綠色能源的發(fā)展是應對全球氣(qi)候變化、減少化石(shí)燃🧑🏽🤝🧑🏻料的🐕依賴的重(zhòng)要舉措。風能是一(yī)種清潔低碳的可(kě)再生能源，但♍具有(you)👄較高的成本效益(yì)，目前已經受到世(shi)界各國的廣泛關(guān)注。國際能源署評(ping)估顯示，在⭐現有能(neng)源與氣候相💋關政(zhèng)策下，全球風電✂️累(lèi)計裝機✊容量将在(zài)2050年達到2870 GW, 相當于2018年(nian)的五倍。到2050年，中國(guo)風電🏃♀️在全國電力(lì)供應中的比例将(jiāng)提高到20%，而美國将(jiāng)提高到35%。除此之外(wài)，其他非洲和南美(měi)的✂️國家也緻力于(yú)推動風電的大規(gui)模使用。風力發電(diàn)裝置的核心部件(jiàn)是風力㊙️渦輪機，它(tā)的🐇性能和效率嚴(yan)重依賴㊙️于稀土元(yuan)素，尤其是钕、镨、镝(di)的使用。這些稀土(tu)元素産能有限，來(lái)源單一（超過80%來自(zi)中國），全球供應鏈(lian)十分脆弱。因此，全(quán)球稀土資源短缺(quē)與😄全球風電發展(zhan)之間的沖突可能(néng)日益嚴重。
有效地(di)評估和預測稀土(tǔ)資源的可利用程(chéng)度有助于🈲調和稀(xi)土資源供應與風(fēng)電需求日益增長(zhǎng)之間的矛盾。比如(ru)，考💰慮到未來稀土(tu)資源的短缺風險(xiǎn)，有些國家試圖将(jiang)稀土限制因素🌈納(na)入到風能發電裝(zhuang)置的設計和推廣(guang)中🌍。現有研究重點(dian)放在了全球整體(ti)的稀土資源系統(tǒng)和風電行業之間(jiān)的沖突上，而缺乏(fa)針對每個地區的(de)風電藍圖開展稀(xī)土供應風險調查(cha)。Cell Press旗艦刊One Earth在其最新(xin)7月刊發表💯了山東(dong)大學藍綠發展研(yan)究院李佳碩研究(jiū)員、博士生彭焜、張(zhāng)甯教授和馮奎雙(shuang)教授聯合中科院(yuan)城市環境研究所(suo)汪鵬助理研究員(yuán)、清👨❤️👨華大學關大博(bo)教授、倫敦大學學(xué)院孟靖助理教授(shou)、上海交通大學魏(wei)文棟副教授和🌂華(huá)中科技大學楊晴(qíng)教授等國内外多(duō)家學術機構專家(jiā)學者💛針對不同氣(qi)候目标下稀土資(zī)源供應與風電發(fa)展需求之間矛盾(dun)沖突的最新研究(jiū)工作。
研(yan)究結果指出，綠色(se)風電的快速發展(zhan)将驅動稀土🆚的需(xu)求迅速增長，緻使(shǐ)全球面臨的稀土(tǔ)短缺風險✊日益⭕加(jiā)劇🏃♂️。2021至2050年👣全球風力(lì)累計的稀土需求(qiu)量估計👅爲460-902 Gg (圖1)。不同(tong)地區面臨的稀土(tǔ)危機存在差異，這(zhe)與每個地區的稀(xī)土産量和風電發(fa)展目标有關。由于(yu)新增風電裝機容(rong)量處于全球領導(dǎo)地位，中國的稀土(tu)🔴消耗也是最大的(de)，約占全球消耗的(de)1/3。評估顯示，中國在(zài)2021-2050的累計稀土需求(qiu)量達160-357 Gg。即便作爲全(quan)球最大的稀土🥵生(shēng)産國，中國匹配🍉其(qi)宏偉的風能發展(zhan)藍圖時仍⛱️然面臨(lín)稀土産能的制約(yuē)。經合組織歐洲地(di)區的風❌電發展曆(li)史悠久，風電裝機(ji)容量占全球的20%，因(yin)此是第二大的稀(xi)土消耗地區。經合(he)組織歐洲地區在(zai)2021-2050風能電力的累計(jì)稀土需求👅量達120-140 Gg。由(yóu)于歐洲地區的稀(xi)土産量遠低于中(zhōng)國，該地區正面臨(lín)着全球最嚴重的(de)稀土供應危☎️機。
▲圖(tu)2 2021-2050年10個地區累積的(de)镝(Dy)需求和退役量(liàng)以及镝的儲🥰量分(fen)布
在此背景下，擴(kuò)大稀土生産、材料(liao)循環利用、提高稀(xi)土使用效💰率、以及(jí)風機技術革新都(dōu)能一定程度上緩(huǎn)解稀土資源短缺(quē)問題。目前，稀土資(zī)源被認爲是受保(bǎo)護🈲的戰略性礦産(chan)資源，短期内大幅(fú)度擴大産量難以(yi)實現。因此，稀土的(de)循環利用以及技(jì)術革新能夠在一(yī)定程度上緩解💚長(zhǎng)期的稀土資源短(duan)缺壓力。風力渦輪(lún)機的壽命通常爲(wei)20年，這就意味着2040年(nian)大☎️量稀土将随風(feng)機退役，是可觀的(de)潛在稀土資源。如(ru)：2021-2050年間，镝(Dy)每年的退(tuì)役量将從0.01 Gg逐漸增(zeng)加到1.2-2.1 Gg (圖2)。在“新政🥰策(cè)情境”(New Policies Scenario )情境下，回收(shou)的镝(Dy)可能在2048-2050超過(guò)對其的需求。此外(wài)，增加稀土使用效(xiào)率及技術革新能(néng)降低風力發電對(dui)稀土資源的需求(qiú)，能緩解長期的稀(xi)土危機。
氣候變化(hua)正困擾着整個地(dì)球，需要全球開展(zhǎn)合作迅速應對。稀(xī)土不“稀”，但其資源(yuán)的需求和産量分(fèn)布具有明顯的區(qu)域特性，目前世界(jie)各地區均高度關(guān)注稀土及其它戰(zhàn)略礦産的資源勘(kān)探和生産儲備工(gong)作，即使在不久的(de)将來稀土資源取(qǔ)得明顯的資源增(zeng)儲，但各國對于這(zhè)些不可再生資源(yuán)的生産和✂️貿易傾(qīng)向于采取謹慎保(bao)守的策略。因此，在(zài)綠色能🌈源發展的(de)❄️問題上，應該提倡(chang)國際合作而不是(shi)競争，隻有區域合(hé)作提高🌈技術革新(xīn)才能促進全球風(feng)力發電更加平穩(wen)的發展，共同實💋現(xiàn)全球升溫控制目(mù)标。
風電在世界範(fan)圍内迅速發展有(yǒu)助于穩定氣候變(biàn)🏃🏻化。鑒于風力⭐渦輪(lun)機的性能和效率(lǜ)嚴重依賴稀土㊙️元(yuán)素🌈(主要是钕、镨、镝(di))，稀土資源短缺與(yu)全球風電發展之(zhi)間的沖突日益引(yin)起關注。基于針對(duì)特定地區的動态(tài)物質流分析方法(fǎ)，本文評估了全球(qiú)及十個🎯地區在四(sì)種風電發展情景(jing)下的稀土金屬钕(nü)、镨和镝的供應短(duan)缺風險。研究發現(xiàn)當前稀土産能無(wú)法滿足全球風力(li)電發展的稀土需(xū)求。材料的循環利(li)💜用和提高使用效(xiào)率、擴大生産、以及(ji)技🈲術革新對于緩(huǎn)解長期的稀土資(zi)源短缺是💋有潛力(li)的。但是，現有的全(quán)球稀土供應結構(gou)，加❄️上日益加劇的(de)🌂地緣政治⁉️和環境(jing)制約㊙️因素，可能會(hui)約束風電的快速(sù)發展。因此，在👅可持(chi)續的和可靠的稀(xī)土供應鏈上的全(quán)球合👈作是必要❌和(he)緊迫的。
