綠色能源的(de)發展是應對(duì)全球氣候變(bian)化、減少化石(shi)燃料的依賴(lài)的重要舉措(cuo)。風能是一種(zhong)清潔低碳的(de)👌可再生能源(yuán)，但♊具有較高(gao)的成本效益(yi)，目前已經受(shòu)到世界各國(guo)的廣泛關注(zhu)。國際🤩能源署(shǔ)🌐評估顯示，在(zài)現有能源🈲與(yu)氣候相關政(zheng)策下，全球風(feng)電累計裝機(ji)⛱️容量将在2050年(nián)達到2870 GW, 相當于(yú)2018年的五倍。到(dao)2050年，中國風電(dian)💛在全國電力(lì)供應中的比(bǐ)例将提高到(dào)20%，而美國将提(ti)高到35%。除此之(zhī)外，其他非洲(zhou)和南美的國(guó)家也緻力于(yú)推動風電的(de)大規模使用(yong)。風力發電裝(zhuāng)置的核心部(bù)件是風力渦(wo)輪機，它的性(xìng)能和效率嚴(yán)重依賴于稀(xi)土元素，尤其(qi)是钕、镨、镝的(de)使用。這些稀(xi)土元素産能(neng)✍️有限，來源單(dān)👨‍❤️‍👨一（超過80%來自(zì)中國），全球供(gòng)應鏈十分脆(cui)✍️弱。因此，全球(qiu)稀土資源短(duan)💚缺與全球風(fēng)電發展之間(jiān)的沖突可能(neng)日益嚴重。

有(yǒu)效地評估和(hé)預測稀土資(zi)源的可利用(yong)程度有助于(yú)調和稀土✔️資(zi)源供應與風(feng)電需求日益(yi)增長之間的(de)矛盾。比如，考(kao)慮到未來稀(xī)土資源的短(duan)缺風險，有些(xiē)國家試圖将(jiāng)稀土限制因(yin)素納入到風(fēng)能發電裝置(zhì)的設計和推(tui)廣中🐕。現有研(yán)究重點放在(zài)了全球整體(tǐ)的稀土資源(yuán)系統和風電(diàn)行業之間的(de)沖突上，而缺(que)乏針對每個(gè)♈地區的風電(diàn)藍圖開展稀(xi)土供應風☂️險(xiǎn)調查。Cell Press旗艦刊(kān)One Earth在其最新7月(yuè)刊發表了山(shān)東大學藍綠(lǜ)發展研究院(yuàn)李佳🤟碩研究(jiu)員、博士生彭(peng)焜、張甯教授(shòu)和馮奎🍓雙教(jiāo)授聯合中科(kē)院城市環境(jìng)研究所汪㊙️鵬(péng)助理研究員(yuan)、清🚩華大學關(guan)大博教授、倫(lún)敦大學學🔴院(yuan)孟靖助理❗教(jiāo)授、上海交通(tōng)大學魏文棟(dong)副教授和華(hua)中科技大學(xue)楊晴教授等(děng)國内外多家(jiā)學術機構專(zhuān)家學者✉️針對(duì)不同氣候目(mu)标下❌稀土💃資(zī)💜源供應與風(feng)電發展需求(qiú)之間矛盾沖(chòng)突的最新研(yan)究工作。

▲圖1 全(quan)球累計風電(diàn)裝機容量和(hé)稀土資源需(xū)求

研究結果(guǒ)指出，綠色風(fēng)電的快速發(fā)展将驅動稀(xi)土的需☔求迅(xun)速增長，緻使(shǐ)全球面臨的(de)稀土短缺風(feng)險日益加劇(ju)。2021至2050年🧑🏾‍🤝‍🧑🏼全球風(fēng)力累計的稀(xi)土需求量估(gū)計爲460-902 Gg (圖1)。不🈲同(tong)地區面臨的(de)稀土危機存(cun)在差異，這與(yu)每個地區的(de)稀土産量🈲和(he)風電發展目(mù)标有關。由于(yu)新增風電裝(zhuāng)機容量處于(yu)全球領導地(dì)位，中國的稀(xī)土消耗也是(shì)最大的，約占(zhàn)全球消耗的(de)1/3。評估顯示，中(zhōng)國在2021-2050的累計(ji)稀土需求量(liang)達160-357 Gg。即便作爲(wei)全球最大的(de)稀土生産國(guo)，中國匹配🏃‍♀️其(qí)宏偉的風能(néng)發展藍圖時(shi)仍然面臨稀(xī)⁉️土産能的制(zhi)💞約。經合組織(zhi)歐洲地區的(de)風🔅電發展曆(lì)史悠久🥰，風電(diàn)裝⛷️機容量占(zhàn)全球的20%，因此(ci)是🏃第二大的(de)稀土消耗地(di)區。經合組織(zhi)歐洲地區在(zai)2021-2050風能電力的(de)累計稀土需(xū)求量達120-140 Gg。由💞于(yú)歐洲地區的(de)稀土産量遠(yuan)低于中國，該(gai)地區正面臨(lin)着全球最嚴(yán)重的稀土供(gong)應危機。

▲圖2 2021-2050年(nián)10個地區累積(jī)的镝(Dy)需求和(he)退役量以及(ji)镝的儲量分(fèn)布

在此背景(jing)下，擴大稀土(tu)生産、材料循(xún)環利用、提高(gāo)稀土使用效(xiao)率、以及風機(ji)技術革新都(dōu)能一定程度(dù)上緩解稀土(tǔ)資源短缺問(wen)題。目前，稀土(tǔ)資源被認爲(wei)是受保護的(de)戰略性礦産(chǎn)資源，短期内(nei)大幅度擴大(dà)産量難以實(shí)🤩現。因此，稀土(tu)的循環利用(yòng)以及❄️技術革(ge)新能夠在一(yi)定程度上緩(huan)解長期的稀(xī)土資源短缺(quē)壓🌈力。風力渦(wo)輪機的壽命(mìng)通常爲20年，這(zhe)就意味着2040年(nian)大量稀土将(jiang)随風機🔆退役(yi)，是可觀的潛(qian)在稀土資源(yuán)。如：2021-2050年間，镝(Dy)每(měi)年的退役量(liàng)将從0.01 Gg逐漸增(zēng)加到1.2-2.1 Gg (圖2)。在“新(xīn)政策情境”(New Policies Scenario )情(qíng)境下，回收的(de)镝(Dy)可能在2048-2050超(chāo)過對其的需(xu)求🔴。此外，增加(jia)稀土使用效(xiào)率及技術革(gé)新能降低風(feng)力發電對稀(xī)土資源的需(xū)求，能緩解長(zhang)期的稀土危(wēi)機。

氣候變化(hua)正困擾着整(zhěng)個地球，需要(yào)全球開展合(hé)作🔞迅❌速應對(dui)。稀土不“稀”，但(dan)其資源的需(xū)求和産量分(fèn)布具有明顯(xiǎn)的區域特性(xìng)，目前世界各(ge)地區均高度(du)關注稀土及(ji)其它戰略礦(kuàng)産的資源勘(kān)探和生産儲(chǔ)備工作，即使(shǐ)㊙️在不久的❗将(jiāng)來稀土資源(yuan)取得明顯的(de)資源增儲，但(dàn)各🈲國對于這(zhe)些不可再生(shēng)資源的生産(chan)和貿易傾向(xiang)于采取謹慎(shèn)保守的策略(luè)。因此，在綠色(se)能源發展的(de)問題上，應該(gai)提倡國際合(he)作而不是競(jìng)争，隻💚有區域(yu)合作提高技(ji)術革新才能(néng)促進全球風(fēng)力發電更加(jia)🍓平穩的發展(zhǎn)，共同實現全(quan)球升溫控制(zhì)目💚标。

風電在(zai)世界範圍内(nèi)迅速發展有(you)助于穩定氣(qi)候變㊙️化。鑒于(yu)風✍️力渦輪機(jī)的性能和效(xiao)率嚴重依賴(lai)稀土元素(主(zhǔ)要是钕、镨、镝(dí))，稀土資源短(duǎn)缺與全球風(fēng)電發展之間(jiān)的沖突日益(yi)引㊙️起關注。基(ji)于針對特定(ding)地區🔴的動态(tai)物🏃🏻‍♂️質流分析(xi)方法，本文💃評(píng)估了全✊球及(ji)十個地區在(zai)四種㊙️風電發(fā)展情景下的(de)稀土金屬钕(nü)、镨和🈲镝的供(gòng)應短👄缺風險(xiǎn)。研究發現當(dāng)前稀土産能(néng)無法滿足全(quan)球風力電發(fā)展的稀土需(xu)求。材料的循(xún)環利🔞用和提(tí)高使用效率(lü)🈲、擴大生産、以(yǐ)及技術革新(xin)對于緩解長(zhǎng)期的稀土資(zi)源㊙️短缺是有(yǒu)潛力的。但是(shì)，現有的全球(qiú)稀土供應結(jie)構，加上日益(yì)加劇的地緣(yuan)政治和環境(jing)制約因素，可(ke)能會約束風(fēng)電的快速發(fā)展。因🌏此，在✔️可(ke)持續的和可(kě)靠的稀土供(gong)應鏈上的全(quán)球合作是必(bì)要🧡和緊迫的(de)。