2021-05-20 | 作者:IEA/CSRone:Amy Lin

IEA報告: 礦物稀土成為乾淨能源競逐新關鍵

在2021年5月7日,倫敦金屬交易所銅盤中價格創下每噸10,200美元的歷史新高。而且不只是銅價格而已,普氏62%鐵礦石的價格指數也達到10年來高點。

專家分析,造成這波礦物原料價格漲價主因,固然與新冠疫情、供應斷鏈密切相關。然而,近年來全球綠色能源轉型風潮正夯,其所帶動的電動汽車、電網、風力渦輪機和其他乾淨能源技術,也是促使礦物與稀土需求大增的重要原因。

可以預見的是,礦物與稀土是未來20年之間乾淨能源競逐賽中的新聖杯。礦物與稀土的開採與供應,既是國家安全的焦點,同時也會成為企業風險評估的關鍵項目。

IEA最新旗艦報告:21世紀能源安全端賴礦物與稀土

幾乎於此同時,國際非政府組織「國際能源署」(IEA)於5月公布一份特別報告《關鍵礦物對潔淨能源轉型的重要性》(The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions)。迄今為止,這是對於乾淨能源與礦物原料所做過的最全面之分析,也是IEA《世界能源展望》(World Energy Outlook)旗艦報告的一部分。

在這份長達287頁的報告中,IEA檢視不同的情境、不同能源產業,對於銅、鋰、鎳、錳、鈷、石墨、鉻、鉬、鋅、矽、稀土(編者按:稀土並非土,而是17種化學元素總稱)等礦物之需求預估。

該分析報告指出,21世紀的能源安全樣貌將迥異於往昔。各國政府必須明確說明其將會如何實現氣候承諾,同時透過合作,以達成降低礦物資源的價格波動、供應中斷等風險。

關鍵一、乾淨能源對礦物的需求是傳統能源的6至9倍

報告指出,乾淨能源所提供的動力系統(例如:太陽能電廠、風力發電廠、電動汽車廠),較諸傳統石化燃煤能源動力系統,將會需要更多的礦物原料或稀土。其中,電動汽車所需要的礦物種類與量是傳統汽車的6倍。而陸上風力發電廠所需要的礦物資源,則是燃氣發電廠的9倍。而自2010年以來,隨著再生能源投資比重的不斷攀升,一個新的發電設備所需的平均礦物數量增加了50%。

關鍵二、不同乾淨能源需要不同的礦物或稀土

由乾潔能源技術提供動力的能源系統所需要的礦物,與由傳統石化能源電力系統所需要的礦物,兩者有甚大差異。例如:電動車需要大量的銅(Copper)和鎳(Nickel),以及鋰(Lithium)、錳(Manganese)、鈷(Cobalt)、石墨 (Graphite)等,而傳統汽車製造則需要的是銅和錳;兩者之間差異甚大。

再者,以陸域風電和離岸風電產業,會需要大量銅與鋅(Zinc),離岸風電則另外需要稀土(Rare Earth)元素。而太陽能發電,則對銅和矽(Silicon)需求量較大。這些都迥異於傳統能源產業對礦物的需求。

(乾淨能源技術對關鍵礦物的需求,其種類不同於傳統能源/圖片來源:IEA

該報告同時指出,隨著全球邁向乾淨能源轉型,能源產業將會成為消耗最多礦物的產業。

關鍵三、2040年礦物需求量將大幅成長

這份報告同時也以「2010年」為基準,推衍出「2020年」、「依據各國政府宣布之淨零政策截至2040年」、「依據IEA所設定的永續目標截至2040年」等3種情境,預估全球礦物需求量的增長情況。

結果發現,以鋰需求而言,2020年需求量已較2010年增加超過20%;若依各國政府的淨零政策來看,2040年鋰需求將會增加將近80%;若依IEA所設定的永續目標來看,2040年鋰需求將會增加超過90%。相同的3種情境,鈷的需求增長則為: 接近20%、40%、70%。而鎳需求增加長率則為: 接近10%(2020年)、接近40%(政府淨零政策宣示截至2040年)、60%(IEA永續目標截至2040年)。

(IEA推算不同情境下不同礦物需求量,可能增加比率一覽表/圖片來源: IEA

  1. STEPS = Stated Policies Scenario(各國政府所宣示的淨零政策之情境)
  2. SDS = Sustainable Development Scenario(IEA根據《巴黎協議》所設定的永續目標之情境)

關鍵四、乾淨能源對礦物需求量至少增長4倍

IEA數據指出,整體而言,為達成氣候目標到2040年,乾淨能源技術對礦物的需求量至少增長4倍。而其中與電動汽車相關的礦物,其需求量增長得特別快速。若以2020年需求量為基數,鋰、石墨、鈷、鎳、稀土的需求成長量,則分別為:42倍、25倍、21倍、19倍、7倍。

(IEA推算不同情境下,對礦物需求量激增一覽表/圖片來源:IEA

關鍵五、礦物供給與投資面臨的5大變數

該報告亦指出,當今全球尚未對乾淨能源所需要的礦物之供給與投資,進行規畫,因而增高了未來的成本與風險。

(相較於傳統能源產業的石油和煤礦,乾淨能源的礦物與稀土更為集中在少數國家境內/圖片來源:IEA

總括來說,下列因素將讓能源安全的未來充滿變數:

一、特定礦源集中在少數國家境內

全球礦物生產集中在少數國家境內。例如,鋰、鈷與稀土其3/4礦源與產量,集中在全球3個國家境內。其中,單就2019年,剛果的鈷就占全球產量的70%,中國的稀土也占全球產量的60%。

不僅生產如此,礦物冶煉技術也掌握在少數國家手中。例如,全球35%的鎳冶煉、50%至70%的鋰冶煉和鈷冶煉、甚至將近90%的稀土冶煉,都得仰賴中國。

二﹑礦物開採費時甚久

根據IEA的分析,從發現到首次生產、採礦的所有流程平均需要16年以上。這麼長的交貨期,會帶出有關供應商提高產量的能力或資金的問題。

三、礦物品質降低

地球資源有限,不僅是數量下降而已,還有質量也同樣在下降。以智利為例,15年來其銅礦的等級下降了30%。造成從較低等級的礦石中,想提煉出相同數量的金屬,需要更多的礦土、能源。如此不僅成本增高,更會惡化溫室氣體排放和廢物量。

四、對環境和社會影響之審查日益嚴格

礦產資源的生產和加工,目前已經造成各種各樣的環境和社會問題,如果管理不善,對當地社區會造成危害和供應中斷。有越來越多消費者和投資人呼籲公司採購永續且當責生產的礦物。

五、開採礦物會增加氣候曝險

礦物開採會增加氣候曝險。例如:銅和鋰的開採特別需要用水;然而今日鋰和銅有50%以上的產量,是集中在水資源窘迫的國家境內。包括:澳大利亞、中國和非洲,都正在遭受極端高溫或洪水的侵襲。礦物開採對氣候變遷,將造成更大的風險與傷害。同時,對供應鏈的可靠性和永續性,都是嚴峻挑戰。

面對這些變數,IEA指出,積極發展新興能源科技是最佳出路。例如,過去10年之間,太陽能電池研發成果,可減少使用40-50%的銀和矽,導致太陽能發電產業有了驚人的成長。以及,IEA也呼籲各界積極礦物回收利用(recycling),並強化供應鏈的韌性(resilience)和永續性(sustainability)。

關鍵六、IEA提供決策者的6項建議

有鑑於乾淨能源政策權責歸屬於政府與企業,IEA乃針對決策者提出6項建議:

建議一、宜確保足夠的礦物投資以及多元化的來源

決策者若能針對能源轉型和關鍵乾淨能源的成長軌跡技術,做出明確且強烈的宣示,對於新資源的供應與投資將具有即時且關鍵性的作用。

建議二、全面推動礦物價值鏈的創新技術

擴大礦物與稀土生產與需求兩端的創新技術與研發,力求提高礦物的使用效率、尋找替代材料、以及開發新材料資源,為自然環境和能源安全帶來實質效益。

建議三、擴大礦物回收規模

在即將到來的廢棄物大量湧現之前,政府和企業可預先做好轉型的準備。透過鼓勵廢棄物回收以延長產品的使用壽命,並提供高效率的廢棄物回收和分類機制。以及針對回收科技,鼓勵提供研發基金。

建議四、增強礦物供應鏈韌性以及市場透明度

決策者可研擬系列措施,以改善不同礦物種類之供應鏈韌性,以及市場透明度。其方式包括:常規性市場評估與壓力測試,以及特定情境下的自願性戰略庫存。

建議五、納入更高的ESG標準

決策者可努力針對更高的ESG(環境、社會、治理)標準,設定激勵因素,以有效地且負責任地提高礦物開採之質量,與降低採購成本。如果乾淨能源的行業參與者具有更高的ESG標準,將可激發更多供應商、創造更多元的市場。

建議六、加強供應與採購之間的國際合作

決策者應該針對供應與採購之間的對話、決策做協調。包括善用類似IEA組織或者是其他倡議,這些組織的現有下列行動,將有助於快速整合國際運作框架。

(1)提供可靠和透明的數據;
(2)定期評估對供應鏈與對全球之潛在影響;
(3)於礦物永續性與負責任的開發範疇,提供充足的知識傳播與能力建置;
(4)提升環境和社會作為之標準,以確保公平競爭場域。

 

核稿:倪上筑

 

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參考資料:The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions – World Energy Outlook Special Report
IEA report looks at critical minerals in clean energy transitions
圖片來源:Wolfgang Hasselmann


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