Kronik

En flåde af elbiler er et fatamorgana uden massive investeringer i råstofindustrien

EU råder slet ikke over de sjældne råstoffer og forarbejdningsindustrier, som skal til, hvis vi skal indfri målet om at elektrificere transportsektoren. Vesten må frigøre sig fra Kinas råstofindustri, hvis vi skal nå klimamålene, skriver geologer ved Videncenter for Mineralske Råstoffer og Materialer i dette debatindlæg
Kinas undergrund er meget fordelagtigt sammensat og indeholder mange mineralske råstoffer. Det har gjort det muligt for landet at blive verdens største producent af en række vigtige mineraler. Her en arbejder i en mine i Jiangxi-provinsen.

Kinas undergrund er meget fordelagtigt sammensat og indeholder mange mineralske råstoffer. Det har gjort det muligt for landet at blive verdens største producent af en række vigtige mineraler. Her en arbejder i en mine i Jiangxi-provinsen.

Stringer Shanghai

30. september 2020

De seneste uger har klimadebatten især drejet sig om antallet af elbiler på de danske veje i 2030, og hvordan de skal finansieres. Men er målene overhovedet realistiske set i et råstofperspektiv?

Der mangler en diskussion af den udfordring, det er at skaffe tilstrækkelige mængder af de råstoffer, som skal bruges til elektrificering af transportsektoren – både til bilernes elektronik og til de vindmøller og solceller, der skal frembringe den grønne energi.

Energiomlægning fra ’sorte’ til ’grønne’ teknologier afhænger af, at der er tilstrækkelige og sikre forsyninger af adskillige, ret specielle mineralske råstoffer, som hidtil kun har været produceret i små mængder til nichemarkeder.

Skal vi nå Parisaftalens mål, forudsætter det en betydelig vækst i produktionen af disse nye energiråstoffer. Det er nødvendigt at åbne mange nye miner, øge produktionen i de eksisterende og udvikle bedre metoder til at få nogle af energiråstofferne ud af mineralerne. Det er også nødvendigt at udbygge kapaciteten i de industrier, der forarbejder mineralerne til de grønne råstoffer.

Sparsom adgang til råstoffer

Kapløbet om disse råstoffer har udløst en stærk konkurrence mellem både industrier og lande for at få adgang til forsyninger i fremtiden. Det er et kapløb, hvor Kina lige nu fører stort, og hvor EU og USA i lang tid slet ikke deltog.

Alene til EU’s kommende forventede flåde af elbiler, er der et kæmpe behov for råstoffer, som ikke kan løses med råstoffer fra EU. EU-Kommissionen har netop udsendt en analyse af, hvilke råstoffer de europæiske industrier kan komme til at mangle: forsyningerne af 29 mineralske råstoffer er på en og samme tid usikre og vitale for EU’s industrier og økonomi.

En betydelig del af de 29 råstoffer bruges af de hurtigt voksende industrier, som fremstiller vindmøller og solceller til energitransmission og til elektrificering af transportsektoren. EU-Kommissionen står ikke alene med sin bekymring. Andre industrilande, ikke mindst Kina og USA, udarbejder også analyser over behovet for mineralske råstoffer. I store træk er det de samme råstoffer, som er ’rødlistede’ her.

En række internationale organisationer og forskningsinstitutioner har også udarbejdet fremtidsscenarier for forbruget af de råstoffer og når frem til samme konklusion: Mineindustrien og de råstofforarbejdende industrier er slet ikke gearet til at levere de mængder råstoffer, som er forudsætningen for, at der i 2030 globalt kan køre 250 millioner elbiler omkring med langtrækkende og hurtigtladende batterier.

Kinas dominans

Ingen lande kan være selvforsynende med mineralske råstoffer eller råde over alle led i forsyningskæderne fra minedrift til færdige råstoffer. Derfor er mineindustrien i sin natur international, og minerne er placeret der, hvor der er geologisk grundlag for det – og vigtigt: hvor der desuden er samfundsmæssig accept af minedrift og råstofindustri.

De fleste vælgere – og dermed politikere – ønsker ikke disse industrier i deres egen baghave. Derfor producerer EU kun få procent af de mineraler, som de europæiske industrier forbruger, og de fleste råstofforbrugende værdikæder er for længst udflyttet fra EU – især til Kina.

Kina har udnyttet situationen og brugt udflytningen i landets økonomiske udvikling – opbygget infrastruktur, teknologiudvikling, industri og eksport. Kinas råstofbehov er dermed vokset og diversificeret, så landet både kan forsyne sine egne 1,4 milliarder forbrugere og eksportere råstoffer til den vestlige verden, som selv har nedprioriteret mineindustrien og følgeindustrierne.

Geologisk set er Kinas undergrund meget fordelagtigt sammensat og indeholder mange mineralske råstoffer. Det har gjort det muligt for landet at blive verdens største producent af en række vigtige mineraler til stålindustrien, elektronikindustrien, moderne kommunikationsmidler og senest til elektrificering af transportsektoren.

Eksempelvis er Kina de facto eneleverandør af visse nøgleprodukter; heriblandt det, der misvisende kaldes ’de sjældne jordartsmetaller’, og som bruges til fremstilling af stærke magneter, der er forudsætningen for store, effektive vindmøller og avanceret elektronik til blandt andet elbiler.

Kinas egne miner dækker dog langt fra alle Kinas behov for grønne råstoffer, og derfor vokser antallet af kinesisk ejede eller dominerede mineselskaber, som opererer uden for Kina. For visse råstoffer har Kinas industri ikke brug for kontrol over minerne, fordi kinesiske virksomheder i stedet kontrollerer de nøgleindustrier som forarbejder, forbruger og omdanner mineralerne til eksportprodukter. Det gælder for vigtige metaller til grøn omstilling.

Mere end penge

De europæiske og amerikanske flaskehalse i råstofforsyningerne af sjældne jordartsmetaller skyldes ikke en global mangel på geologiske forekomster. Mange nye mineprojekter for disse råstoffer er under vurdering – heriblandt to store i Grønland, Kvanefjeld og Kringlerne, som eventuelt i fremtiden kan levere disse vigtige råstoffer.

Men vestlige industrikoncerner tøver med at udfordre Kina af frygt for at miste adgangen til andre kinesiske varer af vital betydning, idet både de industrier, der kan forarbejde de sjældne jordartsmetaller, og de industrier, som bruger råstofferne til at fremstille eksportvarer til Vesten, ligger i Kina og indgår i Kinas statskontrollerede råstofstrategi. Selv med nye miner uden for Kina vil Kina altså stadig have kontrol over værdikæderne.

At etablere nye miner uden samtidig at udvikle tilhørende værdikæder svarer til at prøve at dæmme op for en mangel på ost ved at skaffe flere køer uden at sikre, at der er mejerier til at bearbejde råmælken. Samme problematik gælder for en stor del af EU’s 29 rødlistede mineralske råstoffer.

De globale geologiske reserver for de mineraler, som EU-Kommissionen nu har vurderet som kritiske, kan række langt ud i fremtiden. Afhængigheden af Kina skyldes derfor ikke, at der er geologisk råstofmangel, men må helt overvejende tilskrives, at Kina har formået at monopolisere hele eller dele af værdikæderne, mens den vestlige verden har undladt at investere i egen råstofproduktion og tilhørende værdikæder.

Forsyningsproblemet forstærkes af, at det typisk tager ti til 15 år at finde nye mineralforekomster og etablere nye miner og forarbejdningsanlæg.

Nye store batterifabrikker er p.t. under etablering, trods det faktum, at alle prognoser peger i retning af, at forsyningerne er utilstrækkelige til at opfylde de politiske energiscenarier.

Både investeringer i mineralefterforskning og nye miner, udvikling af råstofforarbejdende industrier, som kan levere råstoffer til den energiteknologiske omstilling, og udvikling af værdikæderne er utilstrækkelige i den vestlige verden.

Den tid er forbi, hvor politiske beslutninger om øget energiproduktion blot var et spørgsmål om at skrue op for olie- og gaspumperne. Diskussionen om, hvor mange elbiler der skal køre på de danske veje i 2030, og hvordan energiproduktionen kan omlægges til ’grønne’ teknologier, bør derfor ikke kun handle om finansieringen. Den bør også handle om, hvilke nødvendige politiske tiltag der skal gennemføres for at sikre de mange forskellige mineralske råstoffer, som er forudsætningen for, at de grønne teknologier kan implementeres i en hastighed og et omfang, som ikke er dikteret af Kina.

Per Kalvig og Jakob Kløve Keiding er geologer ved Videncenter for Mineralske Råstoffer og Materialer, GEUS – De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland

Transportsektoren tegner sig i dag for 28 procent af den danske klimabelastning. Den danske bilpark vil ifølge Energistyrelsen vokse fra i dag 2,7 millioner til godt 3,4 millioner i 2030.
Læs også
Den 7. september fremlagde den såkalde Eldrup-kommission sine anbefalinger for grøn omstilling af personbiler på et pressemøde i DGI-Byen.
Læs også
Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

  • Per Christiansen
  • Morten Balling
  • Anders Reinholdt
  • Carsten Munk
  • Christian Mondrup
  • Werner Gass
  • Jens Flø
  • David Zennaro
  • Torsten Jacobsen
Per Christiansen, Morten Balling, Anders Reinholdt, Carsten Munk, Christian Mondrup, Werner Gass, Jens Flø, David Zennaro og Torsten Jacobsen anbefalede denne artikel

Kommentarer

Det er da vist kun et problem på skrivebordsniveau. Ideen om 250 mill. elbiler i 2030 er (desværre) helt utopi.
Elbiler passer næsten perfekt til et land som DK af mange årsager, men det gør sig absolut ikke gældende for mange andre steder.

@Per og Jakob

I skriver: "De globale geologiske reserver for de mineraler, som EU-Kommissionen nu har vurderet som kritiske, kan række langt ud i fremtiden."

Er det sandt? Hvis man f.eks. ser på litium som er essentielt for produktionen af de batterier som er nødvendige for at lave elbiler med en brugbar rækkevidde, så er den globale reserve iflg. USGS 17 millioner tons. Den globale ressource opgøres pt. til 80 millioner tons.

https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020-lithium.pdf

CO2 udledning er et globalt problem. Hvis Danmark fik en million elbiler på vejene i 2030, hvilket stadig kun svarer til ~1/3 af det nuværende antal fossilt drevne personbiler, så ville det ikke betyde noget for den globale opvarmning, fordi CO2 spredes i hele atmosfæren.

Hvor urealistisk det end måtte lyde skal en løsning derfor være global. De 17 millioner tons litium i reserven svarer til svarer til lidt over 2 kg litium pr. verdensborger. Det svarer til en 10-20 kWh batteripakke, hvilket ikke er nok til en el-bil. Oveni det genbruger vi ikke litiumbatterier, fordi det er for besværligt og dermed dyrt.

Selvfølgelig kan markedskræfterne føre til at en større del af ressourcen kan opgøres som rentabelt udvindbar reserve, men selv hele ressourcen på 80 millioner tons rækker langt fra til det globale behov, og det ville også skrue priserne voldsomt op.

Når i opgør at de globale reserver "kan række langt ud i fremtiden", hvordan beregner i så det? Den typiske beregningsmodel er at man dividerer reserven med det nuværende årlige forbrug, men dermed forudsætter man (fejlagtigt) nulvækst i forbruget. Som i selv er inde på er forbruget stigende (typisk eksponentielt).

En væsentlig bedre metode at beregne en reserves "holdbarhed" er Hubbert's Peak Teori. Den bygger på en simpel logistik funktion. Når man starter på at udvinde en reserve er der 100% af den tilbage, og når man har udvundet alt, så er der 0% tilbage. Produktionen går langsomt i starten, accelererer derpå eksponentielt og falder tilsvarende når man har udvundet størstedelen af ressourcen indtil den går i stå. Tegner man en kurve over den akkumulerede produktion over tid, vil den ligne en s-formet kurve. Tager man differentialet af denne logistikfuntion får man en klokkeformet kurve med et peak ca. midt på kurven.

Der har været mange argumenter mod Hubbert's teori, men ingen kan argumetere mod logikken i logistikfunktionen, og dybest set er Hubbert's Peak Teori bare en matematisk omskrivning af logistikfunktionen, så den er også svær at argumentere imod. Grunden til at det alligevel lykkes er formentlig at differentialligninger er indviklet for mange, og at det dermed åbner op for alle mulige usande argumenter, såsom dem nogle økonomer benytter.

De argumenterer ofte at markedet løser alt, men de har ikke forstået hverken konsekvenserne af eksponentiel vækst, eller at grundstoffer ikke kan produceres. Der en en given mængde atomer af en given slags her på planeten. Mængden ændrer sig ikke. Det som ændrer sig er hvor nemt det er at udnytte den mængde der er.

Når vi f.eks. graver relativt koncentreret fosfor (lav entropi) op af miner, bruger det til gødning, spiser det via mad, og via toilettet sender fosforen ud i havene, så falder koncentrationen (entropien stiger), og dermed skal vi bruge mere energi på at udvinde den igen. Det er simpel termodynamik, og den kan man ikke lave om på. Sagt på en anden måde kunne vi rydde op i meget af det rod vi har kreeret hvis vi bare havde brugbar energi nok til at gøre det, men det har vi som bekendt ikke, og for at få adgang til mere energi skal man bruge flere grundstoffer vi heller ikke har.

Søren Lind, Ulrik Hermann, Susanne Kaspersen og Flemming Berger anbefalede denne kommentar

Nu er fremtidens bil vist ikke en el-bil - i hvert fald ikke på det mellemlange sigt. Men der er faktisk andre batterityper på vej.

Dels har 1.100 ingeniører på den gamle og nedlagte SAAB-fabrik forsket i elbiler, batterityper og lade-systemer i snart 12 år, og har opbygget verdens højeste ekspertise på området, som de sælger til bilfabrikker. Og dels er der en enorm batterifabrik til 6.000 ansatte under bygning i Nordsverige, der også sideløbende skal forske videre på eksisterende teoretiske batterikonstruktioner.

Men ellers er det korrekt, at medens vesten har snork sovet, har Kina stille og roligt og uden konkurrence sat sig på vitale råstoffer i en lang række lande. Og de er kommet gennem med dette til absolut lavpris.

@Gert Romme

Hvilke batterityper er det du mener er "på vej", og benytter de litium? Mig bekendt er det endnu ikke lykkedes at lave et effektivt batteri med høj energidensitet og lav masse uden at bruge litium. Det skyldes dybest set spændingsrækken og litiums lave massefylde. Hvis nogen havde udviklet et bedre batteri, tror du så ikke idéen var implementeret allerede?

Hvis vi skal nå at realisere planerne om at bygge en masse el-biler inden 2030, selv med den nu proklamerede hockeystav (vi venter til sidste øjeblik), så nytter det ikke noget at satse på teknologier som ikke allerede findes. Vi burde have været i gang for over 30 år siden, da IPCC blev dannet i erkendelse af problemerne, deres omfang og konsekvenser.

Det må være brint biler der er fremtiden og ikke elbiler. For brintbiler forurener ikke, heller ikke med CO2. Vi kan spalte vand i ilt og brint og så køre på brinten, det kræver en del strøm, så Danmark burde så hurtigt som muligt komme igang med kernekraft som kan levere energien, for kernekraft er løsningen på miljøproblemerne. Huyndai har en brint bil og der er nu 6 steder i landet der kan tankes brint. Elbiler bliver næppe det store hit, for batterierne er dyre, og politikerne skal blande sig helt udenom, og lade markedet råde, ellers kan det resultere i gigantiske fejlinvesteringer.

@ Morten Balling,

Jeg er økonom og ikke tekniker. Og jeg refererer egentlig blot det, der tidligere og i flere omgange over tid, har stået i medierne. Og som du formentlig, uden problemer, kan google dig frem til

Men det er vel naturligt, at hvis en privat virksomhed, National Electric Vehicle Sweden AB, med mangeårig baggrund i produktion af SAAB-biler, anvende så meget kostbar kapacitet til forskning indenfor dette ret snævre område, så oplyser de jo ikke ligefrem deres resultater, - i hvert fald ikke før de er blevet beskyttet.

Og det må da være lige så naturligt, at hvis en anden privat producent, Northvolt, der er i øvrigt er helt nystartet, opnår 40 mia. kroner til investeringer i en fabrikskapacitet med 6.000 ansatte til at producerer bilbatterier, så har de formentlig fat i noget, der både er efterspørgsel og afkast i. - De er jo ikke de eneste på dette marked.

I øvrigt fordeles fabrikken på flere adresser i Nordsverige, da det var vist sig vanskeligt at opnå arbejdskraft med nødvendig kompetence,

https://www.nyteknik.se/artiklar-om/Batterifabrik

Vigtigt debatindlæg, og interessant indspark du kommer med Morten Balling. Desværre tager klima og miljø-debatten, og en stor del af lovgivningen på det område, udgangspunkt i økonomiske modeller med meget lidt, eller næsten ingen, hensyn til naturvidenskabelige kendsgerninger.

Et fint citat fra artiklen ”The Macroecology of Sustainability” (Burger et al., 2012):

” A survey
of the published literature from 1980
through November 2010 using the Web of
Science reveals striking results. Of the
23,535 published papers that include ‘‘sustainability’’
in the title, abstract, or key words, 48% include ‘‘development’’ or
‘‘economics’’. In contrast, only 17% include
any mention of ‘‘ecology’’ or ‘‘ecological’’,
12% ‘‘energy’’, 2% ‘‘limits’’, and fewer than
1% ‘‘thermodynamic’’ or ‘‘steady state’’.
Any assessment of sustainability is necessarily
incomplete without incorporating these
concepts from the natural sciences.”

Morten Balling « Husk at kun et fåtal af verdens borgere har behov for eller mulighed for at anskaffe sig et køretøj - lidt rundt regnet kunne man måske antage, at en milliard elbiler skulle dække behovet. Det giver en ok rækkevidde på m(lithiumreserve) * energitæthed/m(lithium) * rækkevidde/m(lithium) / n(biler) = 80 MT * 10 Wh/g * 6,5 km/Wh / 1G biler = 5200 km/bil.
Selv med 5G biler ville hver have en rækkevidde på over 1000 km :)

Det vil måske også glæde dig at vide, at Tesla har annonceret 100% genbrug af lithium fra deres batterier allerede fra for nogle år siden - og at de nu trækker genindvindingen ind i egne fabrikker som led i deres closed loop-strategi :) :)

Til artiklen: Markedet skal nok få råstofferne til at flyde. Kina fungerer - i kraft af kommunismen - som én stor virksomhed, og deres mål er at tjene penge. Vi behøver ikke bekymres af Kina, medmindre vi bekymres af deres velstand.

Morten Balling

@Søren Lind

Bæredygtighed beskrives normalt som værende en af tre "søjler": Økologisk bæredygtighed, økonomisk børedygtighed og social bæredygtighed. Den første er den eneste som reelt har noget med den oprindelige definition at gøre. Den siger noget ala at den nuværende befolkning ikke må bruge flere ressourcer end at det vil være muligt for kommende generationer. Man kan også forstå økologisk bæredygtighed som værende en levevis som kan fortsætte stort set uendeligt længe.

Økologisk bæredygtighed er lidt af en utopi nutildags, fordi vi er blevet så mange mennesker med en median levestandard, som gør at vi bruger langt flere ressourcer end naturen kan nå at genskabe i det tempo vi bruger dem. Samtidig er der ikke ret mange mennesker som vitterligt vil være villige til at gå ned i ressourceforbrug for at redde kommende generationer. En gennemsnitlig dansker skal formentlig ned på et ressourceforbrug som svarer til 1/10 af det nuværende.

Økonomisk bæredygtighed kan (lige så) hypotetisk godt lade sig gøre, selvom vækst absolut ikke er bæredygtig på nogen måde. Derudover ignorerer de fleste mennesker at økologisk bæredygtighed er en forudsætning for økonomisk bæredygtighed. Uden en bæredygtig levevis så dør vi stort set allesammen, indtil antallet af mennesker balancerer med mængden af gendannede ressourcer.

Den sociale bæredygtighed skal man lede længe efter, måske fordi den er den mest diffust definerede af de tre.

@Rune Mariboe

Du kan ikke bare erstatte reserven med ressourcen. Reserven er den del af ressourcen det er rentabelt at udvinde. Ser man f.eks. på olie, så skal man altid bruge en vis mængde energi på at udvinde den. I olieindustriens tidlige dage brugte man typisk hvad der svarede til én liter olie på at udvinde 100 liter olie, men det forhold bliver mindre med tiden, fordi man starter med den del af ressourcen som er lettest at udvinde. Forholdet kaldes ofte EROI (energu returned on investment), og i dag er EROI for olie langt under 100:1, typisk er den nede på 10:1, og med shale oil mm. er den nede på 2:1 på en god dag.

Når EROI kommer under 1:1, så skal man bruge mere energi på at udvinde olien end den energi man kan hive ud den udvundne olie, og så kan det bedre betale sig at bruge energien til noget andet, men det betyder også at udvindingen stopper eller falder.

Tesla er ligesom Apple gode til at få det til at lyde som om deres produkter er nærmest magiske. 100% genindvinding kan ikke lade sig gøre. Det foreskriver bla. fysikken. De bedste bud på genindvinding af litium jeg har set er et sted mellem 30-50%. Sagt på en anden måde går der altid noget tabt pr. cyklus. I tilfældet litium vil formentlig ca. halvdelen gå tabt, hver gang litium genbruges, og derudover er processen ikke let. Den kræver bla. store mængder energi.

Som Søren Linds citat nævner kommer man ikke uden om termodynamik når man vil regne på bæredygtighed. Termodynamikkens 2. lov viser bla. at for at genbruge en ressource så skal man udføre fysisk arbejde, og det kræver at man omdanner energi med lav entropi til energi med høj entropi. Når man f.eks. vil genindvinde en brugt ressource (sænke entropien i systemet lokalt), så skal man omdanne energi, og det vil altid skabe mere entropi et andet sted i systemet. Mere end den entropi man reducerer lokalt. Det er sådan at virkeligheden fungerer, og det er bare ærgerligt, men vi har ikke, og kommer ikke til at bryde denne lov.

Af samme grund bør alle også rette deres opmærksomhed mod den eneste, stort set uudtømmelige energikilde vi har, værende solenergi. Den er der enorme mængder af, men energien ligger bundet i fotoner i sollyset, og selv med al vores teknologiske know-how er vi stadig langt fra at være ligeså gode til at udnytte solenergi som de autotrofe organismer (bla. planter) er i deres fotosyntese. De har øvet sig i mange millioner år, og selv de er stadig ret ineffektive når det kommer til at binde solenergi.