LAD DER BLIVE LYS! Mangel på mineralske råstoffer kan forsinke omstilling til grøn energi

’Lad der blive lys!’ Under denne overskrift gennemgår The Economist (17. januar 2015) – med udgangspunkt i de historisk lave oliepriser – mulighederne for at omlægge verdens energiforsyning fra de ”sorte”, fossile energikilder til CO2-neutrale energiteknologier. Dette er helt på linje med den officielle danske strategi for fremtidens energiforsyning (Energistyrelsen).

På verdensplan bidrog de CO2– neutrale teknologier vandkraft, atomkraft, vind, geotermi og solceller i 2013 tilsammen med cirka 13 % af energiforbruget. En global omlægning af energiforsyningen til 100 % CO2-neutrale energikilder vil derfor potentielt være en af menneskehedens helt store bedrifter.

Men et teknologispring væk fra kul, olie og gas er ikke ensbetydende med et farvel til mineralske råstoffer, når det drejer sig om at skaffe strøm og lys. Der skal stadig bruges råstoffer til fremstilling af fx vindmøller, brændselsceller, solceller, biomasseanlæg, jordvarmeanlæg, atomkraft, transmissionsnet, belysning og energiopbevaring (batterier). Dette kræver masser af mineralske råstoffer – og mange forskellige. Nogle af dem omtales ofte som energi-metallerne eller grønne metaller; de bruges typisk i små mængder, men er helt uundværlige.

En vindmølle kræver råstoffer fra mindst 40 forskellige miner
Hvis strømmen eksempelvis skal produceres af en vindmølle, skal der bruges råstoffer til fremstilling af mølletårnet, vingerne og dynamoen. Mølletårnet er konstrueret af stålplader, som består jern og krom. Vingerne, der mest består af glasfiber, fremstilles af kvartssand, kalksten og natriumkarbonat, og til dynamoen skal der bl.a. bruges kobber, jern, bor og sjældne jordartsmetaller. Desuden skal der bruges en lang række specialmetaller til forskellige legeringer, der indgår i møllernes elektriske system.

Vindmølleparker er ofte placeret langt fra hvor strømmen forbruges, hvilket betyder, at strømmen skal sendes fra møllen til forbrugeren via kobberledninger. Et groft skøn tyder på, at der skal være mindst 40 forskellige miner i drift et eller andet sted i verden, for at der kan fremstilles og drives en hel vindmølle. Tilsvarende kræver andre energiteknologier, at der er de rigtige metaller og materialer til rådighed, for at de kan realiseres.

Nye teknologier = nye mineralske råstoffer
Belysning – det vi normalt blot kalder el-pærer – er under hastig udvikling. Bare inden for de senere år har vi skiftet fra de traditionelle glødepærer, til de mere energibesparende fosforescerende pærer (Compact Flourescense Lamp – CFL), som allerede nu er under udfasning til fordel for de endnu mere energibesparende LED-pærer (Light Emitting Diode).

Hver gang belysningsteknologien ændres, sker der også et skift i sammensætningen af materialerne og dermed i efterspørgsel af de mineralske råstoffer, som er nødvendige til de nye teknologier. Til fremstilling af de gammeldags glødepærer blev der bl.a. brugt wolfram, rhenium, bly, kobber og kviksølv; i de fosforescerende pærer (CFL), erstattes wolfram, rhenium og kviksølv især af yttrium og lanthan, som hører til i gruppen af sjældne jordartsmetaller. De nye LED-pærer bruger også sjældne jordartsmetaller, men kun en brøkdel af den mængde, der bruges i CFL-pærer, og der er derfor forventning om, at prisen på fx yttrium vil falde over de næste år. Yttrium spiller en betydelig rolle for økonomien i nogle af de nye mineprojekter med sjældne jordartsmetaller, som påtænkes iværksat uden for Kina, og konsekvensen af skiftet fra CFL- til LED-belysning kan være, at nogle af disse projekter alligevel ikke vil kunne betale sig og derfor ikke kommer i produktion. I stedet kan LED-pærerne give øget efterspørgsel på andre metaller som fx indium og gallium, som produceres som biprodukter til zink og aluminium.

Batteriboom
Der er også brug for metoder til at opbevare energi, for eksempel til at gemme den overskuds-elektricitet, som vindmøllerne producerer, mens det blæser, til tider hvor det ikke blæser. Disse teknologier er kun ved at blive udviklet. Men i vores dagligdag opbevarer vi energi i form af batterier til opladning af alle vores bærbare gadgets, til både el-drevne og konventionelle transportmidler og til mange andre formål.

Batterier er et boomende marked, hvor en rivende teknologisk udvikling forsøger at opfylde kravene til batteriernes funktionalitet: De skal bl.a. være små og lette, kunne levere strøm i lang tid, og samtidig skal de kunne oplades hurtigt og mange gange, uden at det går ud over ydelsen. Derfor kommer der i hastigt tempo nye batterityper på markedet, som bedre opfylder disse krav, og som oven i købet er billigere. Nikkel-cadmium-batterierne (Ni-Cd) blev afløst af nikkel-metal-hydrid-batterier (NiMH), som indeholdt op til op til 10 % sjældne jordartsmetaller. På det seneste er batterityper baseret på lithium, mangan og grafit begyndt at vinde frem til brug for især el-drevne transportmidler. Dermed fortrænges de sjældne jordartsmetaller på dette marked.

Vanskeligt at starte nye miner for specialmetaller
Hver gang der introduceres nye teknologier, har det indflydelse på, hvilke råstoffer der er brug for, og dette har igen indflydelse på den globale minedrift: Nogle miner og selskaber vil kunne drage fordel af teknologi- og markedsændringerne, mens andre vil miste markedsandele for deres produkter og måske blive tvunget til at lukke.

En omlægning af energiforsyningen til CO2-neutrale energikilder er en kæmpe udfordring for mineindustrierne, som skal fremskaffe de mineralske råstoffer, der skal bruges for at kunne erstatte de fossile brændstoffer med grønne energiteknologier. Alene USA’s ambition om at bringe vindmøllebaseret strøm op på 20 % af den samlede energiforsyning vil betyde et årligt forbrug på 1,5 mio. ton stål, 40.000 ton kobber og 380 ton neodymium (USGS, 2011), som skal bruges til fremstilling af vindmøllerne. Hertil kommer behovet for en lang række andre energi-metaller og råstoffer til andre energiteknologier, som skal fremskaffes i løbet af en meget kort årrække. En anden udfordring er, at der forskes i nye energiteknologier som kan vende op og ned på markedet i løbet af kort tid – og dermed kræve nogle helt nye råstoffer.

Netop det faktum, at metaller til brug i energiteknologier skal skaffes hurtigt, kan være et problem, fordi det er vanskeligt at tiltrække investorer til efterforskning og udvinding af disse specielle råstoffer, som ofte kun bruges i små mængder (globale produktion under 1000 ton om året for flere af dem). Til sammenligning produceres der årligt cirka 18 mio. ton kobber. Markedet for energi-metaller er altså relativt begrænset, men meget dynamisk, hvilket betyder, at nye teknologier kan gøre metallet overflødigt, inden investeringer i nye mineanlæg er afskrevet.

Markedsusikkerhed er gift for investeringer og kan gøre det vanskeligt at finde finansiering til etablering af nye miner og forarbejdningsanlæg for energi-metaller. Følgen kan i værste fald blive, at der ikke åbner nye miner i tilstrækkeligt omfang, og der opstår mangel på visse metaller. Derfor kan omstillingsprocessen til CO2 –neutral energiteknologi blive knap så nem og hurtig, som mange håber på.

Per Kalvig

0 replies

Skriv en kommentar

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive offentliggjort. Krævede felter er markeret med *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.