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发展清洁能源技术,17种矿产必不可少

日期:2022-05-18    来源:中国自然资源报  作者:李效广 徐方

国际新能源网

2022
05/18
14:52
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关键词: 清洁能源 锂离子电池技术 风力涡轮机发电

全球要实现碳排放目标,需要能源结构向清洁能源转型。一要削减煤炭、石油、天然气等高碳化石能源发电;二要大规模发展并利用低碳清洁能源技术。

世界银行2020年发布的《矿产促进气候行动:清洁能源转型的矿产强度》报告认为,雄心勃勃的气候行动将带来对矿产的大量需求。至2050年,全球需要消耗30多亿吨新能源矿物和金属;有17种矿产必不可少,包括锂、钴、石墨、铝、铁(钢铁)、铜、镍、铬、钼、镁、铅、钒、铟、钕、银、钛和锌。

清洁能源技术主要包括风力涡轮机发电、太阳能光伏或聚光发电、电动汽车电池、电网储能、地热能、核能、碳捕获与储存,以及煤炭、天然气的清洁利用等。按照在清洁能源技术领域中的应用范围和供需影响程度,这17种矿产可分为4类。

第一类为高影响力矿产,包括锂、钴和石墨3种,主要用于锂离子电池技术,目前基本没有替代品,其供需对未来影响巨大。

锂、钴主要用于电池正极材料,石墨用于电池负极材料。据中国地质调查局全球矿产资源战略研究中心公布的数据显示,锂、钴为中国紧缺矿种,对外依存度分别超过60%和95%;石墨主要指天然晶质石墨,其性能非人造石墨可比,是中国的优势矿种。

第二类为高影响力并广泛应用于多种清洁能源技术的矿产,包括铝和铁(钢铁)。

其中,87%的铝应用于光伏发电,9.7%的铝应用于风能,其余的铝应用于水电、核能和储能。铁为金属之王,钢铁可应用于各技术领域。全球铝土矿资源估计为550亿吨至750亿吨;铁矿石资源量超过8000亿吨,其中含2300亿吨以上的金属铁;同时,金属铝、铁还可以回收一部分使用。这两种矿产均足以满足未来世界需求,但中国对铁矿石和铝土矿需求巨大,对外依存度分别超过80%和50%。

第三类为广泛应用的矿产,包括铜、镍、铬、钼、镁、铅6种,具有稳定的需求条件,对清洁能源技术影响力中等。

其中,铜的应用范围最广,应用于全部清洁能源技术中。镍是合金之王,应用于除聚光太阳能之外的所有清洁能源技术。铬应用于除聚光和光伏太阳能之外的其他技术。钼的47.3%、47.1%分别应用于风能和地热能,其余应用于核能、光伏发电、水电以及储能。镁应用于除太阳能和核能之外的其他技术。铅应用于风能、光伏、水电、储能和核能。铜、镍、铬为中国紧缺矿种,钼、镁、铅为中国优势矿种。

第四类为中等影响力的矿产,包括钒、铟、钕、银、钛和锌6种,其应用范围中等,需求适度,资源储量充足。

钒应用于全钒液流电池,在电网中能存储上亿瓦时的能量,被视为巨型储能金属。铟主要应用于第三代太阳能电池——铜铟镓硒化物薄膜太阳能电池,其余应用于核能。用钕制造的高强度钕磁铁,用于混合动力汽车和风力发动机的发电机。大部分银应用于太阳能光伏发电系统中,主要用于晶体硅,少量银需求与聚光太阳能、核能有关。钛的64%将应用于地热技术,在碳存储和煤炭清洁利用中占34%。锌需求来自风能,主要用于保护风力涡轮机免受腐蚀,其余少量用于能源存储与光伏发电。上述6种矿产的需求增量在全球范围和中国都有保障。

或许有人担心,开发利用这么多种矿产资源,会不会伴随更多的碳排放呢?世界银行专家对这17种矿产的碳排放规模进行了评估后认为,它们的碳足迹极少,从其开采到产品出厂,所产生温室气体排放量仅占化石燃料的6%。因此,这些矿产是能源结构向清洁能源转型的可靠保障。


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