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锂提取和地热能,动态二重奏

  将锂提取与地热能相结合可以提供清洁能源和有价值的矿物。图片来源:梅兰妮赫斯罗宾逊太平洋西北国家实验室
  在地壳之下,超热岩石具有提供清洁,可再生能源的潜力,称为地热能。此资源正在等待点击。然而,过去几十年来,地热能的发展受到大量前期投资、财务风险以及高于风能和太阳能等可再生能源的感知成本的阻碍。但是,如果地热能与锂提取相结合,这一切都可能改变。
  太平洋西北国家实验室(PNNL)的研究表明,将地热能生产与锂提取相结合可以大大降低地热开发的成本并提高工厂的盈利能力。此外,它还将提供一种提取锂等高需求矿物的方法,以制造电池,电动汽车等。
  由于经济和物流的限制,地热开发在过去30年中一直停滞不前,但将其与锂提取相结合可能会使工厂更有利可图,更快,PNNL研究分析师DaveGoodman说。
  研究小组将目光投向索尔顿海(SaltonSea),该地区地热潜力和锂储量丰富,研究小组仔细研究了各种金融、政策和技术方案如何影响该地区地热发电厂的盈利时间和预期利润。更短的许可时间表,降低的建设成本和政府补贴都可以增加地热可行性,但与锂提取共址已被证明具有降低障碍和鼓励未来成功地热开发的最大潜力。
  拧干石头中的水和金属
  在地热能生产中,水(称为盐水)由地下深处的超热岩石加热。当盐水移动到地球表面时,它会迅速冷却,产生蒸汽,使涡轮机转动并产生能量。然后,盐水返回地面,继续循环。美国拥有世界上最大的已知地热资源,估计有可能提供高达美国总电力容量的10。
  但索尔顿海的地热资源不仅提供可再生能源盐水中充满了矿物质,包括锂等有价值的金属,可以通过正确的技术提取。对锂(一种关键的电池成分)的需求已经很高,预计到2040年将飙升40倍。
  目前,美国生产的锂很少,从澳大利亚,智利和中国进口的锂最多。创造可持续的国内锂供应使研究人员和开发人员在如何以及在何处提取更多锂方面有了创造性。一个潜在的解决方案是从地热盐水中提取锂,一个有希望的位置是加利福尼亚州的索尔顿海。
  人们对未来的锂提取技术持乐观态度,PNNL地球科学家帕特里克米里克解释说。我们的研究表明,如果这些技术按计划工作,它们将成为地热行业的金融游戏规则改变者。
  为了确定地热发电厂的合用锂提取量可能会改变该行业,研究人员进行了技术经济分析,以预测索尔顿海工厂的盈利能力。研究人员从不同的时间表、融资方案和技术来看,预测锂提取将对地热发电厂产生最大的潜在影响:降低发电成本,缩短工厂盈利时间,增加净利润可能要高出许多倍。这些变化将消除地热工业发展的重大障碍。
  索尔顿海的一座地热发电厂,拥有丰富的地热和锂资源。图片来源:辛西娅帕里斯Shutterstock。com
  为国内锂生产创造动力
  2020年,加州能源委员会(CEC)估计,索尔顿海南部地区的地下岩石含有地下盐水,有可能供应全球40的锂需求,年收入超过70亿美元。该地区生产清洁能源和锂的巨大潜力是如此有希望,以至于CEC成立了锂谷委员会,以进一步调查该地区的机遇。
  从地热盐水中提取锂以及潜在的其他有价值的地球矿物可以避免与当前锂提取方法相关的许多环境和社会问题。由于盐水已经被带到地表以支持地热开发,因此向地热发电厂添加锂提取的额外影响很小,并且预计比传统的硬岩开采对环境的影响要小,同时为清洁能源的未来提供关键矿物。
  PNNL是开发矿物提取技术的领导者,该技术可用于从地热盐水中收集锂和潜在的其他稀土矿物。开发更环保的锂提取技术将是满足不断增长的锂需求的宝贵一步。
  超越锂
  PNNL研究人员还研究了资源开发商,政府监管机构和政策制定者可以追求的策略,以提高独立于锂提取的地热资源的价值。例如,创新的承包方法和对资源识别的支持可以降低开发商的风险,使地热成为更具吸引力的投资选择。
  支持增强型地热系统的激励措施可能会增加美国适合地热能生产的地点数量。这些方法将支持这种可再生能源的增长,以帮助满足电网的基本负荷电力需求。
  风能和太阳能等可再生能源可以提供高达90的清洁能源需求,但除此之外,回报正在减少。地热可以帮助缩小差距,实现100的清洁能源,因为它提供了稳定的电力供应和灵活性的潜力,PNNL高级能源系统研究工程师DhruvBhatnagar说。
  在另一份报告中,PNNL研究人员发现,通过激励措施降低开发成本,实现合同选择现代化,并重视地热发电厂提供的电网服务,将有助于地热开发在更短的时间内具有竞争力和盈利能力。
  降低地热开发风险和成本的一种选择是通过以市场为基础的方法,适当补偿地热能的特性。例如,重视地热在补充风能和太阳能等低成本但可变的可再生能源方面的坚定产能贡献,可以增加其市场价值,并带来更快的开发商投资回报,刺激行业增长。
  找到使地热在市场上更具竞争力的方法将为未来产生更多清洁能源提供机会,Bhatnagar解释说。这包括调整市场和政策,以利用地热可以为电网提供的价值。

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