Transformacja energetyczna to przemiana materiałowa. Dziesięciolecia międzynarodowej dyplomacji wokół ropy, gazu i rurociągów ustępują obecnie rozmowom na temat dostaw kluczowych surowców. I nie wcześniej: aby osiągnąć cele UE w zakresie energii, musimy opracować odpowiednie technologie, we właściwych ilościach i we właściwym tempie. Problem w tym, że wiele z tych technologii zbudowano z materiałów importowanych zaledwie z kilku krajów.
Surowce krytyczne definiuje się jako materiały, które mają istotne znaczenie gospodarcze i są narażone na wysokie ryzyko dostaw, często ze względu na dużą koncentrację dostaw z kilku krajów trzecich.
Oczekuje się, że w nadchodzących latach popyt na te cenne zasoby będzie gwałtownie wzrastał, nie tylko w UE, ale na całym świecie. Zwiększy to globalną konkurencję w chwili, gdy wzrosną potrzeby UE. W tym kontekście gotowość ma kluczowe znaczenie.
23 maja weszła w życie unijna ustawa o surowcach krytycznych . Ustawa stanowi pierwszą próbę zapewnienia Europejczykom podstawy regulacyjnej umożliwiającej rozwój zasobów krajowych, dywersyfikację źródeł zaopatrzenia i wzmocnienie odporności łańcuchów dostaw oraz obiegu zamkniętego surowców krytycznych w UE, a wszystko to przy jednoczesnym dążeniu do zapewnienia najwyższych standardów społecznych i środowiskowych.
Nowe zasady wyznaczają trzy cele dotyczące rocznego zużycia surowców w UE: 10% ma pochodzić z lokalnego wydobycia, 40% ma być przetwarzane w bloku, a 25% ma pochodzić z materiałów pochodzących z recyklingu. Ustawa stanowi również, że z jednego kraju spoza UE można pozyskać nie więcej niż 65% danego minerału. Jako oznakę pilności ustawy przyjęto w rekordowym czasie – zaledwie osiem miesięcy od pierwotnej publikacji.
Zapotrzebowanie na pierwiastki ziem rzadkich w technologiach czystej energii wzrośnie pięciokrotnie do 2030 r
W naszej pracy we Wspólnym Centrum Badawczym UE (JRC) pokazaliśmy, że w przypadku wielu strategicznych technologii czystej energii blok jest całkowicie zależny od pojedynczych źródeł – najczęściej Chin – w zakresie surowców, ale także innych segmentów łańcucha wartości. Nasze ustalenia, że zapotrzebowanie na pierwiastki ziem rzadkich wzrośnie pięciokrotnie do 2030 r. wyłącznie w celu zaspokojenia potrzeb naszych turbin wiatrowych, przytoczyła przewodnicząca von der Leyen, ogłaszając zamiar Komisji wprowadzenia ustawy o surowcach krytycznych.
Proponowana ustawa została opublikowana w zeszłym roku wraz z naszą kompleksową prognozą dotyczącą łańcuchów dostaw i popytu na materiały krytyczne . W naszym badaniu analizujemy łańcuchy dostaw 15 technologii kluczowych dla osiągnięcia transformacji ekologicznej i cyfrowej oraz unijnego programu obronności i przestrzeni kosmicznej w pięciu kluczowych sektorach: odnawialne źródła energii, elektromobilność, technologie informacyjno-komunikacyjne (ICT), przemysł oraz przemysł lotniczy i obronny. Badanie pomogło także w ustaleniu koncepcji surowców strategicznych oraz wykazu materiałów, które obejmuje. Surowce strategiczne spełniają kilka dodatkowych kryteriów: są kluczem do technologii, które mają strategiczne znaczenie dla transformacji energetycznej i cyfrowej UE oraz jej celów w zakresie bezpieczeństwa; przewiduje się, że ich popyt szybko wzrośnie, być może przewyższając podaż; możliwości zastąpienia są ograniczone; a zwiększanie skali produkcji jest trudne.
Bezprecedensowy popyt i koncentracja podaży
Badanie pokazuje szybki, wielokrotny wzrost zapotrzebowania na surowce krytyczne, które są kluczowe dla realizacji celów UE w zakresie ekologii, cyfryzacji i bezpieczeństwa. UE jest w dużym stopniu uzależniona od importu tych materiałów. W rzeczywistości w przypadku dostaw surowców udział UE w światowej produkcji nigdy nie przekracza 7%.
Na przykład, chociaż UE jest światowym liderem w produkcji turbin wiatrowych, jest całkowicie zależna od Chin w zakresie magnesów trwałych i stosowanych w nich pierwiastków ziem rzadkich. Chiny są także głównym światowym dostawcą ogniw i modułów fotowoltaicznych z krzemu krystalicznego – głównej technologii, która zostanie wdrożona w celu osiągnięcia prawie pięciokrotnego wzrostu mocy fotowoltaicznej w UE do 2030 r.
Surowce mają również kluczowe znaczenie w przypadku elektrolizerów wodoru, zwłaszcza że plan bloku dotyczący odzwyczajenia się od importu rosyjskiej energii do 2027 r., REPowerEU, wymaga dziesięciokrotnego zwiększenia mocy produkcyjnych elektrolizerów w Europie do 2025 r. W latach 20. XXI w. będą pojawiać się światowe niedobory materiałów takich jak iryd. i 30. XXI w., ponieważ jest mało prawdopodobne, aby podaż dotrzymała kroku popytowi, jeśli nie zostaną podjęte istotne działania.
Przewidujemy szybki wzrost popytu na surowce krytyczne nie tylko w UE, ale także we wszystkich regionach świata, przyspieszając konkurencję o nie w różnych krajach i sektorach. Na przykład w porównaniu z 2020 r. oczekuje się, że zapotrzebowanie na lit do akumulatorów w UE wzrośnie 12 razy w 2030 r. i 21 razy w 2050 r. W skali globalnej wzrost w stosunku do 2020 r. będzie 18-krotny w 2030 r. i 90-krotny w 2050 r. .
Podobny wzór występuje w przypadku grafitu (naturalnego i syntetycznego), który jest stosowany na komponenty przemysłu fotowoltaicznego i wiatrowego oraz akumulatory. Oczekuje się, że popyt wzrośnie 14-krotnie do 2030 r. i 26-krotnie do 2050 r. w porównaniu z 2020 r.
Miej nadzieję na najlepsze, przygotuj się na najgorsze
Ponadto kryzys związany z Covid-19, niedrożność Kanału Sueskiego w 2021 r. i światowe niedobory mikrochipów w latach 2020–2023 również przypomniały nam o wrażliwości naszych łańcuchów dostaw.
Rysunek 1 przedstawia globalne udziały w produkcji materiałów i kluczowych komponentów w głównych technologiach energii odnawialnej. Pokazuje także, jak zależności rozprzestrzeniają się w dół łańcucha wartości, rozciągającego się od surowców, przez komponenty, aż po produkty końcowe, oraz jak skomplikowane jest radzenie sobie z tymi zależnościami w zintegrowany sposób. Dominująca rola Chin budzi nie tylko obawy o konkurencyjność przemysłu UE, ale także zwiększa ryzyko zakłóceń w dostawach, stanowiąc tym samym istotne ryzyko geopolityczne.
Propagacja zależności wzdłuż łańcucha wartości
UE musi monitorować ryzyko zakłóceń w dostawach i przygotowywać się na takie zdarzenia. Lub, jak powiedział Stephen King, „możemy mieć nadzieję na najlepsze, jeśli jesteśmy przygotowani na najgorsze”.
Ustawa wymaga przeprowadzenia testów warunków skrajnych dla łańcucha dostaw każdego surowca strategicznego nie rzadziej niż co trzy lata. Są to scenariusze typu „co by było, gdyby” analizujące potencjalny wpływ zdarzeń związanych z poważnymi zakłóceniami dostaw i sposobu, w jaki zareagowałyby łańcuchy dostaw. UE i jej państwa członkowskie musiałyby na przykład wiedzieć, na jakie sektory dotkną potencjalne zakłócenia w dostawach określonego materiału, jakie mogą wystąpić niedobory lub skoki cen oraz ich kaskadowe skutki. Takie testy warunków skrajnych nie są niczym niezwykłym w innych sektorach, takich jak bankowość i dostawy energii, i mogą dostarczyć przydatnych informacji na temat odporności łańcuchów dostaw.
Innowacja i substytucja zaawansowanymi materiałami
Oczekiwanie jest kluczem do osiągnięcia tego celu. Rozwój nowych mocy produkcyjnych i przetwórczych wymaga czasu. Chociaż nie mamy jeszcze dobrych materiałów alternatywnych, badania i innowacje w zakresie zaawansowanych materiałów mają ogromne znaczenie zarówno dla autonomii UE, jak i dla jej światowego przywództwa.
W rzeczywistości energia jest jednym z kluczowych priorytetów w zakresie badań i innowacji określonych w komunikacie w sprawie dostaw zaawansowanych materiałów dla przemysłu opublikowanym przez Komisję w lutym tego roku.
Zaawansowane materiały mogą pomóc w obniżeniu kosztów produkcji, zwiększeniu wydajności i uczynieniu produkcji bardziej zrównoważoną (na przykład poprzez wykorzystanie mniejszych ilości surowców krytycznych).
We JRC uważnie przyglądamy się luce między popytem a innowacjami, ze szczególnym uwzględnieniem obszarów o dużym wpływie i odporności łańcucha dostaw. Ustaliliśmy, że zaawansowane materiały mogą być przydatne w zakresie innowacji i substytutów w wielu technologiach czystej energii , często jednak napotykają bariery uniemożliwiające ich powszechne przyjęcie. Musimy dopilnować, aby bardziej wydajne i zrównoważone alternatywy szybciej trafiały na rynek.
Optymalizacja właściwości i składu materiałów już pomaga zmniejszyć – a nawet wyeliminować – zawartość kobaltu i niklu w akumulatorach pojazdów elektrycznych, a być może nawet zastępuje lit sodem. Może to również oznaczać stałą redukcję zawartości pierwiastków ziem rzadkich w magnesach trwałych generatorów turbin wiatrowych. Nowe rozpuszczalniki chemiczne do wychwytywania dwutlenku węgla zapewniłyby lepszą wydajność środowiskową i operacyjną.
Artykuł ten opiera się na pracach prowadzonych przez kilka lat przez zespół JRC „Materiały i łańcuchy dostaw na rzecz transformacji energetycznej” wraz z innymi kolegami z JRC i Komisji. Autorzy są szczególnie wdzięczni za spostrzeżenia i współpracę kolegom z jednostki ds. analizy transformacji energetycznej w zakresie polityki JRC, Vangelisowi Tzimasowi, Nicoli Magnani, Catrionie Black, Angel Prior Arce, Teodorowi Kuzovowi i Patricii Alves Dias. Pragną także podkreślić ważną rolę wszystkich współautorów Studium Foresight JRC, a zwłaszcza wskazówek i porad Constanze Veeh i Milana Grohola z Dyrekcji Generalnej Komisji Europejskiej ds. Rynku Wewnętrznego, Przemysłu, Przedsiębiorczości i MŚP (DG GROW ).
Treść tego artykułu niekoniecznie odzwierciedla stanowisko lub opinię Komisji Europejskiej.
Starszy ekspert ds. energii, łańcuchów dostaw materiałów i autonomii strategicznej, Wspólne Centrum Badawcze
Urzędnik ds. projektów naukowych, Wspólne Centrum Badawcze
Artykuł opublikowany na licencji CC w The Conversation