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全球能源低碳转型:这6种关键金属不可或缺

作者:中国储能网新闻中心 来源:国际能源小数据 发布时间:2020-09-23 浏览:
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The CarbonBrief网站发表文章,介绍全球能源低碳转型需要的6种关键金属,评估了这些金属的储量和分布,以及是否会对实现《巴黎协定》的气候目标构成障碍。

低碳技术需要哪些金属?

清洁能源技术通常依赖的关键金属包括锂、镍、锰、铜以及稀土金属。

锂是一种软质的银白色金属,是锂离子电池的关键成分,广泛应用于智能手机和电动汽车。锂离子电池是大多数汽车制造商的首选电池,包括特斯拉、宝马、福特和日产。钴是银灰色金属,主要是铜和镍开采的副产品,是锂离子电池阴极的另一个重要组成部分,在其他工业和军事应用中也有多种用途。镍是电池所需的另一种成分,预计在未来电池中所占比例将越来越大。镍已经在其他地方也有广泛使用,尤其是在不锈钢生产中,而且镍矿资源分布在许多不同的国家,这意味着人们对其供应的担忧较小。锰也被用于电池,同时也是钢铁工业的重要成分,在其他领域也被广泛使用,比如动物饲料。铜被用作风力发电的导体,以及一般的电线、马达和硬币。铜和锰都是世界上开发最广泛的金属之一。

稀土金属,也称为稀土元素(rare-earth elements ,简称REE),是由17种化学性质相似的元素组成。每一种都有其独特的特性,成为一系列技术的重要组成部分,用于包括高效照明、催化转换器到风力涡轮机、电动汽车和计算机硬盘驱动器中使用的磁铁。其中钕和镨,合称为“NdPr”,用于电机的磁铁,由于需求和价格的不断上涨,特别成为关注的焦点。美国能源部和欧盟的报告都将稀土、钴和其他几种金属材料列为关键材料,因为它们对清洁能源的重要性、高供应风险和缺乏替代品。还有许多其他金属在清洁能源生产和低碳技术中得到了应用,例如铟和镓被用在光伏薄膜的涂层中,也被欧盟的报告认定为关键材料。

世界银行发布的一份报告指出,随着风能、太阳能和电池使用量的增加,数十种金属的市场可能会越来越大。下面的表格来自世界银行,展示了各种金属在不同低碳技术中的应用。

在2016年出版的《力量要素》(The Elements of Power)一书中,大卫•S•亚伯拉罕(David S Abraham)认为, “稀有金属”(如钴和稀土元素)目前已成为包括清洁能源行业在内的世界现代工业的基础,世界正迅速变得像依赖石油一样依赖这些金属。

这些金属的蕴藏量有多大?

世界银行的报告称,在低碳的未来,对多种廉价金属和贵金属的需求将十分强劲。除了常见的钴、锂和稀土元素嫌疑犯外,还包括铝、银、钢、镍、铅和锌。我们有理由预计,所有低碳能源系统都有可能比高碳系统更高的金属密度。联合国环境规划署(UNEP)2017年的一份报告也有类似的发现,到2050年温升不超过2摄氏度的情景下,低碳技术将需要6亿多吨的金属资源。

美国地质勘探局估计2017年钴产量为11万吨,探明储量为710万吨。这意味着利用现有储量,目前的开采可以持续65年。2016年电池行业的钴消耗量约为4.8万吨,仅占所有产品消耗量9.4万吨总量的一半以上。钴的需求在未来几年有望增长,到2025年可达每年12.7万吨。这将意味着,仅电池的钴需求将超过目前的产量。全球已查明的陆地钴资源量为2500万吨,是目前探明储量的三倍多。

根据美国地质勘探局的数据,2017年锂产量约为4.3万吨,储量为1.6亿吨。这意味着,以目前的速度开采,目前的储量可以持续372年。然而,由于锂在电池中的应用,锂的需求预计也将迅速增长。到2025年电动车、电动自行车和储能设备将占锂需求的58%,高于2015年的15%。到2025年总需求量将翻两番。

预计未来几年电池对镍的需求也将激增。美国地质勘探局的数据显示,2017年全球产量为210万吨,储量为7400万吨。以这种速度,目前的储量开采可以持续35年左右,而所有已知的陆地资源则可以持续70年左右。尽管人们对镍短缺的担忧低于锂或钴,但专家警告称,为电动汽车技术采购适合的镍将是一个挑战,因为到2025年大多数新供应将是不适合用于电池的镍。

根据美国地质勘探局的数据,2017年大约生产了2千万吨铜,按这种开采速度,目前的储量将持续40年,但还有更多待探明的资源。到2050年,铜需求总量可能会翻两番。

稀土元素

像钕这样的稀土元素在地壳中相对丰富,但含量较低,提取需要从一个矿床中分离出多种不同的金属,是困难而又昂贵的过程。据美国地质勘探局的数据,2017年全球大约生产了13万吨稀土氧化物(REO),而储量为1.2亿吨,可以开采923年。美国地质勘探局没有给出资源的估计,对稀土供应的担忧往往更多地与中国的生产集中度有关,而不是实际的稀缺性。

低碳科技用金属从何而来?

刚果民主共和国(DRC)主导着目前钴的生产,2017年提供了超过一半(58%)的总产量,并且拥有世界已知陆地储量的一半。俄罗斯、澳大利亚和加拿大也生产钴,尽管它们各自占世界供应量的不到10%。

澳大利亚和智利是目前锂的主要供应国。锂储量比钴略为广泛,最大的是智利、中国和澳大利亚。智利、阿根廷和玻利维亚组成的所谓“锂三角”拥有世界上锂资源的一半。

美国地质勘探局的数据显示,到目前为止,中国是稀土的主导力量,供应年13万吨稀土的80%。中国拥有约44万吨稀土储量,约为目前已知储量的三分之一。在稀土元素的加工和供应链中也占据主导地位,实现供应多样化可能需要几十年的时间。

关键字:能源转型 锂电池

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