Критичните суровини: ще има ли светът достатъчно за постигане на целта за декарбонизация до 2050 г.?

Ако производството и преработката на критични минерали не може да се справи с ускоряващото се внедряване на батерии, електромобили, вятърни турбини и слънчеви фотоволтаични технологии, скоростта и успехът на трансформацията на глобалната енергийна система ще бъдат изложени на риск. В това обяснение Лили Йеджин Лий и Джеймс Глин от Центъра за глобална енергийна политика, Колумбийския университет разглеждат големите въпроси, черпейки от данните, залегнали в доклада на МАЕ „Ролята на критичните минерали в прехода към чиста енергия“, Сценарият за нетните нулеви емисии (Сценарий за декарбонизация (NZE) в неговия доклад „Net zero by 2050 г.“ и „Перспективи за енергийни технологии 2023 г.“ [1].

Кои технологии стимулират търсенето? Кои минерали са най-необходими и в какви количества? Къде са запасите и ресурсите и колко от всеки минерал е наличен в момента? Кои държави в момента контролират производството и преработката и какви са последиците? Оценката на авторите сочи къде може да има празнина в производствения капацитет - по-специално при мед, литий и кобалт - до 2025 г.

Следователно, производственият капацитет на минодобивната промишленост сега изисква инвестиции и разширение, за да отговори на критичния растеж на търсенето на минерали, необходим за постигане на целите за 2050 NZE.

Кои технологии ще стимулират растежа в търсенето на критично важните минерали?

Най-значимият двигател на растежа на търсенето на критични минерали при сценария NZE са електромобилите (Фигура 1). Търсенето на критични минерали само за електромобили се очаква да нарасне почти 300 пъти между 2020 г. и 2050 г. В сценария на МАЕ за декарбонизация, продажбите на електрически коли отбелязват повече от 50-кратно увеличение през този период, без нови продажби на автомобили с двигатели с вътрешно горене в световен мащаб до 2035 г. А делът на електромобилите в общите продажби на нови леки автомобили достига 64 процента до 2030 г. и 100 процента до 2035 г. Други сегменти (дву/триколесни коли, автобуси, микробуси, тежкотоварни камиони) ще последват примера в близко бъдеще, като електромобилите съставляват 100 процента от общите продажби на превозни средства до 2050 г.

Ако приемем, че химическият състав на батериите остава приблизително същият до 2050 г. и стабилно подобряване на критичния суровинен интензитет на електромобилите през следващите десетилетия, тези минерали ще се окаже, че ще имат повече от 100-кратно увеличение на търсенето: литий, графит, кобалт , никел и редкоземни елементи (REE).

…Ефектът от иновациите

Струва си да се отбележи, че има несигурност по отношение на това как запасът от електромобили и интензитетът на полезните изкопаеми в превозното средство ще се развият до 2040 г. и след това. Възможно е да има революционни иновации в нови химични компоненти на батериите, намаляващи изискванията за критични минерали, ускорени тенденции за рециклиране на суровините, преминаване към по-малък капацитет на батерията на превозно средство (намаляване на нарастването на пробега на превозното средство) и модални смени, намаляващи пробега на EV.

Има нови, усъвършенствани технологии за батерии в етап на изследване и разработка, които използват повече минерали в производството си, което може допълнително да увеличи търсенето на определени суровини в бъдеще.

…Слънце, вятър, водород

Други важни елементи, които ще стимулират търсенето, включват слънчевата и вятърната енергия. Съгласно сценария за декарбонизация се очаква слънчевият фотоволтаичен (PV) капацитет да се увеличи 20 пъти между 2020 г. и 2050 г., от около 740 гигавата (GW) до почти 15 000 GW.

При липса на значителна иновация, този растеж би удвоил полезните изкопаеми, необходими за производството на слънчеви фотоволтаични панели, дори когато суровинният интензитет на единица инсталиран капацитет намалява. От своя страна се очаква вятърният капацитет да се увеличи 10 пъти: от около 740 GW на около 8000 GW, удвоявайки необходимите суровини за производството на вятърни турбини.

Водородът ще играе относително по-малко значима роля по отношение на растежа на търсенето на абсолютно критични суровини, въпреки че полезните изкопаеми, необходими за електролизата и електрическите превозни средства с горивни клетки (FCEV), все още ще трябва да се увеличат значително до 2050 г.

Кои полезни изкопаеми са най-необходими и в какви количества?

Сред всички критични суровини най-търсени ще са литий, графит, кобалт, никел, редкоземните полезни изкопаеми (REE), манган, мед, силиций, хром и цинк и те имат най-голям процентен ръст до 2050 г., за да отговорят на търсенето на нарастваща нисковъглеродна енергийна технология в рамките на плана за декарбонизация. Търсенето на тези минерали заедно се очаква да нарасне почти 20 пъти между 2020 г. и 2050 г., от по-малко от 10 милиона метрични тона (Mt) до приблизително 150 Mt (Фигура 2).

През същия период се очаква критичните суровини, необходими за системите за съхранение при батериите, да се увеличат близо 40 пъти, докато тези, необходими за нисковъглеродно производство на електроенергия, се очаква да се утроят. Търсенето на изкопаеми за нисковъглеродно производство вероятно ще отчете най-значителен ръст между 2020 г. и 2030 г., преди да започне да се забавя.

Смята се, че медта, необходима за почти всички чисти технологии, анализирани тук, ще нарасне от 5 млн. т добив днес до около 50 млн. тона през 2050 г. в сценария за декарбонизация. Никелът се използва широко не само за електромобили и съхранение на батерии, но и в нисковъглеродно производство и водородна инфраструктура. Той ще играе важна роля в прехода към чиста енергия, като търсенето ще нарасне от 200 хиляди метрични тона (kt) днес до почти 40 млн. тона (Mt) до 2050 г.

Редкоземните полезни изкопаеми ще се използват предимно в електромобили и вятърни технологии. Започвайки от ниска база от 6 хил. метрични тона (кт) търсене днес, около 700 kt ще са необходими до 2050 г.

Къде са запасите и ресурсите на тези критични суровини и колко от тези полезни изкопаеми са налични в момента?

Суровинните запаси и ресурси като цяло са разпръснати глобално, но някои ключови вещества са концентрирани в няколко региона. Световните резерви на литий са около 22 млн. тона, приблизително половината от които се намират в Чили. Австралия има вторият най-значим дял, който представлява около 20 процента, следвана от Аржентина (9%), Китай (7%) и Съединените щати (4%). Идентифицираните ресурси на литий възлизат на около 89 млн. т, разположени предимно в Боливия (21 млн. т), Аржентина (19 млн. т), Чили (10 млн. т) и Австралия (7 млн. т).[2]

Световните запаси от графит възлизат на 320 млн. т, главно в Турция (28%), Китай (23%) и Бразилия (21%). Идентифицираните възстановими графитни ресурси надхвърлят 800 млн. т.[3]

Глобалните запаси от кобалт в момента възлизат на 7,6 млн. т, разположени предимно в Демократична република Конго (46%), следвана от Австралия (18%) и Индонезия (8%). Идентифицираните световни природни ресурси на кобалт възлизат на около 25 млн. т. По-голямата част от тях са в Конго и Замбия, с по-малки количества в Австралия, Канада, Русия и САЩ. Повече от 120 млн. т кобалтови ресурси се намират на дъното на Атлантическия, Индийския и Тихия океан.[4]

Общите световни запаси от никел се оценяват на над 95 млн. т, като повечето се  намират в Индонезия (22%), Австралия (22%), Бразилия (17%) и Русия (8%). Идентифицираните изкопаеми ресурси на никел възлизат на 300 млн. т, като повече се откриват на дъното на океана.[5]

Общите запаси от редкоземни полезни изкопаеми по света възлизат на приблизително 120 млн. т, концентрирани в Китай (37%), Виетнам (18%), Русия (18%) и Бразилия (18%). Редкоземните суровини са сравнително изобилни в земната кора, но концентрациите, които могат да се добиват, са по-рядко срещани, отколкото за повечето други минерали. Известните ресурси в САЩ са около 2,4 млн. т и около 15 млн. т в Канада.[6]

Общите запаси на манган по света възлизат на около 1,5 млн. тона, като Южна Африка представлява приблизително 40 процента от общите запаси, следвана от Австралия (18 процента) и Бразилия (18 процента).

По отношение на ресурсите, базираните на сушата ресурси на манган са големи (въпреки че точното количество е неизвестно) и неравномерно разпределени. Тези в САЩ са с много нисък клас и може да имат високи разходи за добив.[7]

Общите запаси от мед по света възлизат на около 880 хил. т, открити в Чили (23 процента), Австралия (11 процента), Перу (9 процента) и Русия (7 процента). По последни данни идентифицираните световни ресурси на мед възлизат на около 2,1 милиарда тона, а неоткритите – около 3,5 милиарда тона.[8]

Кои държави в момента контролират производството и преработката на критични суровини и какви са последиците?

Конкретно за литий, кобалт и редкоземните елементи, първите три страни производителки контролират повече от 75 процента от общото световно производство. Например, Южна Африка и Демократична република Конго отговарят съответно за около 70 процента от глобалното производство на платина и кобалт. По подобен начин през 2019 г. Китай е отговорен за почти 60 процента от световното производство на редкоземни полезни изкопаеми.

В случая на медта и никела, около половината от световното производство е концентрирано в първите три държави: Чили, Перу и Китай за мед; и Индонезия, Филипините и Русия за никел.

Операциите по преработка и рафиниране са още по-концентрирани предвид силното присъствие на Китай. Делът на Китай в рафинирането е около 35 процента за никел (или повече, ако се включи участието на китайски компании в индонезийски операции), 60 процента за литий, 70 процента за кобалт и до 90 процента за редкоземните елементи.

Сравнявайки глобалния производствен капацитет на мините в експлоатация и в процес на изграждане с критичния ръст на търсенето на полезни изкопаеми, който се подразбира в сценария на декарбонизация, става ясно, че ще има празнина в производствения капацитет за мед, литий и кобалт до 2025 г.

Производственият капацитет на мините сега изисква ускорени инвестиции и разширяване, за да се отговори на критичния растеж на търсенето на ценни суровини, заложен в сценария за декарбонизация. Всяко критично затруднение в доставките на минерали ще представлява обвързващо ограничение за осъществимостта за постигане на целта за беземисионна икономика.

(Тази публикация първоначално е публикувана от Центъра за глобална енергийна политика към SIPA на Колумбийския университет. Можете да намерите повече информация в техния блог, „Energy Explained“)

Лили Йеджин Лий (Lilly Yejin Lee) е аспирант в Центъра за глобална енергийна политика, Колумбийския университет

Джеймс Глин (James Glynn) е старши изследовател в Центъра за глобална енергийна политика на Колумбийския университет

Текстът е препечатан от Energypost.eu.

_____________________________________________________________________________________________

Бележки на авторите:

[1] International Energy Agency (IEA), “The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions”, May 2021, https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions; IEA, “Net Zero by 2050,” May 2021, https://www.iea.org/reports/net-zero-by-2050; IEA (International Energy Agency), Energy Technology Perspectives 2023 (January 2023), https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2023.

[2] Government of Canada, “Lithium Facts,” accessed  July 29, 2022, https://www.nrcan.gc.ca/our-natural-resources/minerals-mining/minerals-metals-facts/lithium-facts/24009; United States Geological Survey (USGS), “Mineral Commodity Summaries 2022,” January 31, 2022, https://pubs.er.usgs.gov/publication/mcs2022.

[3] USGS, “Mineral Commodity Summaries 2022.”

[4] Ibid.

[5] Ibid.

[6] Ibid.

[7] Ibid.

[8] Ibid.; USGS, “How Much Copper Has Been Found in the World?,” accessed July 29, 2022, https://www.usgs.gov/faqs/how-much-copper-has-been-found-world.