綠色能源(yuan)的發展是應對(dui)全球氣候變化(huà)、減少化石❓燃🛀料(liào)的依賴的重要(yào)舉措。風能是一(yi)種清潔低碳的(de)🛀可再生能⛷️源，但(dan)具有較高的成(cheng)本效益，目前已(yǐ)經受到世界各(gè)國的廣泛關😍注(zhu)。國際能源署🐉評(píng)估顯示，在現有(yǒu)能源與氣候相(xiàng)♊關政策下，全球(qiu)風電累計裝機(ji)😍容量将在2050年達(dá)到2870 GW, 相當于2018年的(de)五倍。到2050年，中國(guó)風電🤟在全國電(diàn)力供應中的比(bǐ)例将提高到20%，而(ér)美國♻️将提高到(dào)35%。除此之外，其他(tā)非洲和南美的(de)🈲國家也緻力于(yu)推動風電的大(dà)規模使用。風力(li)發電裝置的核(he)心部🐪件是風力(lì)🤞渦輪機，它的性(xing)能和效率嚴重(zhòng)依賴于稀土元(yuán)素，尤其是钕、镨(pu)、镝的使用。這些(xie)稀土💜元素産能(neng)⛱️有限，來源單一(yī)（超過80%來自🥰中國(guó)），全球供應鏈十(shí)分脆弱。因此，全(quán)球稀土資源短(duan)缺與😄全球風電(diàn)發展之間的沖(chòng)突可♋能日益嚴(yan)重。
有效地評估(gū)和預測稀土資(zi)源的可利用程(chéng)度有助♊于調和(hé)稀土資源供應(yīng)與風電需求日(rì)益增長之間的(de)矛盾。比如，考慮(lǜ)到未來🙇🏻稀土資(zi)源的短缺風險(xiǎn)，有些國家🈲試圖(tú)将稀土限制因(yin)素納入到風能(néng)發電裝置的設(she)計和推廣中。現(xian)有研究重點放(fàng)在了全球整♋體(ti)的稀土資源系(xì)統和風電行業(yè)之間👅的沖突上(shàng)，而缺乏針對每(měi)‼️個地區的風電(diàn)藍圖開展稀土(tu)供應風險調查(cha)。Cell Press旗🐕艦刊One Earth在其最(zui)新7月刊發表🌈了(le)山東大學藍綠(lü)發展研究院李(lǐ)佳碩研究員、博(bó)士生彭焜、張甯(níng)教😄授和馮奎雙(shuang)教授聯合中科(kē)院城市環境研(yan)究所汪🐆鵬助理(lǐ)研究員、清🌈華大(dà)學關大博教授(shòu)、倫敦大學學✊院(yuan)孟靖助理教授(shòu)、上海交通🔞大學(xué)魏文棟副教授(shòu)和華中科技大(dà)學楊晴教授等(děng)國内外多家學(xué)術機構專家學(xue)者針對不同氣(qì)候目标下稀土(tǔ)資源供應與風(fēng)電發展需求之(zhī)間矛盾沖突的(de)最新研究工作(zuò)。
▲圖1 全球累計風(feng)電裝機容量和(he)稀土資源需求(qiú)
▲圖(tú)2 2021-2050年10個地區累積(ji)的镝(Dy)需求和退(tuì)役量以及镝的(de)儲量分布
在此(ci)背景下，擴大稀(xi)土生産、材料循(xún)環利用、提高稀(xī)⭐土㊙️使用效🛀率⛱️、以(yi)及風機技術革(gé)新都能一定程(cheng)度上緩解稀土(tǔ)❤️資源🎯短缺問題(tí)。目前，稀土資源(yuan)被認爲是受保(bǎo)護的戰略性礦(kuang)産資源，短期内(nèi)大幅度擴大産(chǎn)量難以實現。因(yin)此，稀土的循環(huán)利用以及㊙️技術(shù)革新能夠在一(yi)定程度上緩解(jiě)長期的稀土資(zī)源短缺壓力。風(feng)力渦輪✂️機的壽(shòu)命通常爲20年，這(zhè)就意味着2040年大(dà)❓量稀土将随風(fēng)機退役，是可觀(guan)的潛在稀土資(zi)源。如📐：2021-2050年間，镝(Dy)每(měi)年的退役量将(jiāng)從0.01 Gg逐漸增加到(dao)1.2-2.1 Gg (圖2)。在“新政策情(qing)境”(New Policies Scenario )情境下，回收(shōu)的镝(Dy)可能在2048-2050超(chāo)過對其的⭕需求(qiú)。此外，增加稀土(tǔ)使用效率及技(jì)術革新能降低(dī)風力發電對稀(xī)土🐕資源的需求(qiu)，能緩解長期的(de)稀土危機。
風電在世界(jiè)範圍内迅速發(fā)展有助于穩定(dìng)氣候變化㊙️。鑒于(yú)風力🔆渦輪機的(de)性能和效率嚴(yan)重依賴稀土元(yuan)素🐅(主要是钕、镨(pǔ)、镝)，稀土資源短(duǎn)缺與全球風電(diàn)發展之間的沖(chong)突✊日益引起關(guān)注。基于針對特(tè)定地區♋的動态(tai)物質流分析方(fāng)法，本文評估了(le)全球及十個地(di)區在四種💃🏻風電(dian)發展情景下的(de)稀土金屬钕、镨(pǔ)和镝的供應短(duǎn)缺♊風險。研究發(fa)現當前稀土産(chǎn)能無法滿足全(quán)球風力電發展(zhǎn)的稀土需求。材(cai)料的循環利✔️用(yòng)㊙️和提高使用效(xiào)率、擴大生産、以(yǐ)及技👌術革新對(dui)于🤩緩解長期的(de)稀土資源短缺(quē)是有潛力的。但(dan)是☎️，現有💛的全球(qiú)稀土供應結構(gòu)，加上日益加劇(ju)的地緣政治和(hé)環境制約因素(su)，可能會約束風(feng)電的快速發展(zhan)。因🔞此，在可持續(xù)的和可靠的🏃♀️稀(xī)土供應鏈上的(de)全球合作是必(bi)要和緊迫的。
