Согласно расчетам американских ученых, пятикратное увеличение потребления меди, связанное с переходом на электромобили, создает настолько значительную потребность в этом металле, что перспективы безуглеродной трансформации даже для Соединенных Штатов оказываются под вопросом. В качестве альтернативы авторы исследования предлагают использовать гибридные автомобили. Не менее серьезные трудности, по их мнению, связаны с внедрением возобновляемых источников энергии, которые также нуждаются в больших объемах меди. Однако в работе присутствуют существенные ограничения.
На сайте Международного энергетического форума были опубликованы результаты исследования, проведенного учеными из Университета Мичигана и Корнеллского университета (США работу (о ней также пишет сайт Университета Мичигана), в которой показали рост потребностей в меди из-за безуглеродного перехода. Чтобы обеспечить глобальный переход на электромобили (в смысле продаж новых машин), добычу меди надо увеличить на 55 процентов относительно того уровня, который понадобился бы без них. В то же время «переход на гибриды», отметили ученые, потребовал бы «незначительного» роста потребностей в меди.
Авторы исследования приводят в качестве характерного примера увеличения потребления меди популярный в США седан Honda Accord. Для версий с двигателем внутреннего сгорания требуется всего 18 килограммов меди, а для полностью электрической модели — уже 90 килограммов. Также значительное расширение потребуется электросетям, обеспечивающим зарядку электромобилей. По мнению ученых, 40 процентов добываемой меди со всех новых рудников по всему миру будет направляться на электрификацию транспорта.
Ситуация в электроэнергетике также не вызывает оптимизма. Для производства крупной оффшорной ветряной турбины мощностью восемь мегаватт сегодня требуется около 10 тонн меди.
Один из исследователей заявил: «Я являюсь большим поклонником Закона об уменьшении инфляции (несмотря на название, этот закон США направлен на обеспечение перехода к безуглеродной экономике. — Прим. ред.) , у меня установлены солнечные батареи, аккумуляторы и электромобиль, и я полностью поддерживаю энергетический переход. Тем не менее, он должен быть реализован с учетом реальных возможностей».
Авторы придерживаются мнения, что гибридные автомобили играют важную роль. По их мнению, недостаток меди является сдерживающим фактором для развития всей отрасли энергоперехода.
Несмотря на это, некоторые утверждения американских исследователей вызывают вопросы. В качестве примера они приводят данные о потреблении меди электромобилями компаний, которые не занимаются масштабным производством электрокаров (Honda), и, таким образом, обладают лишь поверхностным пониманием этого процесса, сопоставимым с экспертизой АвтоВАЗа. В то же время, более опытные производители нуждаются в значительно меньшем количестве меди для своих автомобилей.
В 2023 году Tesla представила первый в мире автомобиль, оснащенный 48-вольтовой бортовой сетью низкого напряжения и 816-вольтовой бортовой сетью высокого напряжения (Cybertruck). Значительную роль в этой конструкции играет сеть низкого напряжения, так как большая часть проводки в автомобиле выполнена именно с ее использованием. Кроме того, в Cybertruck используется единый провод для всех периферийных устройств: в отличие от обычных автомобилей, где к каждому потребителю, например, к колонке двери и электростеклоподъемнику, подводится отдельный провод, в Cybertruck один провод (проложенный по всей машине) обеспечивает питание всех устройств, за исключением электромоторов.
Увеличение напряжения в четыре раза (в настоящее время бортовая сеть стандартного автомобиля работает на 12 вольтах) приводит к значительному снижению потребности в меди для низковольтной сети. Высоковольтная сеть, работающая на 800 вольт, также требует меньше меди по сравнению с 400-вольтовыми системами, которые были распространены в электромобилях в 2010-х годах. В результате, Cybertruck, например, использует вдвое меньше меди, чем электромобиль сопоставимой мощности, выпущенный в 2010-х годах.
По оценкам авторов новой научной работы, для производства даже 100 миллионов электромобилей в год потребуется не девять миллионов тонн меди, а значительно меньше – менее 4,5 миллиона тонн. При этом делается предположение, что напряжение в бортовых сетях электромобилей не превысит уровень 2024 года, что, впрочем, не является однозначным.
Ветряные электростанции нуждаются в значительных объемах меди. Однако, один восьмимегаваттный морской ветрогенератор способен ежегодно вырабатывать не менее 25 миллионов киловатт-часов электроэнергии. Если бы было установлено миллион подобных ветряков, они произвели бы 25 триллионов киловатт-часов – это соответствует текущей глобальной генерации электроэнергии – и потребовали бы 10 миллионов тонн меди. Разумеется, развертывание миллиона ветряков – это процесс, который займет десятилетия.
Даже если бы удалось осуществить такой производственный прорыв всего за 10 лет, потребовалось бы всего миллион тонн меди в год. Прибавляя к этому 4,5 миллиона тонн меди, необходимых для производства электромобилей, получается 5,5 миллиона тонн в год – это лишь четверть от общего объема добычи за 2023 год. Поскольку добыча меди стабильно увеличивалась и до начала энергетического перехода, дополнительный прирост в 25 процентов не представляется неразрешимой задачей.
Расчеты, представленные учеными относительно необходимого объема меди для развития электросетей, вызывают определенные вопросы. Безусловно, увеличение числа электромобилей требует соответствующей инфраструктуры зарядных станций, а те, в свою очередь, нуждаются в электропроводке. Однако важно учитывать, что для линий электропередач в большинстве стран мира используются алюминиевые провода, поскольку они более экономичны и легче медных. Медь чаще применяется в автомобильной промышленности и в ветроэнергетических установках благодаря своей гибкости и удобству для компактной компоновки, но эти характеристики не являются определяющими для ЛЭП.
Разумеется, это не означает, что электромобили или ветроэлектростанции не сталкиваются с другими трудностями. К примеру, электромобили, как отмечалось Naked Science, сегодня не будут стоить дешевле десятков тысяч долларов, то есть бюджетные авто с ДВС пока существенно дешевле. С ВЭС все еще хуже: они, как и СЭС, не могут обеспечить безуглеродный переход в принципе, по чисто техническим причинам.