有效地(dì)評估和預測稀土(tǔ)資源的可利用程(chéng)度有助于調和稀(xī)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(xian)，有些國家試圖将(jiāng)稀土限制因素納(nà)入到風能發電裝(zhuāng)置的設計和推廣(guǎng)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(jian)💋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(chá)。Cell Press旗艦刊One Earth在其最新(xīn)7月刊發表了山東(dōng)大學藍☔綠🥵發展研(yan)究院李佳碩研究(jiu)員、博士生📱彭焜、張(zhang)甯教授和馮奎雙(shuāng)教授聯合中科院(yuàn)城市環境研究所(suǒ)汪🔞鵬助理研究員(yuan)、清華大學關大博(bó)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(qing)教授等國💞内外多(duo)家學術機構專家(jiā)學者針對不同氣(qì)候目标下稀土資(zī)源供應與風電發(fa)展需求之間矛盾(dùn)沖突的最新研究(jiu)工作。
▲圖1 全球累計(jì)風電裝機容量和(he)稀土資源需求
研(yán)究結果指出，綠色(se)風電的快速發展(zhǎn)将驅動稀土的需(xū)求迅速增長，緻使(shi)全球面臨的稀土(tǔ)短缺風險日益加(jia)劇。2021至2050年全球風力(lì)累計的稀土需求(qiú)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(xi)土産量🌐和風電發(fa)展目标有關。由于(yú)新增風電裝機容(róng)量處于全球領導(dao)地位，中國的稀土(tǔ)👉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(qiú)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(zhǎn)藍圖時仍☂️然面臨(lin)稀土産能的制約(yue)。經合組織歐洲地(di)區的風⭕電發展曆(lì)史悠久，風電裝🛀機(jī)容量占全球的20%，因(yin)此是⛹🏻♀️第二大的稀(xī)土消耗地區🤩。經合(he)組織歐洲地區在(zài)2021-2050風能電力的累計(ji)稀土需求量達120-140 Gg。由(you)🔞于歐洲地區的稀(xi)🏒土産量遠低于中(zhong)國，該地區正面臨(lin)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(liang)以及镝的儲量👅分(fen)布
在此背景下，擴(kuo)大稀土生産、材料(liao)循環利用、提高稀(xī)土🥵使㊙️用效❤️率、以及(ji)風機技術革新都(dou)能一定程度上緩(huan)解♈稀土✨資源短缺(que)問題♌。目前，稀土資(zi)源被認爲是💜受保(bǎo)護的戰略性礦産(chan)資源，短期内大幅(fu)度擴大産🈲量難以(yǐ)實現。因此，稀土的(de)循環⚽利用以及技(ji)術革新能夠在一(yi)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(wèi)🔞20年，這就意味着2040年(nian)大量稀土将👣随風(fēng)機退役，是可觀的(de)潛✔️在稀土資源。如(rú)：2021-2050年間，镝(Dy)每年的退(tui)役😄量将從0.01 Gg逐漸增(zēng)加到1.2-2.1 Gg (圖2)。在“新政策(ce)情境”(New Policies Scenario )情境下，回收(shōu)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(xiao)率及技術革新能(neng)降低風力發電對(duì)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(zhan)合作迅速應對。稀(xi)土不“稀”，但其資源(yuan)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(guan)注稀土及其它戰(zhan)略礦産的資源勘(kan)探和生産儲備✂️工(gōng)作，即使在不久的(de)将來稀土資源取(qu)得明顯的資源增(zēng)儲，但各國對于這(zhe)些不可再生資源(yuan)的生産和貿易傾(qing)向于采取謹慎保(bǎo)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(he)作提高🌈技術革新(xin)才能促進全球風(fēng)力發電更加🥵平穩(wěn)的發展，共同實現(xiàn)全球升溫控制目(mù)标。
風電在世界範(fàn)圍内迅速發展有(yǒu)助于穩定氣候變(biàn)化。鑒于風💛力渦輪(lún)機的性能和效率(lǜ)嚴重依賴稀土元(yuan)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(tai)物質流分析方法(fa)，本文評估了全球(qiú)及十個地區在四(sì)種風電發展情景(jǐng)下的稀土金屬钕(nǚ)、镨和镝的供應短(duǎn)缺風險。研究發現(xian)當前稀土産能無(wu)法滿足全球🏃🏻風力(lì)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(zī)源短缺是有潛力(lì)的。但是，現有🛀🏻的全(quan)球稀土供應結構(gòu)，加⚽上日益加劇的(de)地緣政治㊙️和環境(jing)制約因素，可能會(huì)約束風電的快速(su)發展。因🏃🏻此，在可持(chi)續的和可靠的稀(xi)土🈲供應鏈上的全(quan)球合作是必要👌和(hé)緊迫的。
