지열 에너지는 입증된 잠재력에도 불구하고 상대적으로 저렴한 태양열 및 풍력 발전에 의해 가려져 청정 에너지 계열에서 오랫동안 잊혀 진 구성원이었다. 그러나 예상치 못한 이유로 곧 바뀔 수 있다.  

  

지열 기술은 샌디에이고에서 차로 2시간 거리에 있는 캘리포니아의 솔튼 해(Salton Sea)와 같은 곳에서 자연적으로 발생하는 뜨거운 염수에서 막대한 양의 리튬을 추출하기 직전이다.

 

리튬은 전기 자동차와 에너지 저장 장치에 동력을 공급하는 리튬 이온 배터리에 필수적이다. 이러한 배터리에 대한 수요가 빠르게 증가하고 있지만 미국은 현재 다른 국가의 리튬 수입에 크게 의존하고 있다. 국가 리튬 공급의 대부분은 아르헨티나, 칠레, 러시아 및 중국에서 나온다. 미국의 지열 염수에서 중요한 광물을 회수하는 능력은 에너지 및 광물 안보는 물론 글로벌 공급망, 인력 전환 및 지정학에 중요한 영향을 미칠 수 있다.

 

지열 염수와 함께 일하는 지질학자이자 에너지 정책 학자로서 우리는 이 기술이 공급망의 보안에 대한 우려가 높아지는 시기에 국가의 중요 광물 공급망을 강화할 수 있다고 믿는다.

 

오늘날의 미국 수요를 훨씬 능가하는 충분한 리튬

 

지열 발전소는 지구의 열을 사용하여 전기를 생산하는 터빈을 가동하기 위해 일정한 증기 공급을 생성한다. 공장은 열을 흡수하고 리튬, 망간, 아연, 칼륨 및 붕소와 같은 미네랄이 풍부한 지하에 위치한 복잡한 염수 용액을 가져와 작동한다.

 

지열 염수는 지열 발전소에서 열과 증기를 추출한 후 남은 농축액이다. 솔튼 해(Salton Sea) 공장에서 이러한 염수에는 고농도(약 30%)의 용존 고형물이 포함되어 있다.

 

현재 진행 중인 테스트 프로젝트가 이러한 염수에서 비용 효율적으로 배터리 등급 리튬을 추출할 수 있음을 입증한다면 솔튼 해(Salton Sea)를 따라 있는 11개의 기존 지열 발전소만으로도 현재 미국 수요의 약 10배를 제공하기에 충분한 리튬 금속을 생산할 수 있는 잠재력을 가질 수 있다.

 

 

솔튼 해(Salton Sea) 지열 지대의 3개 지열 운영자는 뜨거운 염수에서 직접 리튬을 추출하기 위한 파일럿 플랜트를 설계, 건설 및 테스트하는 다양한 단계에 있다.

 

전체 생산 능력에서 현재 약 432메가와트의 전기를 생성하는 솔튼 해(Salton Sea) 근처의 11개의 기존 발전소도 연간 약 20,000미터톤의 리튬 금속을 생산할 수 있다. 이 금속의 연간 시장 가치는 현재 가격으로 50억 달러가 넘는다.

 

 

솔튼 해(Salton Sea)를 가운데에 두고 위성에서 본 솔튼 트로프는 왼쪽 상단의 로스앤젤레스 동쪽에서 오른쪽 하단에 보이는 캘리포니아 만까지 뻗어 있는 리프트 밸리이다. 산 안드레아스 단층 시스템은 두 개의 지각판이 만나는 곳에서 이곳을 가로지른다. 이미지 출처: Jesse Allen/NASA 지구 천문대

 

리튬 공급망의 지정학적 위험

 

기존 리튬 공급망은 미국의 광물 안보를 위협하는 불확실성으로 가득 차 있다. 러시아의 우크라이나 전쟁, 중국과의 경쟁, 러시아와 중국의 긴밀한 유대는 광물 집약적인 청정 에너지 전환의 지정학적 의미를 강조한다.

 

중국은 현재 리튬 처리의 선두 주자이며 다른 주요 생산 업체로부터 리튬 매장량을 적극적으로 조달한다. 중국의 국영 광산 운영자는 종종 다른 국가에 광산을 소유하고 있으며, 이 광산에서는 코발트 및 니켈과 같은 기타 중요한 청정 에너지 광물을 생산한다.

 

현재 미국에는 하나의 리튬 생산 시설이 있다. 네바다에 있는 이 시설은 식염수를 추출하고 크고 얕은 연못에서 물을 증발시켜 리튬을 농축한다. 이에 반해 지열에너지를 생산하면서 리튬을 추출하는 공정은 물과 염수를 지구로 되돌려 보낸다. 또 다른 국내 리튬 공급원을 추가하면 미국과 동맹국의 에너지 및 광물 안보를 개선할 수 있다.

 

 

정책 지원 부족

 

오늘날 지열 발전은 미국의 유틸리티 규모 전력 생산의 0.5% 미만을 차지한다.

 

미국에서 에너지 기술이 정체된 이유 중 하나는 강력한 정책 지원이 부족하기 때문이다. 우리 중 한 명이 수행한 연구 연구의 예비 결과는 문제의 일부가 정책 입안자, 투자자, 언론 및 대중과 지열 에너지의 이점에 대해 이야기하는 방식을 포함하여 기존 및 신규 지열 회사 간의 의견 불일치에 뿌리를 두고 있음을 나타낸다.

 

지열 발전은 태양열 및 풍력 에너지를 기저부하 전원으로 보완할 수 있는 능력이 있으며(햇빛 및 바람과 달리 일정함) 에너지 및 광물 안보를 제공한다. 또한 석유, 가스 및 석탄 직원이 청정 에너지 경제로 전환할 수 있는 전문적인 다리를 제공할 수 있다.

 

업계는 시추 탐사 비용을 줄이기 위한 위험 완화 기금, 혁신을 입증하기 위한 보조금 프로그램, 장기 전력 계약 또는 세금 인센티브와 같은 정책의 혜택을 받을 수 있다.

 

지열 염수에서 리튬, 망간 및 아연과 같은 중요 금속 생산을 추가하면 지열 전력 사업자에게 새로운 경쟁 우위를 제공하고 지열을 정책 의제에 포함시키는 데 도움이 될 수 있다.

 

캘리포니아에서 지열 에너지 증가

 

추세는 지열 에너지 생산자에게 올바른 방향으로 움직일 수 있다.

 

2월에 캘리포니아 공공 유틸리티 위원회(California Public Utilities Commission)는 주에서 1,160메가와트의 새로운 지열 전기를 개발하도록 권장하는 새로운 우선 시스템 계획을 채택했다. 이는 지열 기술로만 충족될 수 있는 80% 용량 계수를 가진 무공해 재생 가능하고 확고한 발전 자원에서 1,000메가와트를 조달하기로 한 2021년 결정에 추가된다.

 

캘리포니아의 결정은 주로 태양열 및 풍력과 같은 간헐적 재생 에너지와 디아블로 캐년 원자력 발전소의 퇴역을 보완하기 위한 것이었다. 그들은 잊혀 진 재생 에너지로서의 지열 시대가 끝날 것이라고 제안한다.

 

이미지 출처: WikiImages/1175 이미지