De Puna Geothermal Venture-faciliteit, de enige geothermische fabriek van Hawaï, gaat na twee jaar sluiting opnieuw open op het Grote Eiland. Als de staat die het meest afhankelijk is van aardolie in het land, is Hawaï vastbesloten geleidelijk een einde te maken aan fossiele brandstoffen ten gunste van duurzame energiebronnen. De heropening van de geothermische centrale van Puna is weliswaar omstreden, maar kan Hawaï in potentie helpen om een schonere en minder van fossiele brandstoffen afhankelijke toekomst tegemoet te gaan.
Hoe geothermische energie in Hawaï werkt
Geothermische energiecentrales maken gebruik van stoom om elektriciteit te produceren. De stoom komt uit reservoirs van heet water die zich enkele kilometers of meer onder het aardoppervlak bevinden. Geothermische energie is hoofdzakelijk gebruikt voor de opwekking van elektriciteit op het eiland Hawai’i (het Grote Eiland) door het boren van putten van meer dan 5.000 voet in geologische hete plekken langs een breukzone van de vulkaan Kīlauea. De putten boren gebieden aan waar zich vloeistof bevindt met een hoge temperatuur en voldoende druk en doorlaatbaarheid van het gesteente. Door de aanwezigheid van deze putten ontstaan drukveranderingen waardoor stoom met giftig waterstofsulfide en pekel (water dat silica en zware metalen bevat) naar de putmond stijgt. Vanaf het boorgat drijft de stoom rechtstreeks turbines aan of verwarmt een secundaire vloeistof, pentaan, die de turbines aandrijft, wordt afgekoeld en vervolgens weer wordt opgewarmd. Nadat de stoom door de installatie is gebruikt, wordt hij samen met de pekel afgevoerd, hetzij in “bekkens” aan de oppervlakte, hetzij door opnieuw ondergronds te worden geïnjecteerd via injectieputten.
Controversiële geothermische ontwikkeling in Hawai’i
In 1973 verleenden het U.S. Department of Energy en de National Science Foundation subsidies aan de staat Hawai’i om geothermisch onderzoek op het Grote Eiland te financieren. Het onderzoek resulteerde in de ontwikkeling van de eerste commercieel levensvatbare geothermische put van Hawaii, het zogenaamde Hawai’i Geothermal Project-Abbott (HGP-A). Het boren begon zonder milieueffectrapportage of inspraakperiode.
Gedurende meer dan tien jaar werkten de put en de bijbehorende elektriciteitscentrale zonder de juiste technologie om vervuiling tegen te gaan of regulerend toezicht door de staat of de federale overheid. Stoom en pekel werden geloosd in niet-afgedekte putten en waterstofsulfide kwam vrij in nabijgelegen buurten tijdens regelmatige putreinigingen en ongelukken. In 1989 dienden omwonenden een petitie in bij de County Civil Defense Agency en de Planning Department met het verzoek om de vergunning van HGP-A in te trekken. In het verzoekschrift werd melding gemaakt van een totaal van veertien dagen gedurende de voorafgaande drie maanden waarop het waterstofsulfidebestrijdingssysteem faalde, waardoor dodelijk waterstofsulfidegas in de lucht kon lekken. Overtuigd door deze klachten en een andere grote lekkage, vaardigde de Planning Department een “onmiddellijk actieplan” uit om HGP-A alleen in bedrijf te houden totdat de nieuw gebouwde Puna Geothermal Venture (PGV) faciliteit functioneel was.
De Puna Geothermal Venture begon in 1980 als een joint venture voor de ontwikkeling van geothermische energie op een perceel van 500 acre, 21 mijl ten zuidoosten van Hilo, Hawai’i. In 1986 kreeg PGV een contract met Hawaiian Electric Industries (HELCO), de grootste elektriciteitsleverancier in de staat Hawaii, om tegen 1993 25 megawatt (MW) elektriciteit te leveren. PGV werd in 1989 gekocht door Ormat Energy Systems, Inc. (Ormat) in 1989, die de door PGV voorgestelde centrale opnieuw ontwierpen met andere turbines en een ander koelsysteem, waarvan zij beweerden dat deze geen emissies zouden veroorzaken en met een drastisch lager geluidsniveau zouden werken dan de mislukte HGP-A. Hoewel PGV niet succesvol is geweest in het voorkomen van gaslekken, hebben ze schonere operaties gehad dan HGP-A.
PGV had een opwekkingscapaciteit van 25 MW toen het in 1993 werd geopend, wat werd uitgebreid tot 30 MW in 1995 en 38 MW in 2012. In 2017 leverde PGV 31% van de elektriciteit op het Grote Eiland (niet de hele Hawaïaanse eilandenketen). Met 57% van de stroom van het eiland afkomstig van hernieuwbare bronnen zoals zonne-, wind- en geothermische energie, was PGV verantwoordelijk voor meer dan de helft van alle hernieuwbare energie die op het eiland werd opgewekt. Mark Glick, een specialist op het gebied van energiebeleid en -innovatie bij het Hawaii Natural Energy Institute, noemde PGV het “anker van de hernieuwbare energiebelasting voor het Grote Eiland.”
Sluiting van PGV
Op 3 mei 2018 begon de lagere Puna-vulkaanuitbarsting in Kilauea’s East Rift Zone. Lava fonteinen, lavastromen, en vulkanisch gas werden voorafgegaan door aardbevingen en grondvervorming. PGV, bezorgd over mogelijk vrijkomen van giftig waterstofsulfidegas en explosies in de fabriek, begon met het stilleggen van apparatuur en het verwijderen van de 60.000 US gallons licht ontvlambaar pentaan.
De elf putten werden gestabiliseerd met koud water en vervolgens afgesloten met metalen pluggen. Op 27 mei naderden lavastromen verschillende van de afgedekte putten en bedekten er twee volledig. Op 30 mei werden een onderstation en een derde put met lava bedekt. PGV sloot vervolgens en generatoren op fossiele brandstoffen werden online gebracht om te voorkomen dat het Grote Eiland stroom zou verliezen.
Volgende stappen
Met de sluiting van PGV in 2018 verbrandt het Grote Eiland sindsdien “restbrandstof” die bestaat uit de olieachtige restanten van het raffinageproces. Plannen om de geothermische energieproductie tegen het einde van 2019 te hervatten, werden vertraagd door vergunningskwesties die de verwachtingen naar achteren schoven. Met extra problemen in verband met de COVID-19 pandemie werd PGV gedwongen om de heropening te verplaatsen naar eind september 2020.
Ormat, de eigenaar van PGV, heeft de tijd gebruikt om de faciliteit verder te ontwikkelen en een uitbreidingsproces te beginnen. Zij meldden vorige maand dat twee nieuwe productieputten waren geboord en dat meer putboringen zouden worden voortgezet.
PGV heeft ook te maken gehad met milieugroeperingen die zich zorgen maken over ongelukken in verband met waterstofsulfide. Eerder in september weigerde het staatsdepartement van Land en Natuurlijke Hulpbronnen een milieubeoordelingsverzoek van Pele Defense Fund, een belangengroep voor traditionele Hawaïaanse praktijken. Volgens de directeur van het ministerie van Volksgezondheid, Bruce Anderson, heeft het ministerie van Volksgezondheid van Hawaï “alle milieufactoren grondig bekeken” en vastgesteld dat een nieuw of aanvullend onderzoek niet nodig was voor de heropening van de fabriek.
PGV Senior Director Mike Kaleikini verklaarde op 23 september dat de fabriek van plan is om in eerste instantie haar kleinste eenheid online te brengen, die 3 MW aan stroom produceert. Verwacht wordt dat de energieproductie geleidelijk zal toenemen tot 29 MW aan vermogen tegen het einde van 2020. Het bedrijf is ook van plan om de 38 MW-capaciteit van de centrale in 2022 met 8 MW uit te breiden.
De relevantie van geothermische energie in Hawaï
De heropening van de centrale helpt Hawaï weer op weg naar de doelen die zijn vastgesteld in het Hawai’i Clean Energy Initiative (HCEI) van 2008, een partnerschap tussen de Hawaïaanse staat en het federale Amerikaanse ministerie van Energie. Het HCEI is een poging om de afhankelijkheid van de staat van aardolie en andere fossiele brandstoffen voor energieproductie te verminderen. De grote afhankelijkheid van geïmporteerde aardolie en de geïsoleerde eilandnetten dragen ertoe bij dat Hawai’i de hoogste gemiddelde detailhandelsprijs voor elektriciteit in alle sectoren heeft van alle staten in de natie.
Het oorspronkelijke algemene HCEI-doel was een 70% schone energie-economie in 2030, waarbij zowel hernieuwbare bronnen als efficiëntiewinsten werden meegerekend. In 2015 werd de hernieuwbare portfoliostandaard (RPS) van de staat gewijzigd, waardoor Hawaï de eerste staat werd die een wettelijk verplichte deadline vaststelde van het verkrijgen van 100% van zijn elektriciteit uit hernieuwbare bronnen tegen 2045. De beleidsverklaringen van HCEI benadrukken het volgende: het minimaliseren van de afhankelijkheid van olie, het implementeren van hernieuwbare bronnen die een lager broeikasgasgehalte hebben, het maximaliseren van de hoeveelheid energie afkomstig van inheemse bronnen en het nastreven van energie-efficiëntiemaatregelen die kosteneffectief zijn.
Hoewel Hawaï nog steeds sterk afhankelijk is van fossiele brandstoffen, heeft de staat door de overvloed aan hernieuwbare energiebronnen op de eilanden een groot potentieel voor hernieuwbare energie. Hernieuwbare energie levert momenteel 19% van de elektriciteitsopwekking in Hawaï. De belangrijkste hernieuwbare energiebronnen zijn zonne-energie, windenergie, biomassa en geothermische energie.
- Zonne-energie: Hawaï’s totale zonne-energie levert meer dan de helft van de totale hernieuwbare opwekking van de staat, voornamelijk vanwege de groei van kleinschalige, door klanten gesitueerde fotovoltaïsche (PV) opwekking, die sinds 2014 bijna is verdubbeld. Als onderdeel van Hawaï’s inzet voor zijn doelstelling van 100% hernieuwbare energie, vereisen de bouwcodes van de staat dat alle nieuwe eengezinswoningen warmwaterboilers op zonne-energie hebben.
- Windenergie: Windenergie genereert bijna 26% van de op hernieuwbare energie gebaseerde elektriciteit van de staat, met 120 windturbines verspreid over de eilandketen. Verschillende offshore windprojecten zijn voorgesteld voor de federale wateren rond Oahu, en het U.S. Bureau of Ocean Energy Management heeft aanvullende nominaties gevraagd van bedrijven die geïnteresseerd zijn in offshore commerciële windenergie leases.
- Biomassa: Biomassa is goed voor ongeveer 13% van de totale hernieuwbare opwekking van de staat. Biomassa, meestal bestaande uit landbouwafval zoals bagasse van suikerriet, wordt al lang op het platteland van Hawaï gebruikt om warmte en elektriciteit op te wekken. Met de sluiting van veel suikerplantages is die bron afgenomen, maar biomassa speelt nog steeds een belangrijke rol in de hernieuwbare energieproductie voor Hawaï. De 120 MW Campbell Industrial Park Generating Station, die in 2010 op O’ahu in gebruik werd genomen, is waarschijnlijk ’s werelds grootste commerciële elektriciteitsgenerator die uitsluitend op biodiesel loopt.
- Geothermische energie: Hawai’i is een van de zeven staten met utiliteitsschaal elektriciteitsproductie uit geothermische bronnen, die ongeveer 5% van de hernieuwbare elektriciteitsvoorziening van de staat levert.
Hoewel het verlies van PGV slechts leidt tot een daling van 5% van de hernieuwbare energieopwekking van Hawaii (voor de hele eilandketen, niet alleen voor het Grote Eiland), heeft het ook de verdere ontwikkeling van geothermische energie verhinderd. Voordat PGV in 2018 werd stilgelegd, produceerde het 38 MW aan elektriciteit. Onderzoek gedaan door het Hawai’i State Energy Office in 2016 suggereert dat er mogelijk meer dan 1.000 MW aan geothermische reserves op het Grote Eiland zijn, wat genoeg zou zijn om gezamenlijk Maui, het Grote Eiland en ongeveer een kwart van O’ahu van stroom te voorzien.
De heropening van PGV heeft het potentieel om Hawaï te helpen op weg naar een schonere en minder van fossiele brandstoffen afhankelijke toekomst. Zonne- en windenergie zijn de grootste bronnen van hernieuwbare energie voor de staat, maar geothermische energie speelt een vitale rol bij de uitvoering van het Hawai’i Clean Energy Initiative. Het is essentieel dat Hawaï blijft investeren in en prioriteit blijft geven aan schone energiebronnen om het doel van de staat van 100% hernieuwbare elektriciteit in 2045 te bereiken.