Нехватка меди не даст США перейти на электромобили, заявили ученые

Исследователи из Университета Мичигана и Корнеллского университета (США) опубликовали на сайте Международного энергетического форума работу (о ней также пишет сайт Университета Мичигана), в которой показали рост потребностей в меди из-за безуглеродного перехода. Чтобы обеспечить глобальный переход на электромобили (в смысле продаж новых машин), добычу меди надо увеличить на 55 процентов относительно того уровня, который понадобился бы без них. В то же время «переход на гибриды», отметили ученые, потребовал бы «незначительного» роста потребностей в меди.

В качестве типичного примера роста потребления меди авторы исследования назвали популярный в США седан Honda Accord. Его ДВС-версии необходимо всего 18 килограммов меди, а полностью электрической — уже 90 килограммов. Кроме того, серьезного расширения потребует электросеть для зарядки электроавто. Ученые пришли к выводу, что 40 процентов продукции со всех новых медных рудников в мире придется отправлять на электрификацию электротранспорта.

Не сильно лучше обстоят дела с электроэнергетикой. Крупный офшорный ветряк на восемь мегаватт мощности сегодня требует примерно 10 тонн меди.

Один из исследователей отметил: «Я большой фанат Закона об уменьшении инфляции (вопреки названию, этот американский закон — о безуглеродном переходе. — Прим. ред.), у меня есть солнечные батареи, аккумуляторы дома и электромобиль. Я целиком за энергетический переход. Однако он должен быть осуществлен реалистичным методом».

Таким авторы считают гибридные автомобили. Дефицит меди, с их точки зрения, — ограничивающий фактор всего энергоперехода.

Между тем многие тезисы американских ученых вызывают сомнения. Например, они берут как примеры потребления меди электромобилями модели производителей, которые вообще не делают электроавто массово (Honda), поэтому разбираются в этом процессе примерно на уровне АвтоВАЗа. В то же время более компетентные производители требуют куда меньше меди для своих машин.

Например, Tesla в 2023 году запустила в серию первый в мире автомобиль с 48-вольтовой бортовой сетью низкого напряжения и 816-вольтовой бортовой сетью высокого напряжения (Суbertruck). Главную роль здесь играет сеть низкого напряжения, поскольку основная длина проводов в машине выполнена именно на низком напряжении. Помимо этого, у Cybertruck один провод на все периферийные устройства: если в обычной машине к колонке в двери и к электростеклоподъемнику в той же двери идут два отдельных провода (и так — ко всем потребителям), то у Cybertruck один провод (прокинутый по всей машине) обслуживает всех потребителей, кроме ходовых электромоторов.

Рост напряжения в четыре раза (сегодня бортовая сеть обычного автомобиля работает на 12 вольтах) означает кратно меньшую потребность в меди для низковольтной сети. Высоковольтная сеть на 800 вольт требует также значительно меньше меди, чем 400-вольтные, доминировавшие в электромобилях 2010-х годов. Поэтому тот же Cybertruck нуждается во вдвое меньшем количестве меди, чем аналогичная по мощности электромашина в 2010-х.

Иными словами, выпуск даже 100 миллионов электромобилей в год потребовал бы не девяти миллионов тонн меди, как полагают авторы новой научной работы, а лишь менее 4,5 миллиона тонн. И это предполагая то, что напряжение в бортовых сетях будущих электромобилей не вырастет выше уровня 2024 года, что тоже неочевидно.

Определенно, ветряки требуют большого количества меди. Но восьмимегаваттный офшорный ветряк в год вырабатывает не менее 25 миллионов киловатт-часов. Миллион таких ветряков произведут 25 триллионов киловатт-часов (общая генерация всей Земли сегодня) и потребуют 10 миллионов тонн меди. Очевидно, что миллион ветряков не построят за один год: это займет десятилетия.

Но даже если кто-то смог бы реализовать такой производственный подвиг всего за 10 лет, понадобился бы только миллион тонн меди в год. Вместе с 4,5 миллиона тонн меди в год для электромобилей речь идет о 5,5 миллиона тонн ежегодно — лишь четверти от общей добычи 2023 года. Учитывая, что добыча меди стабильно росла и до начала энергетического перехода, какой-то нерешаемой проблемы в приросте еще на 25 процентов не видно.

Большие сомнения вызывают расчеты ученых, касающиеся потребностей в меди для расширения электросетей. Действительно, переход на электроавто нуждается в заправках, а те — в проводах. Но стоит помнить, что провода для ЛЭП в мире — почти все алюминиевые, поскольку они дешевле и легче, чем медные. В автомобилях и на ВЭС медь предпочтительнее, так как легче гнется и удобнее для плотных компоновок, но к ЛЭП эти требования не относятся.

Разумеется, это не значит, что у электромобилей или ВЭС нет других сложностей. Например, электромобили, как писал Naked Science, сегодня не будут стоить дешевле десятков тысяч долларов, то есть бюджетные авто с ДВС пока существенно дешевле. С ВЭС все еще хуже: они, как и СЭС, не могут обеспечить безуглеродный переход в принципе, по чисто техническим причинам.