatsen zoals de Saltonzee in Californië, op twee uur rijden van San Diego.

Lithium is essentieel voor lithium-ionbatterijen, die elektrische voertuigen en energieopslag aandrijven. De vraag naar deze batterijen neemt snel toe, maar de VS zijn momenteel sterk afhankelijk van de invoer van lithium uit andere landen - het grootste deel van het lithiumaanbod van het land komt uit Argentinië, Chili, Rusland en China. Het vermogen om kritieke mineralen uit geothermische pekel in de VS te winnen, kan belangrijke implicaties hebben voor de veiligheid van energie en mineralen, evenals voor wereldwijde toeleveringsketens, personeelsovergangen en geopolitiek.

Als geoloog die werkt met geothermische pekel en als wetenschapper op het gebied van energiebeleid, geloven we dat deze technologie de kritieke toeleveringsketen van mineralen in het land kan versterken in een tijd waarin de bezorgdheid over de veiligheid van de toeleveringsketen toeneemt.

Genoeg lithium om de huidige Amerikaanse vraag ruimschoots te overtreffen

Geothermische energiecentrales gebruiken warmte van de aarde om een ​​constante toevoer van stoom te genereren om turbines te laten draaien die elektriciteit produceren. De fabrieken werken door een complexe zoutoplossing naar boven te halen die zich ver onder de grond bevindt, waar deze warmte absorbeert en verrijkt is met mineralen zoals lithium, mangaan, zink, kalium en boor.

Geothermische pekels zijn de geconcentreerde vloeistof die overblijft nadat warmte en stoom worden gewonnen in een geothermische installatie. In de Salton Sea-fabrieken bevatten deze pekels hoge concentraties - ongeveer 30% - opgeloste vaste stoffen.

Als testprojecten die nu aan de gang zijn bewijzen dat lithium van batterijkwaliteit op een kosteneffectieve manier uit deze pekel kan worden gewonnen, zouden 11 bestaande geothermische centrales langs de Salton Sea alleen al het potentieel kunnen hebben om genoeg lithiummetaal te produceren om ongeveer 10 keer de huidige Amerikaanse vraag te voorzien.

Drie geothermische operators in het geothermische veld Salton Sea bevinden zich in verschillende stadia van het ontwerpen, bouwen en testen van proefinstallaties voor directe lithiumwinning uit de hete pekel.

Bij volledige productiecapaciteit kunnen de 11 bestaande elektriciteitscentrales in de buurt van de Salton Sea, die momenteel ongeveer 432 megawatt elektriciteit opwekken, ook ongeveer 20.000 ton lithiummetaal per jaar produceren. De jaarlijkse marktwaarde van dit metaal zou tegen de huidige prijzen meer dan $ 5 miljard bedragen.

Geopolitieke risico's in de lithiumtoeleveringsketen

Bestaande lithiumtoeleveringsketens zitten vol met onzekerheden die de veiligheid van mineralen in de Verenigde Staten in twijfel trekken.

De oorlog van Rusland in Oekraïne en de concurrentie met China, evenals nauwe banden tussen Rusland en China, onderstrepen de geopolitieke implicaties van de mineraalintensieve transformatie van schone energie.

China is momenteel de leider in lithiumverwerking en koopt actief lithiumreserves van andere grote producenten. Chinese staatsmijnbouwbedrijven bezitten vaak mijnen in andere landen, die andere essentiële mineralen voor schone energie produceren, zoals kobalt en nikkel.

Er is momenteel één lithiumproductiefaciliteit in de VS. Die faciliteit, in Nevada, extraheert zoute vloeistof en concentreert het lithium door het water te laten verdampen in grote, ondiepe vijvers. Het proces om lithium te extraheren en tegelijkertijd geothermische energie te produceren, brengt het water en de pekel terug naar de aarde. Het toevoegen van een andere binnenlandse lithiumbron zou de energie- en mineraalzekerheid voor de Verenigde Staten en zijn bondgenoten kunnen verbeteren.

Een gebrek aan beleidsondersteuning

Geothermische energie vertegenwoordigt tegenwoordig minder dan 0,5% van de elektriciteitsproductie op nutsschaal in de VS.

Een van de redenen waarom het een stagnerende energietechnologie in de VS blijft, is het gebrek aan sterke beleidsondersteuning. Voorlopige bevindingen van een onderzoek dat door een van ons wordt uitgevoerd, geven aan dat een deel van het probleem geworteld is in meningsverschillen tussen oudere en nieuwere geothermische bedrijven zelf, inclusief hoe ze praten over de voordelen van geothermie met beleidsmakers, investeerders, de media en het publiek.

Geothermische energie heeft het vermogen om zonne- en windenergie aan te vullen als basislaststroombron - het is constant, in tegenstelling tot zonneschijn en wind - en om energie en minerale veiligheid te bieden. Het kan ook een professionele brug zijn voor werknemers in de olie-, gas- en kolenindustrie om over te stappen naar de schone energie-economie.

De industrie zou kunnen profiteren van beleidsmaatregelen zoals risicobeperkende fondsen om de kosten van boorexploratie te verlagen, subsidieprogramma's om innovaties te demonstreren, langetermijnstroomcontracten of belastingvoordelen.

Door de productie van kritieke metalen zoals lithium, mangaan en zink uit geothermische pekel toe te voegen, kunnen operators van geothermische elektriciteitscentrales een nieuw concurrentievoordeel krijgen en geothermie op de beleidsagenda krijgen.

Geothermische energie krijgt een boost in Californië

Trends gaan misschien de goede kant op voor producenten van geothermische energie.

In februari heeft de California Public Utilities Commission een nieuw Preferred System Plan aangenomen dat de staat aanmoedigt om 1.160 megawatt aan nieuwe geothermische elektriciteit te ontwikkelen. Dat komt bovenop een beslissing in 2021 om 1.000 megawatt aan te schaffen uit emissievrije, hernieuwbare, stevige bronnen met een capaciteitsfactor van 80% - waaraan alleen kan worden voldaan door geothermische technologieën.

De beslissingen in Californië waren in de eerste plaats bedoeld als aanvulling op intermitterende hernieuwbare energie, zoals zon en wind, en de pensionering van de kerncentrale van Diablo Canyon. Ze suggereren dat het tijdperk van geothermische energie als de vergeten hernieuwbare energie kan eindigen.