綠色能源的發(fa)展是應對全球氣(qì)候變化、減少化石(shi)燃料的依賴的重(zhong)要舉措。風能是一(yī)種清潔低碳的可(ke)再生能源，但具有(you)🌏較高的成本效益(yì)，目前已經受到世(shi)界各國的廣泛關(guan)注。國際能源署評(ping)估顯示，在現有能(néng)源與氣候相關政(zhèng)策下⁉️，全球風電🔅累(lèi)計裝機容量将在(zai)2050年達到2870 GW, 相當于💞2018年(nián)的五倍。到♊2050年，中國(guo)風電👈在全國電力(lì)供應中的比例将(jiāng)提高到20%，而美國将(jiāng)提高到35%。除此🌈之外(wai)，其💜他非洲和南美(mei)的國家也緻力于(yu)推⭐動風電的大規(gui)模使用。風力發電(diàn)裝😘置的核心部件(jian)是風力渦輪機，它(tā)的性能和效率嚴(yán)重依賴于稀土元(yuan)素，尤其是钕、镨、镝(di)的使用。這些稀土(tǔ)元素産能有限，來(lai)源單一（超過80%來自(zì)🚩中✍️國），全球供應鏈(liàn)十分脆弱。因此，全(quán)球稀土資源短🔴缺(quē)與全球風電發展(zhan)之間💜的沖突可🏃🏻能(neng)日益嚴重。
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(feng)電需求日益增長(zhang)之間的矛盾。比如(ru)，考👨❤️👨慮到未來稀土(tǔ)資源的短缺風險(xiǎn)，有些國家試圖将(jiang)稀土限制因素🈲納(na)入到風能發電裝(zhuang)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(tong)和風電行業之間(jiān)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(dong)大學藍🐪綠🔴發展研(yán)究院李佳碩研究(jiū)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(yuán)、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(wèi)文棟副教授和華(hua)中科技大學楊晴(qíng)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(fā)展需求🤩之間矛盾(dùn)沖突的最新研究(jiu)工作。
研(yan)究結果指出，綠色(se)風電的快速發展(zhan)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(jiā)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(xī)土産量💜和風電發(fā)展目标有🌐關。由于(yú)新增風電裝機容(rong)量處于全球領導(dao)地位🙇♀️，中國的稀土(tu)📐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(zai)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(sheng)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(dì)區💯的風電發展曆(lì)史悠久，風電裝機(ji)容量占全球♋的20%，因(yīn)此是第二大的稀(xī)土消耗地區。經合(he)組織歐洲地區在(zai)2021-2050風🧑🏽🤝🧑🏻能電❌力的累計(jì)稀土需求量達120-140 Gg。由(you)于歐洲地區的稀(xī)土産量遠💃🏻低于中(zhōng)國，該地區正面臨(lin)着全球最嚴重的(de)稀土供應危機。
▲圖(tú)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(liào)循環利用、提高稀(xi)土使用‼️效率、以及(ji)風機技術革新都(dou)能一定程度上緩(huǎn)解稀土資源短缺(quē)問題。目前，稀土資(zī)源被認爲是受保(bao)護👄的戰略性礦産(chan)資源，短🧑🏾🤝🧑🏼期内大幅(fu)度擴大産量難以(yi)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(zhang)期的稀土資源短(duan)缺壓㊙️力。風力渦輪(lún)機的壽命通常爲(wei)20年，這就意味着2040年(nian)大量稀土将随風(feng)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(tuì)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(guo)對其的🆚需求👈。此外(wai)，增加稀土使用效(xiào)率及技術革新能(neng)降低風力發電對(dui)稀土資源的需求(qiu)，能緩解長期的稀(xī)土危機。
氣候變化(hua)正困擾着整個地(dì)球，需要全球開展(zhǎn)合作🌏迅😍速應對。稀(xi)土不“稀”，但其資源(yuán)的需求和産量分(fen)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(kān)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(qīng)向于采取謹慎保(bao)守的策略。因此，在(zai)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(hé)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(xian)全球升溫控制目(mu)标。
風電在世界範(fàn)圍内迅速發展有(yǒu)助于穩定氣候變(bian)化。鑒于風力渦輪(lún)機的性能和效率(lü)嚴重依賴稀土元(yuan)素(主要是钕♊、镨、镝(dí)😘)，稀土資源短缺與(yu)全球風電發展之(zhi)間的沖突日益引(yǐn)起關注。基于針♻️對(dui)特定地區的動态(tài)物質流分析方法(fa)，本文評估了全球(qiu)及十個地區在四(sì)種風電發展情景(jǐng)下的稀土金屬钕(nü)、镨和☁️镝的供應短(duan)缺風險。研究發現(xiàn)當前稀土産能無(wu)法滿足全球風力(li)電發展的稀土需(xu)求。材料的循環利(li)用和提高使用效(xiào)率‼️、擴大生産、以及(jí)技🌈術革新對于🔆緩(huan)解長期📞的稀土資(zi)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(xī)土供應鏈上的全(quán)球合作是必要和(he)緊迫的。
