IEF 铜矿开采和车辆电气化 （ 汉 ）

铜矿开采和车辆电气化 AReportbythe国际能源论坛 五月2024 铜矿开采和车辆电气化 AReportbythe国际能源论坛2024年5月 Writtenby 劳伦斯·M·卡特尔斯 康奈尔大学，纽约 传记 在普林斯顿大学对地幔粘度进行博士研究之后，Cathles在肯尼科特铜业公司的Ledgemot实验室，宾夕法尼亚州立大学和雪佛龙油田研究实验室度过了一段时间，然后于1986年 加入康奈尔大学，并于2018年成为名誉教授 。拉里共同指导全球盆地研究网络，是哈佛大学第24届休·埃克斯顿·麦金斯特里纪念讲师（1989年）和滑铁卢大学2008年阿德里安·史密斯讲师。他是经济地质学家协会的2011年杰出讲师和2021年彭罗斯金奖获得者，也是美国科学促进协会的会员。他是康奈尔KAUST计划石油和天然气推力的负责人，也是康奈尔大学大陆研究所所长。他出版了140多种同行评审的出版物和一本书 ：“粘性或地球的地幔”。 亚当·C·西蒙 密歇根大学 传记 亚当是亚瑟·F。密歇根大学地球与环境科学教授，经济地质学家学会会员。他的研究重点是为社会提供铜和其他关键矿物的矿床的地质和地球化学。亚当领导了所有七大洲的研究项目。他与人合著了《矿产资源，经济与环境》教科书，该教科书被认为是初学者和专家的权威来源，以及 《地球材料：多样化星球的组成部分》。他发表了100篇同行评审的研究文章，并因其变革的教育方法而获奖，包括密歇根大学教学创新奖和内华达拉斯维加斯大学的杰出教学教授。他定期向公众和专家讲授能源转型的各个方面，包括TEDx演讲。他是2024年经济地质学家学会杰出讲师。 关于国际能源论坛 国际能源论坛（IEF）是世界上最大的国际能源部长组织，由73包括生产国和消费国。IEF拥有广泛的任务 ，以审查所有能源问题，包括石油和天然气，清洁和可再生能源，可持续性，能源转型和新技术，数据透明度和能源获取。通过论坛及其相关活动，官员、行业高管和其他专家参与了对全球能源安全和可持续性日益重要的对话。 Abstract 电动车辆(EV)比传统内燃机(ICE)车辆需要实质上更多的铜和其它金属。例如,ICE汽车的制造需要24g铜,而EV的制造需要60g铜。许多人表示担心，缺乏关键的矿产资源可能无法实现全球车辆运输车队的完全电气化，而车辆电气化资源需求只是过渡所需资源的一小部分。通过在完整的历史背景下展示需求和矿山生产，我们表明铜资源是可用的，但是到2035年，100％的电动汽车制造需要前所未有的矿山生产率。100%电动汽车的目标不仅需要大量额外的铜用于电池制造，还需要更多的铜用于电网升级以支持充电，而混合动力电动汽车不需要额外的电网容量。根据目前铜矿开采的政策设定，到2035年，不太可能有足够的额外新矿实现100%电动汽车。政策制定者 可能会考虑到2035年将车辆电气化目标从100%电动汽车改为100%混合动力制造。这将允许现有和新铜矿的未来产量用于发展中国家，以赶上发达国家的电气化。电池电动汽车的生命周期排放与混合动力电动汽车相比具有可比性。必须认识到采矿是必不可少的，并大力鼓励勘探和负责任的铜矿开发。 重要性声明 气候政策目前假设过渡到零碳排放所需的材料将是可用的，但这不一定会自动发生。事实证明，即使有足够多的材料来满足人类的所有需求，我们也可能无法以足够快的速度开采材料以满足人类的需求，这一信息难以有效地传递 ，但有效地传递和随后的讨论对于制定现实的能源政策是必要的。我们希望通过在所有相关方法和数据的简明支持下的单一综合图表中呈现未来的铜矿开采需求，将有助于理解和管理未来的材料资源挑战。 Introduction 铜是人类未来最基本的矿物，因为它对发电，分配和存储至关重要。铜的可用性和需求决定了电气化的速度，这是当前气候政策的基础7许多研究已经引起人们的担忧，即铜供应不能满足绿色能源转型和公平的全球发展对铜的需求1-15，但看似普遍的假设仍然存在，即绿色过渡所需的铜将以某种方式可用。即使是车辆电气化的第一步，情况也不需要如此。本文通过预测2018年至2050年的铜供需，并将两者置于铜矿产量的历史背景下，来解决这一问题。讨论集中在一张图中，该图说明了铜矿开采挑战的前所未有的性质以及减少铜需求的方法。为了满足一切照旧的趋势，未来30年必须开采的铜比历史上迄今开采的铜多115%。要使全球车队电气化，需要投入生产的新矿比其他方式多55％。另一方面，混合动力电动汽车的制造将需要微不足道的额外铜矿开采。该图总结了以前从未做过的需求和供应预测，我们讨论了铜的各个方面。 没有太多的讨论的探索。然而，我们的主要目的是向对上游资源问题不太熟悉的更广泛的公众传达铜矿开采挑战的规模。为此，讨论是简短的，非技术性的，并且集中在单个金属，图表和问题（车辆电气化）上。所有相关方法和数据在补充材料中简要提供。我们希望这将促进讨论和制定替代政策，以确保发展中国家能够赶上发达国家，同时全球倡议随着绿色能源转型而推进。 图1.（A）历史和预测的开采铜产量（橙色和蓝绿色曲线）。深蓝色曲线和绿色曲线显示了包括回收和等于铜供应的炼油厂产量。绿色曲线假设回收率等于2018年的回收率。深蓝色实线曲线假设回收率沿着过去20年到 2050年的趋势增加，然后是恒定的。Q日期indicatesthetonitsofcoppermineduptoaparticulardateandequalstheareaunderthetealcurveuptothatdate.Thecopperproductionrates(mineorrefinery)arealsoshown.QtAtbottomrightistheestimatedtotalminablecopperresource.(B)Curvesshowingthe铜矿productionrequiredto:(1)Meetbusiness-as-usual(non-energytransitionpurposes)demand5（实心深蓝色基线）。 （2）满足BasU需求，并将全球车队转换为混合动力电动汽车（深蓝色基线上方的黄色混合动力线）。 （3）满足BasU需求并将全球车队转换为电池电动汽车（蓝绿色EV曲线）并升级电力和传输（浅蓝色EV 电网）。（4）提供过渡到净零CO所需的铜2到2050年排放（风能和太阳能而不是化石燃料）（绿线） o（在SM4标签1和5中计算和绘制的面板曲线。） 铜矿开采和精炼 采矿和精炼 图1A显示了历史矿山生产10并使用SM1中描述的方法预测未来的矿山生产（蓝绿色曲线）。这些方法假设当前开采的铜资源是有限的，并且资源的性质或勘探和开采的方法在未来30年（预测期）都没有显着变化。 方法与M.哈伯特国王成功地用来预测美国的30年S.石油生产直到定向钻井和水力压裂等技术使得从页岩生产天然气和原油成为可能，并扩大了碳氢化合物资源。由于技术可能会发生变化，因此蓝绿色曲线应被视为可以检测到偏离的预期参考。它预测，2086年矿山产量将达到48.7Mtpy的峰值，然后下降。这是一条轨迹，与通过非常不同的方法推导出的轨迹非常相似（评估有利地理区域的铜矿开采率）。17. 深蓝色和绿色曲线是炼油厂产量（铜供应）的两个预测，通过预测炼油厂与矿山产量之比（SM1）的历史趋势来计算。炼油厂产量大于矿山产量，因为铜回收是额外的炼油厂投入。黑色虚线表示位于2018年至2050年之间的炼油厂和矿山产量曲线的部分。这些曲线确定了铜矿产量和铜供应（炼油厂产量），如果世界自1900年以来一直在发展的话。这些趋势不包括绿色能源转型的铜需求，我们将其称为一切照旧趋势或基线曲线。他们显示，在32年（2018年至2050年）中，矿山产量和炼油厂产量几乎呈线性增长，这扩展了最近的趋势。它们对定义完整矿井产出曲线的数据的不确定性不敏感（见图SM1.2）。 SM2显示，全球制造ICE车辆的铜需求总和，全球电网改善的历史趋势以及与绿色能源转型无关的其他铜需求增长几乎与预计的炼油厂产量一致（见图SM2.4）。这两个预测不需要相等。它们相等的事实增加了对两者的信心，意味着采矿基线是有效的需求基线（在SM1中添加了讨论）。因此,图1B中的深蓝色基线曲线可以被认为等于图1A中所示的商业照常开采的铜需求。支持绿色过渡的连续步骤所需的铜矿生产显示在此照常开采需求基线之上。例如，黄色和深蓝色线之间的差距表明全球制造混合动力汽车而不是ICE汽车所需的额外矿山生产。蓝绿色曲线和深蓝色曲线之间的间隙表明，到2035年，100％EV制造所需的额外产量。浅蓝色EV+电网曲线表明为电动汽车车队充电的电网改进所需的额外铜产量。到2050年的绿色净零曲线表明，到2050年，用可再生能源取代所有化石燃料能源所需的额外铜开采率非常高。 新矿满足未来需求 从这些曲线可以推导出必须打开新矿以支持图1B所示的铜矿生产的速率。假设2018年运营的矿山在2050年之前继续以相同的速度生产，新矿山必须提供由曲线之间的面积和2018年生产的虚线深蓝色水平延伸表示的铜质量 。表1的第一列列出了这些质量。第二栏列出了2050年供应添加的铜所需的矿山产量。由于采矿需求呈线性增长 ，2050年所需的采矿率是2018年至2050年32年间平均采矿率的两倍。例如，满足照常业务需求所需的260Mt开采铜需要32年的平均矿山产量为8.13Mtpy，因此新矿山的产量（i。Procedres.，矿山在2018年后投入运营）2050年为16.3Mtpy。下一列列出了2050年必须投入运营的新矿山数量，生产率为0.472Mtpy（目前运营的前10个矿山的平均产量），最后一列显示了必须发现，允许和投入的此类矿山数量。 operationeachyearbetween2018and2050.Newcoppersupplywillcomemostfromlargeminesbecausetheyaretheonesthatcountintermsoftotalproduction9。表1显示，为了保持基线并支持绿色过渡，在未来32年内，必须以每年1.1至6个地雷的速度将35至194个大型新地雷投入生产。 表1.在2018年至2050年之间开采了额外的铜（相对于2018年），并且在此期间每年必须投入运营以满足电气化需求的矿山数量（见SM4选项卡5）。 Mt在2018线以上开采 2050年Mtpy的新矿山产量 2050年新矿山*每年新矿* 基线 260 16.3 35 1.1 Hybrid 275 17.2 37 1.2 EV+grid 404 25.2 54 1.7 净零 1460† 91.3 194 6.0 *假设净零需要额外开采1200公吨(高于基线)铜13,14。矿山*表示新矿山的数量，生产率为0.472Mtpy ，即今天生产的前10个矿山的平均生产率（SM3.2）。 为实现电动汽车制造目标而偏离基线将是前所未有的 图1显示，到2035年实现100％电动汽车制造的目标将需要前所未有的偏离铜矿开采基准。从历史上看，在大约15年的时间里，矿山生产的远行幅度约为1Mtpy（最近的时间较少，见图1A）。实际铜产量非常接近基线 ，因为强大的经济激励措施可以纠正偏离。如果铜产量相对于需求太少，铜价会上涨，并鼓励增加产量。如果相对于需求生产过多的铜，价格将下跌，矿山将关闭或停止运营。价格/生产反馈意味着很难偏离基线(见SM1)。图1B显示，与EV制造相关的基线偏离将是我们之前经历的五倍（5Mtpy持续30年）的两倍。经回收利用后，这次采矿游览相当于2035年8.1Mtpy和2040年9.6Mtpy的需求缺口。预测供需缺口9Mtpy。5到2035年，与此处报告的数据非常吻合。 Discussion 图1中最明显和最重要的特征是它预测2018年至2050年间所需铜矿开采量将大幅增加。在这32年的时间里， 世界需要开采的铜将比2018年人类历史上开采的铜多115%(905比757公吨)。