Цепочка поставок электромобилей включает добычу и переработку сырья, а также производственные процессы, в ходе которых производятся аккумуляторы и другие компоненты для электромобилей .
Аккумулятор электромобиля составляет 30–40% от стоимости транспортного средства. [1] Спрос на его компоненты быстро растет из-за роста рынка электромобилей, а также электростанций с аккумуляторными батареями . Это во многом обусловлено продолжающимся переходом на возобновляемые источники энергии .
Тип Li-NMC использует критические минералы литий , кобальт , никель и марганец . Это накладывает ограничения на широкомасштабное внедрение этого типа. [2] Эти три элемента сосредоточены только в 12 странах, причем Австралия является единственной страной, где есть все три. [3]
Литий -железо-фосфатная батарея (LFP), которая стала ведущей технологией в Китае, более устойчива. Натрий-ионная батарея (Na-ion) полностью исключает необходимость в критических минералах. [4]
Обеспечение цепочки поставок этих материалов является одной из основных мировых экономических проблем. [7] Было подсчитано, что переработка аккумуляторов может обеспечить до 60% рыночного спроса на три критических элемента. [2] Переработка и развитие технологии аккумуляторов являются предлагаемыми стратегиями для снижения спроса на сырье. Переработка литий-ионных аккумуляторов, в частности, снижает потребление энергии. [8] Проблемы цепочки поставок могут создать узкие места, увеличить стоимость электромобилей и замедлить их внедрение. [1] [9] Страны создают стимулы для внутреннего роста на рынке, чтобы еще больше обеспечить свою долю в цепочке поставок. [2]
Месторождения критически важных минералов сосредоточены в небольшом количестве стран, в основном на Глобальном Юге . Добыча этих месторождений представляет опасность для близлежащих сообществ из-за слабого регулирования, коррупции и ухудшения состояния окружающей среды . Добыча влияет на качество продовольствия и воды, от которых зависят местные сообщества, а металлы попадают в их тела. Шахтеры также получают низкую зарплату, работают в опасных условиях и подвергаются жестокому обращению. [10] [11] Электромобилям требуется больше этих критически важных минералов, чем большинству автомобилей, что усиливает эти эффекты. Эти сообщества сталкиваются с нарушениями прав человека , проблемами экологической справедливости , проблемами с детским трудом и потенциально наследием поколений в виде загрязнения от горнодобывающей деятельности. Проблемы экологической справедливости, возникающие в цепочке поставок, затрагивают весь мир из-за опустошения атмосферы побочными продуктами загрязнения. Производство аккумуляторных технологий в значительной степени доминирует в Китае. Однако сжигание меньшего количества нефтепродуктов в транспортных средствах может снизить воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду , поскольку с 2023 года [обновлять]большая часть нефти используется в транспортных средствах. [12]
Цепочка поставок аккумуляторов включает:
Деятельность по добыче полезных ископаемых включает добычу необходимого сырья, в том числе критически важных материалов, таких как кобальт, литий, никель, марганец и графит, а также других необходимых минералов, таких как медь . [3] [13]
Деятельность на среднем этапе включает в себя очистку и плавку сырых минеральных руд с термической или химической обработкой для получения высокочистых материалов, необходимых для аккумуляторов, [3] [1] , а также производство катодов и анодов для аккумуляторных элементов. [13] Более низкое воздействие на окружающую среду при очистке может быть достигнуто за счет декарбонизированной генерации электроэнергии, автоматизированного управления процессами, очистки выхлопных газов и переработки использованных электролитов. [14]
Последующие виды деятельности включают производство батарей и конечных товаров для потребителя. [3] Производство литиевых батарей в Китае имеет почти в три раза больше выбросов, чем в США, поскольку производство электроэнергии в Китае больше зависит от угля. [2]
Мероприятия по окончании срока службы включают переработку или восстановление материалов, когда это возможно. [3]
Утилизация отработанных LIB без переработки может нанести вред окружающей среде. [2] Переработка литий-ионных аккумуляторов снижает потребление энергии, снижает выбросы парниковых газов и приводит к экономии природных ресурсов на 51,3% по сравнению с их утилизацией на свалках. [8] Переработка может потенциально снизить общие выбросы энергии при производстве аккумуляторов, поскольку отрасль переработки LIB становится все больше. [2] Если не перерабатывать, утилизация добычи кобальта включает несульфидные хвосты, что влияет на землепользование. [15] Даже в процессе переработки выбросы CO2 все еще производятся, продолжая оказывать воздействие на окружающую среду независимо от того, как утилизируются LIB. [2]
Переработка минералов батарей ограничена, но ожидается, что она возрастет в 2030-х годах, когда будет больше отработанных батарей. Увеличение переработки принесет значительные социальные и экологические выгоды. [16]
Китай доминирует в электромобильной промышленности, на его долю приходится три четверти мирового производства литий-ионных аккумуляторов. Большая часть переработки лития , кобальта и графита происходит в Китае. Япония и Корея являются основными центрами производства ячеек среднего звена и деятельности по цепочке поставок. Европа и США имеют 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 выше общемировых продаж в 2020 году. [1]
Добыча полезных ископаемых (добыча и переработка) в основном осуществляется в странах с добывающей экономикой, таких как Чили и Демократическая Республика Конго . [1] [18] Никель добывают в Австралии , [19] России , [20] Новой Каледонии и Индонезии . [21] [22] Кобальт добывают в Демократической Республике Конго. [23]
В апреле 2024 года США и Великобритания объявили о запрете импорта алюминия , меди и никеля из России. [24] Китай является крупнейшим экспортным рынком для «Норильского никеля » с 2023 года. [25]
У электромобилей меньше деталей, чем у ДВС. В среднем двигатель электромобиля имеет около 20 подвижных частей, но сопоставимый ДВС будет иметь 200 или более. [9]
Некоторые электродвигатели транспортных средств — это двигатели с постоянными магнитами , для которых требуются редкоземельные элементы , такие как неодим и диспрозий . Производство этих материалов также доминирует в Китае и создает экологические проблемы. Альтернативным двигателем является асинхронный двигатель переменного тока , который не использует эти минералы, но требует дополнительной меди . [9]
Эти компоненты также способствуют проблемам экологической справедливости, вызванным добычей кобальта и других минеральных ресурсов, как и батареи. Радиоактивная пыль и шахтные сточные воды от добычи этих ресурсов способствуют воздействию на окружающую среду. [14] Другой аспект трубопровода, очистка металлов, способствует воздействию на окружающую среду за счет производства электролитов, потребления электроэнергии и использования катодов. [14] Использование катодов усиливает токсичность морских экосистем за счет выщелачивания тяжелых металлов в процессе плавки. [26] 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. Эффекты избытка кобальта включают меньший набор веса у животных и более высокую смертность при рождении. [27]
Электромобилям требуется больше полупроводников, чем двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Тайвань является крупнейшим в мире производителем полупроводников. [9]
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 к устойчивому развитию повлияли на политику во многих странах Глобального Севера , что привело к быстрому росту индустрии электромобилей и, как следствие, к спросу на сырье. [18] Основные прогнозы по внедрению электромобилей предполагают, что в будущем автомобилей будет больше. [28]
Риски цепочки поставок включают проблемы устойчивости, [29] политическую нестабильность и коррупцию в странах с месторождениями полезных ископаемых, [30] а также проблемы с правами человека или экологической справедливостью . [31] [3] Поставки критически важных минералов сосредоточены в нескольких странах: например, Демократическая Республика Конго произвела 74% мирового кобальта в 2022 году. [32] Экстремальные погодные явления, геополитические проблемы, регулирование международной торговли, консолидация 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 воспроизводить исторические модели несправедливости и колониализма. [33]
Добыча никеля, меди и кобальта наносит ущерб окружающей среде в развивающихся странах, таких как Филиппины , [34] Индонезия и Демократическая Республика Конго. [35] [36] Добыча никеля внесла значительный вклад в вырубку лесов в Индонезии . [37]
Однако электромобили более экологичны, чем транспортные средства на ископаемом топливе. [38] [39] Цепочка поставок для транспортных средств на ископаемом топливе в основном состоит из нефти (для типичного автомобиля около 17 тонн бензина [40] ), и может быть сложной и неясной. [41] Сжигание меньшего количества нефтепродуктов в транспортных средствах, таких как двухколесные [42], может снизить воздействие нефтяной промышленности на окружающую среду , поскольку с 2023 года [обновлять]большая часть нефти используется в транспортных средствах. [12]