2017年12月12日 星期二
中国矿业报订阅

实现能源转型,铜资源够用吗?

2017-11-27 16:54:29 来源:中国矿业报 作者:蔡风华

导读:从传统能源向可再生能源的转型、从燃油汽车向电动汽车的过渡,将进一步刺激铜需求的增长。地球上的铜资源够用吗?我们从铜的历史、现状以及铜在未来所扮演的角色来看一看。

历史角度看铜业

铜的历史悠久,从字面上来说,它甚至有一个以自己命名的时代。铜的历史最早可以追溯到公元前4500年到公元前3500年。早在那时,人类就已经开始使用铜来制作农业、生产工具和简单的武器。随后,有人偶然间将锡和铜混合在一起,发现了一种比铜更加牢固的材料——青铜时代就此诞生。当然,在这种合金材料中,铜依然是主要成分。

几个世纪以来,铜的影响力持续保持强劲。它良好的延展性使其成为古埃及水管的材料,大量应用于供暖和加热系统;它极强的抗腐蚀性被古罗马人用来制作万神庙的屋顶,这也是当代大量建筑物都喜欢用铜作为屋顶的主要原因;它优异的导电性(仅次于银)使其成为电气布线系统中的首选导体以及发电设备的关键材料,同时也为太阳能加热、大规模海水淡化设施和电动机创新设备提供支持。

能源转型阶段的铜机遇

在当前这个飞速变化的时代,我们正面临从传统的以化石燃料为主导的能源结构向新型的可再生能源转型过渡,这在很大程度上影响了铜的需求量和使用量。从根本上来说,未来将会需要越来越多的铜。

新能源发电技术,尤其是风能、海洋能和太阳能装置——都是铜材需求十分密集的行业。1兆瓦海上风能装置大约需要6吨铜;一个光伏发电厂每兆瓦就需要4吨铜,明显高于燃油发电厂的1.1吨/兆瓦和核能发电厂的0.7吨/兆瓦。同时,能源系统的转变也需要加大在输配电基础设施建设上的投资,这又进一步增加了铜的用量,比如在输电网、变压器、电力电子设备以及跨境输电线路的应用等都需要大量铜材。在接下来的几十年,铜将在各种新能源领域被广泛使用。举例来说,一辆典型的普通电动汽车含铜量为50~60千克,而传统的以内燃发动机驱动的汽车的含铜量大约在20千克左右。

在能源的转型过渡期,能源的使用效率也将影响着铜的用量。随着热泵和工业电热设备的增加,零能耗建筑,建筑自动化系统,需求响应控制系统,储能解决方案等相关项目的推进,铜的需求将进一步增长。结合所有这些设备设施,预计到2050年,欧盟新增的铜需求量累计将在2000万吨上下。然而这一数量并不是绝对的,而是互相关联的,分摊在35年的时间里,就意味着每年的铜需求量与当前的需求水平相比增加14%左右。

当前铜储备及未来可用量

可用铜的总量是基于储备量和资源量这两个概念来统计的。储备量是指已被发现、评估,并具有利润价值的这一部分,当前的铜储备量大约是7.2亿吨。铜矿资源的数量更加巨大,不仅包括已经发掘的资源储备,还有一部分尚待地质勘查进一步发现的矿藏,预计这部分总量将超过50亿吨。除此之外,当前和未来的资源开发机会将会增加铜的储备量和资源量。比如未被计算在内的深海结核矿以及大量海洋多金属硫化物。换句话说,我们将有大量的铜矿资源来填补能源过渡阶段带来的这部分铜需求增量。然而,以上这些数值仍然不够全面,铜作为金属本身的一大重要财富——100%可回收性,将在能源过渡阶段发挥巨大作用。

我们都知道金属可以被回收再利用,但是铜金属和其他金属相比最大的一张王牌是,它是少数可以100%重复循环利用的金属。而且,再次加工生产之后的铜在质量和性能表现上没有任何损失和影响。

在铜的回收加工过程中,其能源效率也非常之高,比原始开采加工的能耗低了80%~90%。在过去的几十年里,欧盟国家中约有一半的铜都是回收再生产的,且这一比例还在继续增加。据估计,1900年后生产的5.5亿吨铜中,有2/3仍在使用。这些数量庞大的含铜产品以各种各样的形式存在于终端用途中,相当于20年的铜矿产量。

铜不是钴或是铟

钴、铟、钽、铌、稀土和其他27种金属元素被欧盟委员会评定为重要的稀缺原材料,它们是高科技、绿色及军事防御应用中至关重要的元素,其供应受政治和经济因素的驱动非常之大。在应用领域,这些材料的供应市场和终端使用路径在过去的几十年里经历了巨大的变化。这些变化深刻影响着它们的价格,也因此增加了未来先进技术对这些材料的依赖和关注。

而铜不是这样具有决定性作用的金属,而且从它的资源总量和可回收性来看,铜也不太可能成为这类金属。作为一种成熟的原材料商品,它在伦敦和其他各大金属交易所交易,其价格由相应的市场机制决定。此外,铜的储备分布于世界各个不同的国家和地区,因此不是某一个国家或者经济体就能决定它的数量乃至价格的。而许多稀有金属限定在某一个特定的国家或地区,这就很容易导致价格波动,引发供应安全方面的问题。

尽管能源的使用面临转型升级,铜的需求量持续上升,但地球上总体的铜资源量以及铜100%可回收的特性,已经很清晰地表明了不管是现阶段还是不远的未来,它的数量都十分充足。当然,每种金属都面临挑战,铜作为商品已经有非常稳固的价值产业链和回收产业链。它具有很好的可持续性,并随着技术的进步不断改进。它是循环经济的驱动力,在经济层面,铜固有的价值是循环利用的内驱力;而在循环利用层面,铜作为载体金属(比如贵金属的载体),又反过来保证了其更高的回收价值。能源过渡计划中的铜到底够用吗?答案已经不言而喻。□(作者单位:国际铜业协会)

矿业报官方微博

返回新闻