地熱発電所数基がアメリカのリチウム供給不足を解消し、電気自動車用バッテリー産業を活性化させる可能性

2022年6月15日

カリフォルニア州ソルトン湖付近のパイロットプラントでは、リチウムの抽出と地熱エネルギーの生産を組み合わせています。Michael McKibben

カリフォルニア州ソルトン湖付近のパイロットプラントでは、リチウムの抽出と地熱エネルギーの生産を組み合わせています。Michael McKibben

著者情報:Bryant Jones氏, ボイシ州立大学 エネルギー政策学博士号候補、Michael McKibben氏, カリフォルニア大学リバーサイド校 地質学研究教授

地熱エネルギーは、その潜在能力が証明されているにもかかわらず、比較的安価な太陽光発電や風力発電の影に隠れて、長い間クリーンエネルギーの仲間から忘れられた存在でした。

しかし、この状況はまもなく変わるかもしれません。

地熱発電の技術は、カリフォルニア州サンディエゴから車で2時間のところにある
ソルトン湖などの地下に自然に存在する高温の塩水から、大量のリチウムを取り出せる可能性があるのです。

リチウムは、電気自動車やエネルギー貯蔵に使われるリチウムイオン電池の材料として不可欠です。

リチウムイオン電池の需要は急速に高まっていますが、米国内のリチウムのほとんどは、アルゼンチン、チリ、ロシア、中国からの輸入に頼っているのが現状です。

米国で地熱ブラインから重要な鉱物を回収することができれば、エネルギーと鉱物の安全保障、さらにはグローバルなサプライチェーン、労働力の移行、地政学にとって重要な意味を持つ可能性があります。

地熱ブラインを扱う地質学者として、またエネルギー政策学者として、サプライチェーンの安全性に対する懸念が高まっている今、この技術は国家の重要鉱物のサプライチェーンを強化することができると考えています。

ソルトン湖の近くにあるエルモア地熱発電所は、1989年に操業を開始しました。Berkshire Hathaway Energy

ソルトン湖の近くにあるエルモア地熱発電所は、1989年に操業を開始しました。Berkshire Hathaway Energy


現在の米国需要をはるかに上回るリチウム量

地熱発電所は、地球の熱を利用して常に蒸気を発生させ、タービンを回して発電するものです。

地中深くで熱を吸収し、リチウム、マンガン、亜鉛、カリウム、ホウ素などの鉱物を豊富に含んだ複雑な塩類溶液を汲み上げることで発電を行います。

地熱ブラインとは、地熱発電所で熱と蒸気を取り出した後に残る濃縮された液体のことです。

ソルトン湖の発電所では、このブラインに約30%もの高濃度の溶存固形物が含まれています。

現在進行中の試験プロジェクトで、地熱ブラインから電池用リチウムがコスト効率よく抽出できることが証明されれば、ソルトン湖沿いの既存の11の地熱発電所だけでも、現在の米国需要の約10倍に相当するリチウム金属を生産できる可能性があります。

Producing lithium from geothermal brines
地熱発電の際にリチウムが抽出される様子。Controlled Thermal Resources社提供。

ソルトン湖地熱発電所の3社は、高温の地熱ブラインから直接リチウムを抽出するパイロットプラントを設計・建設・試験している段階です。

ソルトン湖周辺の既存の11の発電所は、現在約432メガワットの電力を発電しており、フル生産時には年間約2万トンのリチウム金属を生産することも可能です。

この金属の年間市場価値は、現在の価格で50億ドル以上となります。

人工衛星から見たソルトン湖を中心に、左上のロサンゼルス東部から右下のカリフォルニア湾まで続く地溝帯。ここにはサンアンドレアス断層系が横切っており、2つの地殻変動プレートが交錯している。 Jesse Allen/NASA Earth Observatory

人工衛星から見たソルトン湖を中心に、左上のロサンゼルス東部から右下のカリフォルニア湾まで続く地溝帯。ここにはサンアンドレアス断層系が横切っており、2つの地殻変動プレートが交錯している。 Jesse Allen/NASA Earth Observatory

リチウムのサプライチェーンにおける地政学的リスク

既存のリチウムサプライチェーンは、米国にとって鉱物の安全保障を疑問視するような不確実性に満ちています。

ロシアのウクライナ戦争や中国との競争、またロシアと中国の密接な関係は、鉱物資源を大量に使用するクリーンエネルギーの転換が地政学的にどのような意味を持つかを浮き彫りにしています。

中国は現在、リチウム加工のリーダーであり、他の主要生産国から積極的にリチウムの埋蔵量を調達しています。

中国の国営鉱山会社は、コバルトやニッケルといった他の重要なクリーンエネルギー鉱物を生産している他国の鉱山を所有していることが多いです。

米国には現在、1つのリチウム生産施設があります。

その施設はネバダ州にあり、塩分を含んだ液体を抽出し、浅い大きな池で水を蒸発させることでリチウムを濃縮しています。

一方、地熱発電をしながらリチウムを抽出する方法は、水と塩水を地中に戻すというものです。

リチウムの国内供給源をもう一つ増やすことは、米国とその同盟国にとってエネルギーと鉱物の安全保障を向上させることにつながります。

The Future of The Salton Sea Could Be Lithium
地熱発電と組み合わせることで、リチウムの抽出に必要な余分な水の消費を抑えることができます。

政策的な支援不足

現在、地熱発電は、米国の電力事業規模の発電量の0.5%未満に過ぎません。

米国で地熱がエネルギー技術として停滞している理由のひとつは、強力な政策的支援がないことです。

私たちの一人が行っている調査研究の予備的な結果によると、問題の一部は、政策立案者、投資家、メディア、一般市民に対して地熱エネルギーの利点をどう話すかなど、新旧の地熱会社自身の不一致に根ざしていることがわかりました。

地熱は、ベースロード電源(季節、天候、昼夜を問わず、一定量の電力を安定的に低コストで供給できる電源)として太陽光や風力を補完する能力を持っています。

太陽光や風力とは異なり一定です。

そしてエネルギーと鉱物の安全保障を提供する能力を持っています。

また、石油、ガス、石炭の従業員がクリーンエネルギー経済へ移行するための専門的な橋渡しをすることも可能です。

この業界は、掘削探査コストを軽減するためのリスク軽減基金、技術革新を実証するための助成金制度、長期電力契約や税制優遇措置などの政策から恩恵を受けることができます。

地熱ブラインからリチウム、マンガン、亜鉛などの重要金属を生産することができれば、地熱発電事業者に新たな競争力を与え、地熱を政策課題として取り上げることができるでしょう。

カリフォルニア州での地熱発電の推進

地熱エネルギー生産者にとって、流れは良い方向に向かっているかもしれません。

2月、カリフォルニア州公益事業委員会は、1,160メガワットの地熱発電を新たに開発することを奨励する新しい優先システム計画を採択したのです。

これは2021年に決定された、ゼロエミッションで再生可能な固定容量80%の発電資源から1,000メガワットを調達するというもので、地熱技術でなければ実現できないものです。

カリフォルニア州の決定は、主に太陽光や風力などの断続的な再生可能エネルギーとディアブロ・キャニオン原子力発電所の閉鎖を補完するためのものです。

このことは、地熱が忘れられた再生可能エネルギーの時代が終わりつつあることを示唆している。

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

The Conversation