Цепочка поставок электромобилей
Цепочка поставок электромобилей включает в себя добычу и переработку сырья, а также производственные процессы, в ходе которых производятся аккумуляторы и другие компоненты для электромобилей .
Батареи
[ редактировать ]
Аккумулятор электромобиля составляет 30–40% стоимости автомобиля. [1] Спрос на его компоненты быстро растет из-за роста рынка электромобилей, а также аккумуляторных электростанций . Во многом это обусловлено продолжающимся переходом на возобновляемые источники энергии .
В типе Li-NMC используются важные минералы: литий , кобальт , никель и марганец . Это накладывает ограничения на широкомасштабное внедрение этого типа. [2] Эти три элемента сконцентрированы всего в 12 странах, причем Австралия — единственная страна, в которой есть все три. [3]
Литий -железо-фосфатная батарея (LFP), ставшая ведущей технологией в Китае, более экологична. Натрий -ионный аккумулятор (Na-ion) полностью исключает потребность в критически важных минералах. [4]
| Ли-НМК | ЛФП | Натрий-ионный | |
|---|---|---|---|
| доля мирового рынка BEV | 59% [5] : 85 | 41% [5] | <1% (высокий потенциал) [6] |
| литий | Х | Х | - |
| марганец | Х | - | - |
| никель | Х | - | - |
| кобальт | Х | - | - |
Обеспечение безопасности цепочки поставок этих материалов является важной проблемой мировой экономики. [7] Подсчитано, что переработка аккумуляторов может обеспечить до 60% рыночного спроса на три важнейших элемента. [2] Переработка и развитие аккумуляторных технологий являются предлагаемыми стратегиями снижения спроса на сырье. Переработка литий-ионных аккумуляторов, в частности, снижает потребление энергии. [8] Проблемы с цепочкой поставок могут создать узкие места, увеличить стоимость электромобилей и замедлить их внедрение. [1] [9] Страны создали стимулы для внутреннего роста рынка, чтобы еще больше закрепить свою долю в цепочке поставок. [2]
Месторождения важнейших полезных ископаемых сосредоточены в небольшом числе стран, в основном на Глобальном Юге . Добыча этих месторождений представляет опасность для близлежащих населенных пунктов из-за слабого регулирования, коррупции и ухудшения состояния окружающей среды . Добыча полезных ископаемых влияет на качество продуктов питания и воды, от которых зависят местные сообщества, и металлы попадают в их тела. Шахтеры также сталкиваются с низкой зарплатой, опасными условиями труда и жестоким обращением. [10] [11] Электромобилям требуется больше этих важнейших минералов, чем большинству автомобилей, что усиливает эти эффекты. Эти сообщества сталкиваются с нарушениями прав человека , проблемами экологической справедливости , проблемами детского труда и потенциальным наследием загрязнения в результате горнодобывающей деятельности, которое передается поколениям. Проблемы экологической справедливости, возникающие в цепочке поставок, затрагивают весь земной шар из-за разрушения атмосферы побочными продуктами загрязнения. В производстве аккумуляторной техники в основном доминирует Китай. Однако сжигание меньшего количества нефтепродуктов в транспортных средствах может снизить воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду , поскольку по состоянию на 2023 г. [update], большая часть нефти используется в транспортных средствах. [12]
Цепочка поставок аккумуляторов включает в себя:
Деятельность по разведке и добыче включает добычу необходимого сырья, в том числе таких важных материалов, как кобальт, литий, никель, марганец и графит, а также других необходимых минералов, таких как медь . [3] [13]
Деятельность Midstream включает переработку и плавку минеральных руд с термической или химической обработкой для получения материалов высокой чистоты, необходимых для аккумуляторов, [3] [1] а также производство катодов и анодов для аккумуляторных элементов. [13] Снижение воздействия нефтепереработки на окружающую среду может быть достигнуто за счет обезуглероженного производства электроэнергии, автоматизированного управления технологическими процессами, очистки выхлопных газов и переработки использованных электролитов. [14]
Перерабатывающая деятельность включает производство аккумуляторов и готовых товаров для потребителя. [3] Производство литиевых батарей в Китае имеет почти в три раза больше выбросов, чем в США, поскольку производство электроэнергии в Китае в большей степени зависит от угля. [2]
Мероприятия по завершению срока службы включают переработку или восстановление материалов, когда это возможно. [3]
Утилизация отработанных ЛИА без переработки может нанести ущерб окружающей среде. [2] Переработка литий-ионных батарей снижает потребление энергии, снижает выбросы парниковых газов и приводит к экономии природных ресурсов на 51,3% по сравнению с их выбрасыванием на свалку. [8] Переработка потенциально может снизить общие выбросы энергии при производстве аккумуляторов, поскольку индустрия переработки LIB растет. [2] Если не перерабатывать кобальт, утилизация отходов добычи кобальта включает несульфидные хвосты, что оказывает влияние на землепользование. [15] Даже в процессе переработки выбросы CO2 по-прежнему производятся, продолжая оказывать воздействие на окружающую среду независимо от того, как утилизируются ЛИА. [2]
Переработка минералов, используемых в батареях, ограничена, но ожидается, что она увеличится в 2030-х годах, когда будет больше отработанных батарей. Увеличение переработки отходов принесет значительные социальные и экологические выгоды. [16]
Роли стран в цепочке поставок
[ редактировать ]Китай доминирует в отрасли электромобилей, на его долю приходится три четверти мирового производства литий-ионных аккумуляторов. Большая часть переработки лития, кобальта и графита происходит в Китае. В Японии и Корее осуществляется значительная деятельность по производству ячеек среднего звена и последующей цепочке поставок. Европа и США занимают относительно небольшую долю в цепочке поставок. [1]
В 2021 году в Китае было продано 3,3 миллиона электромобилей, что на 400% больше, чем в 2019 году, и превышает мировые продажи в 2020 году. [1]
Деятельность по добыче полезных ископаемых (добыча и переработка) в основном осуществляется в странах с экстрактивистской экономикой, таких как Австралия , [ нужна цитата для проверки ] Чили и Демократическая Республика Конго . [1] [17]
Другие компоненты
[ редактировать ]У электромобилей меньше деталей, чем у ДВС. В среднем двигатель электромобиля имеет около 20 движущихся частей, а сопоставимый ДВС — 200 и более. [9]
Некоторые двигатели электромобилей представляют собой двигатели с постоянными магнитами , для работы которых требуются редкоземельные элементы , такие как неодим и диспрозий . В производстве этих материалов также доминирует Китай, что создает экологические проблемы. Альтернативным двигателем является асинхронный двигатель переменного тока , в котором не используются эти минералы, но требуется дополнительная медь . [9]
Эти компоненты также способствуют решению проблем экологической справедливости, вызванных добычей кобальта и других минеральных ресурсов, так же, как это делают батареи. Радиоактивная пыль и сточные воды шахт, образующихся при добыче этих ресурсов, оказывают негативное воздействие на окружающую среду. [14] Другой аспект трубопровода — рафинирование металлов — способствует воздействию на окружающую среду за счет производства электролитов, потребления электроэнергии и использованных катодов. [14] Использованные катоды усиливают токсичность морских экосистем за счет выщелачивания тяжелых металлов в процессе плавки. [18] Результатом присутствия кобальта в почве является его накопление в растениях и их плодах. Высокие количества кобальта накапливаются в остальной части пищевой цепи, достигая наземных и воздушных животных. Последствия избытка кобальта включают снижение прибавки в весе животных и более высокую смертность при рождении. [19]
Электромобилям требуется больше полупроводников, чем двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Тайвань является крупнейшим в мире производителем полупроводников. [9]
Фон
[ редактировать ]Международные обязательства, отраженные в Парижском соглашении, привели к усилиям по переходу на возобновляемые источники энергии в качестве стратегии смягчения последствий изменения климата . Зеленый капитализм и подходы устойчивого развития определили политику во многих странах Глобального Севера , что привело к быстрому росту индустрии электромобилей и, как следствие, к спросу на сырье. [17] Основные прогнозы относительно распространения электромобилей предполагают, что в будущем автомобилей будет больше. [20]
Проблемы экологической справедливости
[ редактировать ]Риски цепочки поставок включают проблемы устойчивого развития, [21] политическая нестабильность и коррупция в странах с месторождениями полезных ископаемых, [22] и проблемы прав человека или экологической справедливости . [23] [3] Поставки критически важных полезных ископаемых сосредоточены в нескольких странах: например, Демократическая Республика Конго произвела 74% мирового кобальта в 2022 году. [24] Экстремальные погодные явления, геополитические проблемы, регулирование международной торговли, объединение компаний цепочки поставок в несколько крупных корпораций и быстро меняющиеся технологии — все это создает дополнительные проблемы для построения устойчивой цепочки поставок. [3] Добыча полезных ископаемых на Глобальном Юге для производства аккумуляторов и транспортных средств, потребляемых на Глобальном Севере, может повторять исторические модели несправедливости и колониализма. [25]
Однако электромобили более безопасны для окружающей среды, чем автомобили, работающие на ископаемом топливе. [26] [27] Цепочка поставок автомобилей, работающих на ископаемом топливе, в основном состоит из нефти (для типичного автомобиля требуется около 17 тонн бензина). [28] ), и может быть сложным и неясным. [29] Сжигание меньшего количества нефтепродуктов в транспортных средствах, таких как двухколесные транспортные средства [30] может снизить воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду , поскольку по состоянию на 2023 г. [update], большая часть нефти используется в транспортных средствах. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Глобальные цепочки поставок аккумуляторов для электромобилей . Международное энергетическое агентство . 2022.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Высокая концентрация ресурсов на рынке повышает риск для цепочек поставок энергетических литий-ионных аккумуляторов во всем мире. 2023. Наука об окружающей среде и исследования загрязнения. 30/24, 65558-71. Ю. Мяо, Л. Лю, К. Сюй, Дж. Ли. дои: 10.1007/s11356-023-27035-9.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Миллс, Райан (08 марта 2023 г.). «EV Batteries 101: Цепочки поставок» . Институт Роки Маунтин . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ «Глобальный прогноз развития электромобилей на 2023 год: тенденции в области аккумуляторов» . Париж: МЭА.
- ^ Перейти обратно: а б «Глобальный прогноз развития электромобилей на 2024 год» . Париж: МЭА. 2024 . Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ Стефан, Аннегрет (6 февраля 2024 г.). «Альтернативы литий-ионным батареям: потенциал и проблемы альтернативных аккумуляторных технологий» . Институт Фраунгофера системных и инновационных исследований ISI.
- ^ Цзэн, Аньци; Чен, Ву; Расмуссен, Каспер Далгас; Чжу, Сюэхун; Лундхауг, Марен; Мюллер, Дэниел Б.; Тан, Хуан; Кейдинг, Якоб К.; Лю, Литао; Дай, Тао; Ван, Анцзян; Лю, Банда (15 марта 2022 г.). «Само по себе аккумуляторная технология и переработка не спасут переход на электрическую мобильность от будущего дефицита кобальта» . Природные коммуникации . 13 (1): 1341. Бибкод : 2022NatCo..13.1341Z . дои : 10.1038/s41467-022-29022-z . ПМЦ 8924274 . ПМИД 35292628 .
- ^ Перейти обратно: а б Бойден, Анна; Ки Су, Ви; Дулан, Мэтью (2016). «Воздействие переработки портативных литий-ионных аккумуляторов на окружающую среду» . Процесс CIRP . 48 : 188–193. doi : 10.1016/j.procir.2016.03.100 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Зиглер, Барт (12 ноября 2022 г.). «Электромобилям требуется много дефицитных деталей. Готова ли к этому цепочка поставок?» . Уолл Стрит Джорнал . Проверено 26 апреля 2023 г.
- ^ Кальвао, Филипе; Макдональд, Кэтрин; Болай, Матье (декабрь 2021 г.). «Добыча кобальта и корпоративный аутсорсинг ответственности в Демократической Республике Конго». Добывающая промышленность и общество . 8 (4). Бибкод : 2021ExIS....800884C . дои : 10.1016/j.exis.2021.02.004 .
В эту статью включен текст из этого источника, доступного по лицензии CC BY 4.0 .
- ^ Кара, Сиддхарт (2023). Красный кобальт: как кровь Конго влияет на нашу жизнь . Издательская группа Святого Мартина. п. 130. ИСБН 978-1-250-28429-7 .
- ^ Перейти обратно: а б Саникола, Лаура (6 декабря 2023 г.). «Как электромобили ускоряют конец нефтяного века» . Рейтер .
- ^ Перейти обратно: а б Бринн, Иордания (7 июля 2022 г.). «Цепочки поставок аккумуляторов для электромобилей: основы» . НРДЦ .
- ^ Перейти обратно: а б с Шрайбер, Андреа; Маркс, Жозефина; Запп, Петра (15 октября 2021 г.). «Исследования по оценке жизненного цикла производства редкоземельных металлов - результаты систематического обзора». Наука об общей окружающей среде . 791 . Бибкод : 2021ScTEn.79148257S . doi : 10.1016/j.scitotenv.2021.148257 .
- ^ Фарджана, Шахджади; Худа, Назмул; Махмуд, Парвез (август 2019 г.). «Оценка жизненного цикла процесса извлечения кобальта». Журнал устойчивой добычи полезных ископаемых . 18 (3): 150–161. дои : 10.1016/j.jsm.2019.03.002 . hdl : 10536/DRO/DU:30135831 .
- ^ «Надежные поставки полезных ископаемых – Роль важнейших минералов в переходе к чистой энергетике – Анализ» . МЭА . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б Херес, Барбара; Гарсес, Ингрид; Торрес, Робинсон (01 мая 2021 г.). «Экстракционизм лития и водная несправедливость в Салар-де-Атакама, Чили: колониальная тень зеленой электромобильности». Политическая география . 87 : 102382. doi : 10.1016/j.polgeo.2021.102382 . S2CID 233539682 .
- ^ Донг, Ди; ван Орс, Лоран; Туккер, Арнольд; ван дер Воэт, Эстер (20 ноября 2020 г.). «Оценка будущего воздействия производства меди на окружающую среду в Китае: последствия энергетического перехода». Журнал чистого производства . 274 . Бибкод : 2020JCPro.27422825D . дои : 10.1016/j.jclepro.2020.122825 . hdl : 1887/3133500 .
- ^ Шривастава, Прашант; Болан, Нанти; Касагранде, Вероника; Джошуа, Бенджамин (2022). Оценка металлов (лоидов) в экосистеме . Эльзевир. стр. 81–104. ISBN 978-0-323-85621-8 .
- ^ Хендерсон, Джейсон (ноябрь 2020 г.). «Электромобили - это не ответ: критика перехода на электромобили в области мобильности». Анналы Американской ассоциации географов . 110 (6): 1993–2010. Бибкод : 2020AAAG..110.1993H . дои : 10.1080/24694452.2020.1744422 . S2CID 218917140 .
- ^ Раджайфар, Мохаммед Али; Гадими, Пежман; Раугей, Марко; Ву, Юфэн; Гейдрих, Оливер (01 мая 2022 г.). «Проблемы и последние события в цепочках поставок и создания стоимости аккумуляторов для электромобилей: взгляд на устойчивое развитие» . Ресурсы, сохранение и переработка . 180 : 106144. Бибкод : 2022RCR...18006144R . doi : 10.1016/j.resconrec.2021.106144 . S2CID 245834750 .
- ^ Дебердт, Рафаэль; Биллон, Филипп Ле (01 декабря 2021 г.). «Цепочки поставок конфликтных минералов и аккумуляторных материалов: картографический обзор инициатив по ответственному выбору поставщиков». Добывающая промышленность и общество . 8 (4): 100935. Бибкод : 2021ExIS....800935D . дои : 10.1016/j.exis.2021.100935 . S2CID 236622724 .
- ^ «Продвижение электромобилей может создать экологические проблемы | Современное литье» . www.moderncasting.com . Проверено 17 апреля 2023 г.
- ^ «Как «современное рабство» в Конго питает экономику аккумуляторных батарей» . ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР . 2023.
- ^ Херес, Барбара; Гарсес, Ингрид; Торрес, Робинсон (01 мая 2021 г.). «Экстракционизм лития и водная несправедливость в Салар-де-Атакама, Чили: колониальная тень зеленой электромобильности». Политическая география . 87 : 102382. doi : 10.1016/j.polgeo.2021.102382 . S2CID 233539682 .
- ^ «Электромобили | Климатический портал MIT» . Climate.mit.edu . Проверено 15 апреля 2024 г.
- ^ Эванс, Саймон (24 октября 2023 г.). «Проверка фактов: 21 вводящий в заблуждение миф об электромобилях» . Карбоновое резюме . Проверено 15 апреля 2024 г.
- ^ «Батареи против нефти: сравнение потребностей в сырье» . Транспорт и окружающая среда . 01.03.2021 . Проверено 15 апреля 2024 г.
- ^ «Объяснение цепочек поставок природного газа и нефти» . www.api.org . Проверено 15 апреля 2024 г.
- ^ «Электрические скутеры сокращают спрос на нефть в четыре раза быстрее, чем электромобили – отчет» . Водить машину . 05.01.2024 . Проверено 15 апреля 2024 г.
