Zakład Puna Geothermal Venture, jedyny zakład geotermalny na Hawajach, jest ponownie otwierany na Wielkiej Wyspie po dwóch latach zamknięcia. Jako najbardziej uzależniony od ropy naftowej stan w kraju, Hawaje poświęcają się stopniowemu odchodzeniu od paliw kopalnych na rzecz odnawialnych źródeł energii. Ponowne otwarcie zakładu geotermalnego Puna, choć obarczone własnymi kontrowersjami, ma potencjał, aby pomóc Hawajom w dążeniu do czystszej i mniej zależnej od paliw kopalnych przyszłości.
Jak działa geotermia na Hawajach
Elektrownie geotermalne wykorzystują parę wodną do produkcji energii elektrycznej. Para pochodzi ze zbiorników gorącej wody znajdujących się kilka mil lub więcej pod powierzchnią ziemi. Energia geotermalna była głównie wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej na wyspie Hawai’i (Big Island) poprzez wiercenie odwiertów o głębokości ponad 5 000 stóp w geologicznych gorących miejscach wzdłuż strefy ryftowej wulkanu Kīlauea. Odwierty znajdują się w miejscach, gdzie płyn występuje w wysokiej temperaturze przy wystarczającym ciśnieniu i przepuszczalności skał. Obecność tych odwiertów powoduje zmiany ciśnienia, które zmuszają parę wodną zawierającą toksyczny siarkowodór i solankę (wodę zawierającą krzemionkę i metale ciężkie) do unoszenia się do głowicy odwiertu. Z głowicy odwiertu para albo bezpośrednio zasila turbiny, albo podgrzewa wtórny płyn, pentan, który napędza turbiny, jest chłodzony, a następnie ponownie podgrzewany. Po wykorzystaniu pary przez elektrownię, jest ona usuwana wraz z solanką poprzez wypuszczenie jej do powierzchniowych „stawów” lub poprzez ponowne wtłoczenie pod ziemię przez studnie zatłaczające.
Kontrowersyjny rozwój geotermalny na Hawajach
W 1973 roku Departament Energii Stanów Zjednoczonych i Narodowa Fundacja Naukowa wspomogły stan Hawaje dotacjami na finansowanie badań geotermalnych na Wielkiej Wyspie. Badania te zaowocowały powstaniem pierwszego na Hawajach komercyjnie opłacalnego odwiertu geotermalnego, nazwanego Hawai’i Geothermal Project-Abbott (HGP-A). Wiercenie rozpoczęło się bez badań wpływu na środowisko lub okresu dla wkładu publicznego.
Przez ponad dziesięć lat, odwiert i związana z nim elektrownia działały bez odpowiedniej technologii ograniczania zanieczyszczeń lub nadzoru regulacyjnego ze strony rządu stanowego lub federalnego. Para i solanka były usuwane do nie wyłożonych wykopów, a siarkowodór był uwalniany do pobliskich dzielnic podczas regularnego czyszczenia studni i wypadków. W 1989 roku, lokalni mieszkańcy złożyli petycję do Agencji Obrony Cywilnej Hrabstwa i Wydziału Planowania z prośbą o cofnięcie pozwolenia dla HGP-A. W petycji przytoczono łącznie czternaście dni w ciągu ostatnich trzech miesięcy, kiedy system ograniczania emisji siarkowodoru zawiódł, umożliwiając wyciek śmiertelnie niebezpiecznego gazu siarkowodorowego do atmosfery. Przekonany tymi skargami i innym poważnym wyciekiem, Departament Planowania wydał „plan natychmiastowego działania”, aby utrzymać HGP-A działa tylko do czasu, gdy nowo wybudowany obiekt Puna Geothermal Venture (PGV) był funkcjonalny.
Puna Geothermal Venture rozpoczęło działalność w 1980 r. jako wspólne przedsięwzięcie mające na celu rozwój energii geotermalnej na 500-akrowej działce położonej 21 mil na południowy wschód od Hilo na Hawajach. W 1986 roku PGV podpisało kontrakt z Hawaiian Electric Industries (HELCO), największym dostawcą energii elektrycznej w stanie Hawai’i, na dostawę 25 megawatów (MW) energii elektrycznej do 1993 roku. PGV zostało kupione przez Ormat Energy Systems, Inc. (Ormat) w 1989 roku, która przeprojektowała proponowaną przez PGV elektrownię tak, aby zawierała inne turbiny i inny system chłodzenia, co według niej miało skutkować zerową emisją zanieczyszczeń i znacznie niższym poziomem hałasu niż w przypadku nieudanej elektrowni HGP-A. Chociaż PGV nie udało się zapobiec wyciekom gazu, mieli czystsze operacje niż HGP-A.
PGV miał moc wytwórczą 25 MW, gdy został otwarty w 1993 roku, który został rozszerzony do 30 MW w 1995 roku i 38 MW w 2012 roku. Do 2017 roku PGV dostarczała 31% energii elektrycznej na Big Island (nie na całym łańcuchu wysp hawajskich). Przy 57% energii na wyspie pochodzącej ze źródeł odnawialnych, takich jak energia słoneczna, wiatrowa i geotermalna, PGV była odpowiedzialna za ponad połowę całej energii odnawialnej wytworzonej na wyspie. Mark Glick, specjalista ds. polityki energetycznej i innowacji w Hawaii Natural Energy Institute, nazwał PGV „kotwicą ładunku odnawialnych źródeł energii na Wielkiej Wyspie”.
Zamknięcie PGV
3 maja 2018 roku rozpoczęła się dolna erupcja wulkanu Puna we wschodniej strefie ryftowej Kilauea. Fontanny lawy, przepływy lawy i gaz wulkaniczny były poprzedzone trzęsieniami ziemi i deformacją gruntu. PGV, zaniepokojone możliwością uwolnienia toksycznego siarkowodoru i eksplozji w zakładzie, rozpoczęło wyłączanie sprzętu i usuwanie 60 000 galonów wysoce łatwopalnego pentanu.
Jedenaście studni zostało ustabilizowanych zimną wodą, a następnie uszczelnionych metalowymi korkami. 27 maja strumienie lawy zbliżyły się do kilku z zamkniętych studni i całkowicie przykryły dwie z nich. 30 maja podstacja i trzeci szyb zostały pokryte lawą. PGV następnie zamknięto, a generatory zasilane paliwami kopalnymi zostały włączone, aby utrzymać Wielką Wyspę przed utratą zasilania.
Ruszając naprzód
Po zamknięciu PGV w 2018 roku, Wielka Wyspa od tego czasu spala „paliwo resztkowe” składające się z oleistych pozostałości po procesie rafinacji. Plany wznowienia produkcji energii geotermalnej do końca 2019 roku zostały opóźnione przez problemy z pozwoleniami, które odsunęły w czasie oczekiwania. Z dodatkowymi problemami związanymi z pandemią COVID-19, PGV zostało zmuszone do przesunięcia ponownego otwarcia na koniec września 2020 roku.
Ormat, właściciel PGV, wykorzystał ten czas na dalszy rozwój zakładu i rozpoczęcie procesu ekspansji. W ubiegłym miesiącu poinformowali, że wykonano dwa nowe odwierty produkcyjne i że będą kontynuowane kolejne prace związane z wierceniem studni.
PGV musiało również zmierzyć się z grupami środowiskowymi zaniepokojonymi wypadkami związanymi z siarkowodorem. Na początku września stanowy Departament Ziemi i Zasobów Naturalnych odrzucił wniosek o przeprowadzenie przeglądu środowiskowego złożony przez Pele Defense Fund, grupę działającą na rzecz tradycyjnych praktyk hawajskich. Według stanowego dyrektora ds. zdrowia Bruce’a Andersona, hawajski Departament Zdrowia wziął „pod lupę wszystkie czynniki środowiskowe” i stwierdził, że nowy lub uzupełniający przegląd nie jest potrzebny do ponownego otwarcia zakładu.
PGV Senior Director Mike Kaleikini stwierdził 23 września, że zakład planuje początkowo uruchomić swoją najmniejszą jednostkę, która produkuje 3 MW mocy. Oczekuje się, że produkcja energii będzie stopniowo wzrastać do 29 MW mocy do końca 2020 roku. Firma zamierza również rozszerzyć moc zakładu 38 MW o 8 MW w 2022 roku.
Ważność geotermii na Hawajach
Wznowienie działalności zakładu pomaga przywrócić Hawaje na drogę do osiągnięcia celów ustanowionych w Inicjatywie na rzecz Czystej Energii na Hawajach (HCEI) z 2008 roku, partnerstwa pomiędzy stanem Hawaje i federalnym Departamentem Energii USA. HCEI jest próbą zmniejszenia zależności stanu od ropy naftowej i innych paliw kopalnych do produkcji energii. Duże uzależnienie od importowanej ropy naftowej i odizolowane sieci wyspiarskie przyczyniają się do tego, że Hawaje mają najwyższą średnią cenę detaliczną energii elektrycznej dla wszystkich sektorów spośród wszystkich stanów w kraju.
Wstępnym ogólnym celem HCEI było osiągnięcie 70% gospodarki czystej energii do 2030 r., licząc zarówno zasoby odnawialne, jak i zyski w zakresie efektywności. W 2015 r. stanowy standard portfela odnawialnych źródeł energii (RPS) został zmieniony, aby uczynić Hawaje pierwszym stanem, który ustanowił prawnie wymagany termin uzyskania 100% energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych do 2045 r. Deklaracje polityczne HCEI podkreślają następujące kwestie: zminimalizowanie zależności od ropy naftowej, wdrożenie zasobów odnawialnych, które mają niższą zawartość gazów cieplarnianych, zmaksymalizowanie ilości energii pochodzącej z rodzimych zasobów i dążenie do środków efektywności energetycznej, które są opłacalne.
Ale chociaż Hawaje są nadal w dużym stopniu zależne od paliw kopalnych, obfitość odnawialnych źródeł energii, którymi szczycą się wyspy, daje stanowi wielki potencjał energii odnawialnej. Odnawialne źródła energii dostarczają obecnie 19% energii elektrycznej wytwarzanej na Hawajach. Głównymi źródłami energii odnawialnej są energia słoneczna, wiatrowa, biomasa i energia geotermalna.
- Energia słoneczna: Całkowita energia słoneczna na Hawajach zapewnia ponad połowę całkowitej generacji odnawialnej stanu, głównie ze względu na wzrost generacji fotowoltaicznej (PV) na małą skalę, zlokalizowanej u klienta, która prawie podwoiła się od 2014 roku. W ramach zaangażowania Hawajów w swój cel 100% energii odnawialnej, stanowe kody budowlane wymagają, aby wszystkie nowe domy jednorodzinne miały słoneczne podgrzewacze ciepłej wody.
- Wiatr: Energia wiatrowa generuje prawie 26% energii elektrycznej stanu opartej na odnawialnych źródłach energii, z 120 turbinami wiatrowymi rozproszonymi w całym łańcuchu wysp. Kilka projektów morskich elektrowni wiatrowych zostało zaproponowanych na wodach federalnych wokół Oahu, a amerykańskie Biuro Zarządzania Energią Oceaniczną (U.S. Bureau of Ocean Energy Management) zwróciło się o dodatkowe nominacje od firm zainteresowanych dzierżawami morskiej komercyjnej energii wiatrowej.
- Biomasa: Biomasa stanowi około 13% całkowitej produkcji energii odnawialnej w stanie. Biomasa, składająca się głównie z odpadów rolniczych, takich jak wytłoczyny z trzciny cukrowej, od dawna jest wykorzystywana na wiejskich Hawajach do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. Wraz z zamknięciem wielu plantacji cukru, źródło to zmniejszyło się, ale biomasa nadal odgrywa ważną rolę w produkcji energii odnawialnej na Hawajach. 120 MW Campbell Industrial Park Generating Station, która rozpoczęła pracę na O’ahu w 2010 roku, jest uważana za największy na świecie komercyjny generator energii elektrycznej zasilany wyłącznie biodieslem.
- Geotermia: Hawaje są jednym z siedmiu stanów z wytwarzaniem energii elektrycznej na skalę użytkową z zasobów geotermalnych, co zapewnia około 5% odnawialnych dostaw energii elektrycznej w stanie.
Chociaż utrata PGV prowadzi tylko do 5% spadku wytwarzania energii odnawialnej na Hawajach (dla całego łańcucha wysp, a nie tylko dla Big Island), uniemożliwiła również dalszy rozwój energii geotermalnej. Przed zamknięciem w 2018 roku, PGV generowała 38 MW energii elektrycznej. Badania przeprowadzone przez Hawai’i State Energy Office w 2016 r. sugerują, że na Big Island może być ponad 1000 MW rezerw geotermalnych, co wystarczyłoby do wspólnego zasilania Maui, Big Island i około jednej czwartej O’ahu.
Ponowne otwarcie PGV ma potencjał, aby pomóc Hawajom przejść do czystszej i mniej zależnej od paliw kopalnych przyszłości. Energia słoneczna i wiatrowa są największymi źródłami energii odnawialnej dla stanu, ale geotermia odgrywa istotną rolę w realizacji inicjatywy Hawai’i Clean Energy Initiative. Istotne jest, aby Hawaje nadal inwestowały w czyste źródła energii i traktowały je priorytetowo, aby osiągnąć cel 100% odnawialnej energii elektrycznej do 2045 roku.