Текстът е публикуван в бр. 6 (58) на сп. Business Global Новата индустриална революция, която разчита най-общо на чиста елeктроенергия и изкуствен интелект, е вече в ход. И тя изисква значително увеличение на производството на суровини, които се добиват от земята, защото те се влагат в много по-големи количества в новите технологии.
Един типичен електрически автомобил например изисква няколко пъти повече минерални ресурси от конвенционалния автомобил, а в изграждането на наземна вятърна електроцентрала се влагат 9 пъти повече минерални ресурси в сравнение с газовата електроцентрала. Следователно, докато зеленият преход намалява глобалната зависимост от изкопаеми горива, успоредно той засилва натиска за производство и ефективен международен обмен на други суровини.
Заради нарастващия дял на ВЕИ в енергийния сектор например средното количество минерали, необходими за нова единица мощност за производство на електроенергия, се е увеличило с 50% от 2010 г. насам, по данни на Международната енергийна агенция. Някои добре познати суровини, които традиционно са в основата на промишленото производство (напр. алуминий, мед и желязна руда и стомана), също ще останат от съществено значение. Други, като редкоземните минерали (особено неодим и диспрозий), литий, кобалт или никел, също са широко използвани в новите технологии, и следователно се очаква търсенето им да нарасне значително.
Изчислителна мощ и AI. Днес изчислителните технологии и техните вериги за създаване на стойност са в основата на иновациите и конкурентоспособността във всички основни сектори на икономиката. Във всички хардуерни компоненти, използвани в работни станции, таблети, смартфони, персонални компютри, лаптопи, както и суперкомпютри, се използват 50 от всички 90 познати на човека естествени елементи, добивани от земята, в суровините за тези компоненти. Само няколко примера:
• Микрочиповете (GPU) имат слоеве от силиций с транзистори и кондензатори от тантал и паладий за по-добро съхранение на информация в по-малък чип.
• RAM паметите се произвеждат от зашеметяващо разнообразие от материали, сред които мед, бор, кобалт и волфрам.
• Златото присъства в малки количества навсякъде в компютрите – от RAM паметите, през процесорните чипове до дънните платки. Тъй като е скъп елемент, производителите от десетилетия се опитват да го заменят, но до момента неуспешно.
• В най-мощните компютърни чипове превъзходната електрическа проводимост на медта позволява значително намаляване на дължината и ширината на каналите на проводниците. Резултатът е много по-бързи скорости на работа и по-голяма интеграция на схемите – 400 милиона транзистора могат да бъдат опаковани в един чип. Изискванията за захранване вече са намалени до по-малко от 1,8 волта, а чиповете работят в много по-добра температурна среда.
На пръв поглед изкуственият интелект и облачните услуги нямат нужда от суровини, но това съвсем не е така. Те може и да не са физически, но имат нужда от данни, а центровете за данни на практика са гладни за материали и електричество чудовища. Тези цифрови хъбове се нуждаят от големи количества мед, алуминий, силиций, галий, редкоземни елементи и минерали за батерии. Медта например е от съществено значение за захранващите системи, охладителните мрежи и бързите кабели за данни. Алуминият, ценен заради лекото си тегло и устойчивост на топлина, се използва в сървърни стелажи и защитни корпуси. Силицият, особено в най-чистата си форма, формира ядрото на чипове, памет и устройства за съхранение. Съединения на базата на галий, като галиев нитрид и галиев арсенид, са често срещани във високоскоростни процесори и енергийно ефективната електроника. Редкоземни елементи, като неодим, диспрозий и тербий, играят ключова роля в моторите, охлаждащите вентилатори и прецизните части, използвани в центровете за данни.
Електроенергия и електромобили. Соларните панели изискват разнообразие от минерали, чийто състав зависи от използваната технология. Като цяло ключовите суровини при тях са мед (за кабели, проводници и трансформатори за свързване на соларните паркове към мрежата), силиций (основен материал за производството на фотоелектрични клетки в повечето панели от кристален силиций), сребро (за проводящата паста на предните страни на клетките). На практика соларният сектор, който е голям потребител на сребро, е и основен двигател за търсенето му.
За фотоволтаиците са нужни също цинк (използва се в някои видове тънкослойни соларни клетки и за антикорозионни покрития на конструкциите), както и кадмий, телурий, индий, галий (тези материали са критични за тънкослойните соларни технологии, защото предлагат по-висока ефективност в определени условия).
Голямо количество суровини изискват и вятърните турбини, особено офшорните. Повечето от тях се използват в генератора, електрическите системи и в конструкциите за облекчаване на теглото:
• Медта е изключително важна за намотките на генератора, за мощните кабели за пренос на електроенергия от турбината и за подстанциите.
• Манганът е ключов елемент в производството на стомана, която е основният материал за кулата и фундамента на турбината.
• Хром и никел се ползват за производство на неръждаема стомана и стомани с висока якост, както и за някои други компоненти.
• Редкоземни елементи като неодим, празеодим, диспрозий, тербий са критични за производството на мощни постоянни магнити, използвани в много директно задвижвани генератори и особено за офшорни турбини. Те осигуряват висока ефективност и намаляват необходимостта от поддръжка.
Новите начини за производство и консумация на електроенергия изискват и нов тип умни мрежи, които също се нуждаят от огромно количество суровини. Медта и алуминият са двата основни материала в проводниците и кабелите. Медта е предпочитаният избор за мрежите поради високата си електрическа и топлопроводимост, но е повече от три пъти по-тежка от алуминия и е по-скъпа. Тя е почти безалтернативна за подземни и подводни кабели, където теглото не е от основно значение и се изискват превъзходни технически свойства (напр. устойчивост на корозия и якост на опън). Алуминият обикновено се използва за въздушни линии предвид предимството му в теглото.
Според една прогноза на Международната агенция по енергетика годишното търсене на мед и алуминий за електрическите мрежи ще нарасне два пъти до 2040 г.
Тъй като бъдещето е на електрическата мобилност, трябва да бъдем готови за повишено търсене на суровини и заради електромобилите, чието производство е много по-интензивно по отношение на използването на минерали в сравнение с автомобилите с двигатели на вътрешно горене:
• Литий, никел, кобалт, манган и графит са основните използвани суровини, ключови компоненти на литиево-йонните батерии. Те определят капацитета, енергийната плътност и издръжливостта на батерията.
• Медта е изключително важна за електромоторите, кабелите и зарядната инфраструктура. Само за пример – един електромобил използва около 4 пъти повече мед от автомобил с ДВГ.
• Редкоземни елементи, главно неодим, диспрозий, празеодим, се използват за мощните магнити в електромоторите.
• Силицият е важен за мощните електронни компоненти и управляващите модули в превозното средство.
Бъдещо търсене. Всяка нова технология в близко бъдеще ще зависи от тези два фактора – електрификация и изчислителна мощ. И двата са зависими от суровините. Например при автоматизацията на едно предприятие ще се използват както досега суровини и материали за производство на машините, но ще се добавят още – за съхранение, обработка на данни и управление. Същото важи за всяка нова и по-модерна джаджа, от ново поколение дрон до нов модел смартфон – суровините за материалното тяло може да останат същите или дори да намалеят, но ще се компенсират и отгоре от нуждите от повече захранване и софтуерно управление. Затова не е чудно, че всички прогнози стъпват върху презумпцията, че нуждите от суровини за традиционните технологии ще останат, а новите ще добавят значително търсене.
Във всички сфери, които са и ще са основен източник на повишено търсене, една суровина изпъква и се появява неизменно във всички иновации – медта. Червеният метал заслужава специално внимание не само защото е ключов за бъдещето и присъства в почти всички нови технологии, но и защото България е известна с добива и преработката му. Най-успешните ни рудници са медодобивни, в страната има и доказани залежи от мед. Ще е много нелогично да не се възползваме от глобалните прогнози, че търсенето на червения метал ще скочи с приблизително 70% между 2021 и 2050 г. И по-точно ще е направо глупаво, защото достъпът до този и други критично важни материали е ключов не само за успешния енергиен преход, но и за цялостното представяне на икономиките на утрешния ден. Тоест за благосъстоянието на гражданите.
.jpg)
