Hoa Kỳ cần những nhà máy nhiệt đới để tăng cường nguồn cung lithium và ngành công nghiệp pin ô tô điện của mình

Năng lượng nhiệt đới đã lâu trở thành thành viên bị quên trong gia đình năng lượng sạch, bị che mờ bởi năng lượng mặt trời và gió tương đối rẻ, mặc dù tiềm năng của nó đã được chứng minh. Nhưng điều đó có thể sớm thay đổi - vì một lý do không ngờ.

Công nghệ nhiệt đới đang sẵn sàng mở khóa lượng lớn lithium từ nước mặn nóng tự nhiên dưới những nơi như Salton Sea của California, cách San Diego hai giờ lái xe.

Lithium là rất quan trọng cho pin lithium-ion, là nguồn năng lượng cho xe ô tô điện và lưu trữ năng lượng. Nhu cầu cho những viên pin này đang nhanh chóng tăng, nhưng Mỹ hiện đang phụ thuộc nặng nề vào việc nhập khẩu lithium từ các quốc gia khác - hầu hết nguồn cung lithium của quốc gia đến từ Argentina, Chile, Nga và Trung Quốc. Khả năng khôi phục khoáng chất quan trọng từ nước mặn nhiệt đới ở Mỹ có thể có tác động quan trọng đối với an ninh năng lượng và khoáng sản, cũng như chuỗi cung ứng toàn cầu, chuyển đổi nhân sự và địa chính trị.

Là một nhà địa chất làm việc với nước mặn nhiệt đới và một học giả về chính sách năng lượng, chúng tôi tin rằng công nghệ này có thể làm mạnh mẽ chuỗi cung ứng khoáng chất quan trọng của quốc gia trong thời điểm lo lắng về an ninh chuỗi cung ứng đang tăng.

Đủ lithium để vượt xa nhu cầu hiện tại của Hoa Kỳ

Nhà máy nhiệt đới sử dụng nhiệt từ lòng đất để tạo ra nguồn hơi nước liên tục để chạy turbine sản xuất điện. Những nhà máy hoạt động bằng cách đưa lên một dung dịch muối phức tạp nằm sâu dưới lòng đất, nơi nó hấp thụ nhiệt và được bổ sung khoáng chất như lithium, manganese, zinc, potassium và boron.

Nước mặn nhiệt đới là chất lỏng tập trung còn lại sau khi nhiệt và hơi được trích xuất tại nhà máy nhiệt đới. Tại các nhà máy Salton Sea, những dung dịch muối này chứa nồng độ cao - khoảng 30% - của các chất rắn hòa tan.

Nếu các dự án thử nghiệm hiện đang được triển khai chứng minh rằng lithium chất lượng pin có thể được chiết xuất từ những dung dịch muối này một cách hiệu quả về chi phí, 11 nhà máy nhiệt đới hiện tại dọc theo Salton Sea có thể có tiềm năng sản xuất đủ kim loại lithium để cung cấp khoảng 10 lần nhu cầu hiện tại của Hoa Kỳ.

Ba nhà điều hành nhiệt đới tại lĩnh vực nhiệt đới Salton Sea đang ở các giai đoạn khác nhau của việc thiết kế, xây dựng và thử nghiệm nhà máy thử nghiệm để chiết lithium trực tiếp từ dung dịch muối nóng.

Ở công suất sản xuất đầy đủ, 11 nhà máy điện hiện tại gần Salton Sea, hiện tạo ra khoảng 432 megawatt điện, cũng có thể sản xuất khoảng 20,000 tấn kim loại lithium mỗi năm. Giá trị thị trường hàng năm của kim loại này sẽ là hơn 5 tỷ đô la ở giá hiện tại.

Rủi ro địa chính trị trong chuỗi cung ứng lithium

Chuỗi cung ứng lithium hiện tại đầy không chắc chắn, đặt ra nghi vấn về an ninh khoáng sản cho Hoa Kỳ.

Cuộc chiến tranh của Nga ở Ukraine và sự cạnh tranh với Trung Quốc, cũng như mối liên kết chặt chẽ giữa Nga và Trung Quốc, làm nổi bật những tác động địa chính trị của sự chuyển đổi năng lượng sạch tốn khoáng.

Hiện nay Trung Quốc là người dẫn đầu trong việc chế biến lithium và tích cực mua dự trữ lithium từ những nhà sản xuất chính khác. Các nhà điều hành mỏ của nhà nước Trung Quốc thường sở hữu mỏ ở các quốc gia khác, sản xuất các khoáng chất năng lượng sạch quan trọng khác như cobalt và nickel.

Hiện có một cơ sở sản xuất lithium duy nhất tại Hoa Kỳ. Cơ sở đó, ở Nevada, chiết xuất chất lỏng muối và tập trung lithium bằng cách cho phép nước bay hơi trong các hồ nước lớn, nông. Ngược lại, quá trình chiết xuất lithium trong khi sản xuất năng lượng nhiệt đới trả lại nước và dung dịch muối vào lòng đất. Thêm một nguồn lithium nội địa có thể cải thiện an ninh năng lượng và khoáng sản cho Hoa Kỳ và các đồng minh của nó.

Thiếu hỗ trợ chính sách

Năng lượng điện nhiệt đới hiện nay đại diện chưa đến 0.5% của tổng sản xuất điện quy mô lớn tại Hoa Kỳ.

Một lý do khiến nó là một công nghệ năng lượng tăng trưởng chậm tại Hoa Kỳ là thiếu hỗ trợ chính sách mạnh mẽ. Những kết quả sơ bộ từ một nghiên cứu được tiến hành bởi chúng tôi chỉ ra rằng một phần của vấn đề nằm ở sự không đồng lòng giữa các công ty năng lượng điện nhiệt đới cũ và mới, bao gồm cách họ nói về lợi ích của năng lượng điện nhiệt đới với các chính trị gia, nhà đầu tư, truyền thông và công chúng.

Năng lượng điện nhiệt đới có khả năng bổ sung năng lượng mặt trời và gió như một nguồn điện cơ sở - nó liên tục, không giống như ánh sáng mặt trời và gió - và cung cấp an ninh năng lượng và khoáng sản. Nó cũng có thể cung cấp một cầu nối chuyên nghiệp cho nhân viên dầu, khí và than chuyển đổi vào nền kinh tế năng lượng sạch.

Ngành công nghiệp có thể hưởng lợi từ các chính sách như quỹ giảm thiểu rủi ro để giảm chi phí khám phá khoan, chương trình hỗ trợ để thử nghiệm đổi mới, hợp đồng điện dài hạn hoặc ưu đãi thuế.

Bổ sung sản xuất các kim loại quan trọng như lithium, manganese và zinc từ nước mặn nhiệt đới có thể mang lại lợi thế cạnh tranh mới cho các nhà điều hành điện nhiệt đới và giúp đưa năng lượng điện nhiệt đới vào chính sách năng lượng quốc gia.

Năng lượng điện nhiệt đới đang nhận được sự đẩy mạnh tại California

Xu hướng có thể đang di chuyển theo hướng tích cực đối với những nhà sản xuất năng lượng điện nhiệt đới.

Vào tháng 2, Ủy ban Công cộng California đã thông qua một Kế hoạch Hệ thống Ưu tiên khuyến khích tiểu bang phát triển thêm 1.160 megawatt điện nhiệt đới mới. Điều này được thêm vào quyết định năm 2021 về việc mua 1.000 megawatt từ các nguồn điện phát triển không phát thải, tái tạo, ổn định với hệ số công suất 80% - chỉ có thể đạt được bằng các công nghệ điện nhiệt đới.

Bài viết của Bryant Jones, Nghiên cứu sinh Tiến sĩ chính sách năng lượng, Đại học Boise State và Michael McKibben, Giáo sư Nghiên cứu Địa chất, Đại học California, Riverside

Bài viết được tái xuất bản từ The Conversation dưới giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.