Geotermisk energi har länge varit den bortglömda medlemmen av ren energifamiljen, i skuggan av relativt billig sol- och vindkraft, trots sin bevisade potential. Men det kan snart ändras — av en oväntad anledning.

Geotermisk teknik är på väg att låsa upp stora mängder litium från naturligt förekommande varma saltlösningar under platser som Kaliforniens Salton Sea, två timmars bilresa från San Diego.

Litium är viktigt för litiumjonbatterier, som driver elfordon och energilagring. Efterfrågan på dessa batterier ökar snabbt, men USA är för närvarande starkt beroende av litiumimport från andra länder - det mesta av landets litiumförsörjning kommer från Argentina, Chile, Ryssland och Kina. Möjligheten att återvinna kritiska mineraler från geotermiska saltlösningar i USA kan få viktiga konsekvenser för energi- och mineralsäkerhet, såväl som globala leveranskedjor, arbetskraftsövergångar och geopolitik.

Som en geolog som arbetar med geotermiska saltlösningar och en energipolitisk forskare, tror vi att denna teknik kan stärka landets kritiska mineralförsörjningskedja i en tid då oron för leveranskedjans säkerhet ökar.

Tillräckligt med litium för att vida överträffa dagens efterfrågan i USA

Geotermiska kraftverk använder värme från jorden för att generera en konstant tillförsel av ånga för att driva turbiner som producerar elektricitet. Anläggningarna fungerar genom att ta fram en komplex saltlösning som ligger långt under jorden, där den absorberar värme och är berikad med mineraler som litium, mangan, zink, kalium och bor.

Geotermisk saltlösning är den koncentrerade vätskan som blir över efter att värme och ånga utvinns vid en geotermisk anläggning. I Salton Sea-anläggningarna innehåller dessa saltlösningar höga koncentrationer — cirka 30 % — av lösta fasta ämnen.

Om testprojekt som nu pågår visar att litium av batterikvalitet kan utvinnas ur dessa saltlösningar på ett kostnadseffektivt sätt, kan 11 befintliga geotermiska anläggningar enbart längs Saltonhavet ha potentialen att producera tillräckligt med litiummetall för att tillgodose ungefär 10 gånger den nuvarande efterfrågan i USA.

Tre geotermiska operatörer vid det geotermiska fältet i Salton Sea befinner sig i olika stadier av att designa, bygga och testa pilotanläggningar för direkt litiumextraktion från de heta saltlösningarna.

Med full produktionskapacitet kan de 11 befintliga kraftverken nära Saltonhavet, som för närvarande genererar cirka 432 megawatt el, också producera cirka 20 000 ton litiummetall per år. Det årliga marknadsvärdet för denna metall skulle vara över 5 miljarder dollar i nuvarande priser.

Geopolitiska risker i litiumförsörjningskedjan

Befintliga litiumförsörjningskedjor är fulla av osäkerheter som gör att mineralsäkerheten ifrågasätts för USA.

Rysslands krig i Ukraina och konkurrensen med Kina, samt nära band mellan Ryssland och Kina, understryker de geopolitiska konsekvenserna av den mineralintensiva omvandlingen av ren energi.

Kina är för närvarande ledande inom litiumbearbetning och skaffar aktivt litiumreserver från andra stora tillverkare. Kinesiska statliga gruvoperatörer äger ofta gruvor i andra länder, som producerar andra viktiga renenergimineraler som kobolt och nickel.

Det finns för närvarande en litiumproduktionsanläggning i USA. Den anläggningen, i Nevada, utvinner saltlösning och koncentrerar litiumet genom att tillåta vattnet att avdunsta i stora, grunda dammar. Däremot återför processen för att utvinna litium samtidigt som man producerar geotermisk energi vattnet och saltlösningarna till jorden. Att lägga till ytterligare en inhemsk litiumkälla kan förbättra energi- och mineralsäkerheten för USA och dess allierade.

Brist på policystöd

Geotermisk kraft representerar idag mindre än 0,5 % av elproduktionen i allmännyttiga skala i USA.

En anledning till att det förblir en stillastående energiteknik i USA är bristen på starkt politiskt stöd. Preliminära rön från en forskningsstudie som genomförs av en av oss tyder på att en del av problemet bottnar i oenighet mellan äldre och nyare geotermiska företag själva, inklusive hur de pratar om geotermisk energis fördelar med beslutsfattare, investerare, media och allmänheten.

Geotermisk kraft har förmågan att komplettera sol- och vindenergi som en baskraftkälla – den är konstant, till skillnad från solsken och vind – och att ge energi- och mineralsäkerhet. Det skulle också kunna erbjuda en professionell bro för anställda inom olja, gas och kol att övergå till en ren energiekonomi.

Industrin skulle kunna dra nytta av policyer som riskreducerande medel för att minska kostnader för borrprospektering, anslagsprogram för att demonstrera innovationer, långsiktiga kraftkontrakt eller skatteincitament.

Att lägga till produktionen av kritiska metaller som litium, mangan och zink från geotermiska saltlösningar kan ge geotermiska elkraftoperatörer en ny konkurrensfördel och hjälpa till att få geotermisk energi på den politiska agendan.

Geotermisk energi får ett uppsving i Kalifornien

Trender kan gå i rätt riktning för producenter av geotermisk energi.

I februari antog California Public Utilities Commission en ny Preferred System Plan som uppmuntrar staten att utveckla 1 160 megawatt ny geotermisk el. Det är ovanpå ett beslut 2021 att skaffa 1 000 megawatt från nollutsläpp, förnybara, fast genererande resurser med en kapacitetsfaktor på 80 % – som bara kan uppfyllas av geotermisk teknik.

Besluten i Kalifornien var främst avsedda att komplettera intermittent förnybar energi, som sol och vind, och pensioneringen av kärnkraftverket Diablo Canyon. De antyder att geotermisk era som den bortglömda förnybara energin kan vara över.