Khai thác liti và năng lượng địa nhiệt, một bộ đôi năng động

Khai thác liti và năng lượng địa nhiệt, một bộ đôi năng động

    Khai thác liti và năng lượng địa nhiệt, một bộ đôi năng động
    của Alexandra Freibott, Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương

    Lithium extraction and geothermal energy, a dynamic duo
    Kết hợp khai thác liti với năng lượng địa nhiệt có thể cung cấp năng lượng sạch và các khoáng chất có giá trị. Nhà cung cấp hình ảnh: Melanie Hess-Robinson | Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương


    Bên dưới lớp vỏ Trái đất, đá siêu nóng có tiềm năng cung cấp năng lượng sạch, tái tạo được gọi là năng lượng địa nhiệt. Tài nguyên này chỉ đang chờ để được khai thác. Tuy nhiên, sự phát triển của năng lượng địa nhiệt trong vài thập kỷ qua đã bị cản trở bởi đầu tư trả trước đáng kể, rủi ro tài chính và chi phí được cho là cao hơn so với năng lượng tái tạo như gió và mặt trời. Nhưng tất cả có thể thay đổi nếu năng lượng địa nhiệt được kết hợp với việc khai thác lithium.

    Nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) cho thấy việc kết hợp sản xuất năng lượng địa nhiệt với việc khai thác lithium có thể làm giảm đáng kể chi phí phát triển địa nhiệt và tăng lợi nhuận cho nhà máy. Thêm vào đó, nó sẽ cung cấp một cách để chiết xuất các khoáng chất có nhu cầu cao như lithium để sản xuất pin, xe điện tử và hơn thế nữa.

    Dave Goodman, nhà phân tích nghiên cứu của PNNL cho biết: “Việc phát triển địa nhiệt đã bị đình trệ trong 30 năm qua do những hạn chế về kinh tế và hậu cần nhưng việc kết hợp nó với việc khai thác lithium có thể giúp các nhà máy sinh lời nhanh hơn, nhanh hơn”.

    Tập trung vào Biển Salton — một khu vực có tiềm năng địa nhiệt và trữ lượng lithium dồi dào — nhóm nghiên cứu đã xem xét kỹ lưỡng các kịch bản tài chính, chính sách và công nghệ khác nhau có thể ảnh hưởng như thế nào đến thời gian đến lợi nhuận và lợi nhuận dự kiến ​​của các nhà máy địa nhiệt trong khu vực. Các mốc thời gian cho phép ngắn hơn, giảm chi phí xây dựng và trợ cấp của chính phủ đều có thể làm tăng khả năng tồn tại của địa nhiệt, nhưng đồng địa điểm với việc khai thác lithium được chứng minh là có tiềm năng lớn nhất để giảm các rào cản và khuyến khích phát triển địa nhiệt thành công trong tương lai.

    Tưới nước và kim loại từ đá

    Trong sản xuất năng lượng địa nhiệt, nước - được gọi là nước muối - được làm nóng bởi đá siêu nóng sâu dưới lòng đất. Khi nước muối được di chuyển đến bề mặt Trái đất, nó sẽ nguội đi nhanh chóng, tạo ra hơi nước làm quay các tua-bin và tạo ra năng lượng. Sau đó, nước muối được trả lại mặt đất, tiếp tục chu trình. Hoa Kỳ có nguồn địa nhiệt lớn nhất được biết đến trên thế giới, với tiềm năng ước tính cung cấp tới 10% tổng công suất điện của Hoa Kỳ.

    Nhưng tài nguyên địa nhiệt ở biển Salton không chỉ cung cấp năng lượng tái tạo - nước muối chứa đầy khoáng chất, bao gồm các kim loại quý giá như lithium, có thể được khai thác bằng các công nghệ phù hợp. Nhu cầu về lithium - một thành phần chính của pin - đã cao và dự kiến ​​sẽ tăng vọt lên đến 40 lần vào năm 2040.

    Hiện tại, rất ít lithium được sản xuất tại Hoa Kỳ, quốc gia nhập khẩu hầu hết lithium từ Úc, Chile và Trung Quốc. Việc tạo ra nguồn cung cấp lithium bền vững trong nước đã khiến các nhà nghiên cứu và nhà phát triển sáng tạo về cách thức và địa điểm để chiết xuất nhiều lithium hơn. Một giải pháp tiềm năng là chiết xuất liti từ nước muối địa nhiệt và một địa điểm đầy hứa hẹn là biển Salton ở California.

    Patrick Mirick, nhà khoa học PNNL Earth, giải thích: “Có rất nhiều điều lạc quan xung quanh các công nghệ khai thác lithium trong tương lai. "Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng nếu những công nghệ này hoạt động theo kế hoạch, chúng sẽ là một công cụ thay đổi cuộc chơi tài chính cho ngành địa nhiệt."

    Để xác định mức độ đồng định vị của việc khai thác lithium tại các nhà máy điện địa nhiệt có thể thay đổi ngành công nghiệp, các nhà nghiên cứu đã tiến hành một phân tích kinh tế kỹ thuật để dự đoán lợi nhuận của nhà máy theo thời gian ở Biển Salton. Xem xét các mốc thời gian, các phương án tài chính và công nghệ khác nhau, các nhà nghiên cứu dự đoán rằng việc kết hợp khai thác lithium sẽ dẫn đến những tác động tiềm tàng lớn nhất đối với các nhà máy địa nhiệt: giảm chi phí phát điện, rút ​​ngắn thời gian sinh lời của nhà máy và tăng lợi nhuận ròng - có thể là nhiều thời gian kết thúc. Những thay đổi như vậy sẽ loại bỏ những rào cản đáng kể đối với sự phát triển trong ngành địa nhiệt.


    Một nhà máy điện địa nhiệt ở biển Salton, nơi có nguồn địa nhiệt và liti dồi dào. Tín dụng: Cynthia Parris | Shutterstock.com
    Xây dựng động lực cho sản xuất lithium trong nước

    Vào năm 2020, Ủy ban Năng lượng California (CEC) ước tính rằng lớp đá dưới bề mặt ở khu vực phía nam Biển Salton chứa nước muối dưới bề mặt có tiềm năng cung cấp 40% nhu cầu lithium trên thế giới và tạo ra doanh thu hàng năm trên 7 tỷ đô la Mỹ. Tiềm năng to lớn của khu vực này để sản xuất năng lượng sạch và lithium là rất hứa hẹn nên CEC đã thành lập Ủy ban Thung lũng Lithium để điều tra thêm các cơ hội trong lĩnh vực này.

    Việc chiết xuất lithium — và các khoáng chất có giá trị khác trong đất — từ nước muối địa nhiệt tránh được nhiều mối quan tâm về môi trường và xã hội liên quan đến các phương pháp khai thác lithium hiện tại. Bởi vì nước muối đã được đưa lên bề mặt để hỗ trợ sự phát triển địa nhiệt, các tác động bổ sung của việc khai thác lithium 

    Việc khai thác ium đến một nhà máy địa nhiệt là tối thiểu và dự kiến ​​sẽ có ít tác động đến môi trường hơn so với khai thác đá cứng truyền thống đồng thời cung cấp các khoáng chất quan trọng cho một tương lai năng lượng sạch.

    PNNL là công ty đi đầu trong việc phát triển các công nghệ khai thác khoáng sản có thể được sử dụng để thu liti và các khoáng chất đất hiếm tiềm năng khác từ nước muối địa nhiệt. Phát triển công nghệ chiết xuất lithium thân thiện với môi trường hơn sẽ là một bước tiến có giá trị trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về lithium.

    Nhìn xa hơn lithium 

    Các nhà nghiên cứu của PNNL cũng đã nghiên cứu các chiến lược mà các nhà phát triển tài nguyên, các cơ quan quản lý của chính phủ và các nhà hoạch định chính sách có thể theo đuổi để cải thiện giá trị của các nguồn địa nhiệt độc lập với việc khai thác lithium. Ví dụ, các phương pháp tiếp cận hợp đồng sáng tạo và hỗ trợ xác định tài nguyên có thể giảm rủi ro cho các nhà phát triển, làm cho địa nhiệt trở thành một lựa chọn đầu tư hấp dẫn hơn.

    Các khuyến khích hỗ trợ các hệ thống địa nhiệt nâng cao có thể làm tăng số lượng các địa điểm ở Hoa Kỳ phù hợp cho sản xuất năng lượng địa nhiệt. Những cách tiếp cận này sẽ hỗ trợ sự phát triển của nguồn năng lượng tái tạo này để giúp đáp ứng nhu cầu năng lượng cơ bản cho lưới điện.

    "Năng lượng tái tạo như gió và mặt trời có thể cung cấp tới 90% nhu cầu năng lượng sạch của chúng ta, nhưng ngoài ra, lợi nhuận sẽ giảm dần. Địa nhiệt có thể giúp thu hẹp khoảng cách để đạt được 100% năng lượng sạch vì nó cung cấp nguồn năng lượng ổn định và tiềm năng Dhruv Bhatnagar, kỹ sư nghiên cứu hệ thống năng lượng cao cấp của PNNL cho biết.

    Trong một báo cáo riêng biệt, các nhà nghiên cứu của PNNL nhận thấy rằng việc giảm chi phí phát triển thông qua các biện pháp khuyến khích, hiện đại hóa các lựa chọn hợp đồng và định giá các dịch vụ lưới điện do các nhà máy địa nhiệt cung cấp sẽ giúp phát triển địa nhiệt có tính cạnh tranh và mang lại lợi nhuận trong thời gian ngắn hơn.

    Một lựa chọn để giảm thiểu rủi ro và chi phí phát triển địa nhiệt là thông qua cách tiếp cận dựa trên thị trường nhằm bù đắp một cách thích hợp các đặc tính của năng lượng địa nhiệt. Ví dụ, việc định giá đóng góp công suất của công ty địa nhiệt trong việc bổ sung năng lượng tái tạo giá rẻ nhưng có thể thay đổi, như gió và năng lượng mặt trời, có thể làm tăng giá trị thị trường của nó và dẫn đến lợi tức đầu tư của nhà phát triển nhanh hơn, thúc đẩy tăng trưởng ngành.

    Bhatnagar giải thích: “Tìm cách làm cho địa nhiệt trở nên cạnh tranh hơn trên thị trường sẽ mở ra cơ hội tạo ra nhiều năng lượng sạch hơn trong tương lai. "Điều này bao gồm việc sắp xếp các thị trường và chính sách để tận dụng giá trị mà địa nhiệt có thể cung cấp cho lưới điện."

    Zalo
    Hotline