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材料是迈向净零碳排放的关键驱动力,因为全球碳中和的目标,推动各行业对新型低碳技术的需求。而与传统技术相比,新技术在研发阶段需要更多的材料。
例如,电池电动汽车(BEV)通常比同类内燃机(ICE)车辆重15%至20%
因此,对与材料的需求也考验着供应量的材料供应水平。
根据麦肯锡机构的预测, 到2030年,用于关键低碳技术的许多矿物和金属的供应将面临短缺。这将导致材料的价格飙升和波动,反过来又会使使用这些材料的低碳技术成本更高。
本篇目录:
1.材料行业展望
2.面临挑战
3.企业措施
4.材料行业过去采取措施
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材料行业展望
尽管随着全球经济增长放缓和大多数材料的价格企稳或逐步下降,但是在未来两年里,由于处于后疫情时代和俄乌冲突,造成供应链淤堵和能源价格上涨,因此尽管材料价格会下降,但是行业收入和盈利能力会再次上升。麦肯锡预测,未来十年,材料和金属行业的收入的增长会超过GDP增长。其中材料和金属所占份额最高,建筑材料次之,塑料最后。
在所有需求情景中 , 许多材料的未来增长率预计将超过历史增长率许多材料的未来增长率预计将超过历史增长率,尤其是绝对增长率。
预计由于锰在消费品和建筑业占2030年需求的70% 。因此,锰将在2030年之前以每年约2%的适度增长率增长。
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面临挑战
由于资源与需求的匹配通常要取决于材料、项目特征和监管环境 — — 从勘探到采矿作业开发新的矿床,需要5到15年的时间,如果需求增长超过了预期,则会出现供应短缺。
根据麦肯锡的预测,到2030年锂、钴、镍、锰和石墨(电池 );铯和铒 , 钕和镨(永磁体);铜(电线);铱(氢电解槽);锡(半导体),大多数电池材料,特别是锂和钴,将受到限制。
在接下来的两年中材料行业面临的挑战将是如何以可持续的方式抓住这一机会 ,同时加倍提高运营效率,以避免价格上涨超过可承受的水平。
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企业措施
为了解决材料不平衡问题并保持净零过渡的势头 , 具体行动可以从四个方面来看:供应、需求、创新和政策。
需求:下游行业要将需求转向低密度型材料或对各种不同材料需求较少的成熟技术。
创新:积极探索长期受限或区域集中的材料替代方案,投资者可以考虑加强稀土矿物等新材料的回收利用,以及提高现有资产吞吐量。
供应:要确保及时扩大供应还需要增加 30 万至 60 万专业采矿专业人员,还需要顺畅的许可流程和基础设施部署,以及可投入生产的设备和充足的水资源。
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材料行业过去采取措施
对金属使用强度降低
例如,预期的钴( Co )供应短缺引发了向镍较高但钴强度较低的 NMC电池的转变。
材料替代
高镍( Ni )价格上升导致用 200系列和 400系列取代300系列不锈钢。
技术替代
高镍价格上升,导致了使用LFP电池( 低镍 )替代 NMC电池(高镍)。
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实际案例
电动汽车和固定电池 ( 影响电池材料 , 如锂 , 钴 ,镍和锰 )
与 NMC 电池相比,在电池中降低使用钴,以及在 BEV 中采用 LFP 电池的成本更低。高镍含量的 NMC 电池,锂得使用强度较低,取而代之的是钠离子,可以减轻锂供应链的压力,有消息称2024 年将开始商业规模生产。
BEV 动力总成系统(影响磁体材料的铯、钕和镨)
大多数 BEV 具有永磁同步电动机,每 100 KW的功率输出需要大约 1 KG的稀土材料。然而,一些汽车 OEM 已经推出了在不需要任何稀土材料的鼠笼式感应电动机或电励磁电动机上运行的车辆。
特斯拉最近也在其总体规划中提到将加速向无稀土电动机的转变。
氢电解槽 ( 影响铱 )
低碳氢市场的规模还很小,在可首选的电解槽技术上还没有明确趋势。目前宣布的氢项目中只有 12%公开了其首选的电解槽技术。
例如。固体氧化物电解槽替代聚合物电解质膜(PEM)技术。
电气接线 ( 影响铜和铝 )
铜因其导电性,作为电线首选导电材料,但目前总提来看,铝具有更高性价比。
例如 , 大多数架空输电线路材料采用铝而非铜,因为其重量较低 , 可以使塔之间的距离更大 ,从而降低系统成本。
半导体封装 ( 影响锡 )
半导体封装有多种方法,其中包括包括倒装芯片和引线键合,由于锡使用强度在倒装芯片封装中更高,因此可以用引线键合方法替代。
电池化学和电动汽车电机的变化
电池化学优化,从低镍电池转换为高镍;
电动汽车 (EV) 电机类型变化,从稀土元素 9 (REE) 转向非稀土元素;
在电气应用的选定组件中,从 Cu 转变为 Al;
H 电解槽混合变化;
从质子交换膜电解槽转变为其他电解槽;
半导体封装类型变更,从倒装芯片焊接更换为其他封装类型。
总结:这些技术的替代,有些需要投入更多资金与研发要求,因此不一定是合适的改变路径,但如果延缓技术的转变,则随着材料价格上升,可能在减碳方面会付出更多成本。企业还需要考虑替代技术的相对排放强度和脱碳成本,否则,尽管新技术的替代可以降低价格波动风险,但却会在碳排放权履约上增加成本。
感谢阅读,关注,点赞,收藏,在看,下一篇我会在此篇基础上梳理CCER项目开发的第二阶段——项目备案。
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