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土地及锂电池

电动汽车需求上涨,电池产能亦须同步扩张

电动汽车将改变汽车产业格局?

电动汽车正稳步融入我们现有的交通体系。根据国际能源署数据,全球现有电动汽车使用量超过1,000万辆,预计到2030年总量将超过1.25亿辆。2010至2020年间,电池成本骤降,仅相当于最初售价的十分之一,到2030年还将进一步减半,继续加速电动汽车的普及。

 

但电动汽车的市场地位并没有绝对保障,实为一大隐忧。尽管电动汽车使用量增长明显,交通工具的碳排放量也在继续增加,到2050年减排80%的目标更显严峻。

赋能改变

电池是电动汽车发展的基石。如果电动汽车销量急速攀升,则电池产能必须同步扩充。到2025年,电池产能预期可达2020年水平的三倍,但专家对此持谨慎态度,称考虑到技术及需求的演变速度,产能扩张或许仍存在一些问题。那么电池工厂如何才能取得成功?

 

 

  • 比例: 超级电池工厂一般需要上百英亩的土地来建造。超级电池工厂作为独立的整体性设施,地块必须相对平整,以避免不必要的成本支出,因而选择面较窄。
  • 价格:许多电池供应商是初创公司,资本实力相对有限。在缺少外部投资及政府支持的情况下,这些供应商只能选择成本较低的市场进行选址。
  • 供电:超级工厂的运行需要耗费惊人的电量。选址需要确保能够获得充足电力供应,最好拥有可再生能源供电系统,以从容应对未来市场及监管环境的变化。
  • 潜力:2005至2018年间,电存储技术的专利申请数量以年均14%的速率增长,四倍于所有技术领域的整体平均增速。超级电池工厂的建设必须考虑技术高速进步的因素,必须打造可适应性。

后市走向

这些要求会改变汽车行业的基本面吗?某种程度上来说,会。汽车制造商向来不需要大规模依赖外部组织来供应主要部件。然而市场向电动汽车转变的速度太快,电池供应商似乎是厂商的唯一选择。正因为此,汽车制造商和电池供应商之间的合作关系并不罕见,因为既切实可行,也能产生经济效益。智能电池科技公司远景动力 (Envision AESC)联合日产汽车,将投资10亿英镑在英国东北部建设电池工厂,产能为9吉瓦时。这一合作加速了远景动力在英国的生产线铺设。日产汽车则将在电动汽车和可持续交通之路上继续前进。

在欧洲其他市场,电池超级工厂与汽车工厂之间的距离更远一些,但合作关系基本相似。波兰、匈牙利的本土汽车制造商很少,但在整个内燃机时代,这两个中欧国家一直是周边市场行业巨头(如大众、菲亚特)的制造基地。如今两国已与电池生产巨头企业(如LG化学、SK创新等)达成合作,向可持续产业之路转型。虽然这不符合欧盟2025年实现电池自给自足的目标,但长远来看,确实为欧洲大陆向重量级市场的迈进奠定了基础。目前,欧洲仍目前远远落后于亚洲。

特斯拉的发展模式表明还有第三条路。斯特拉虽然没有内燃机生产背景,采用的生产模式却与内燃机传统厂商相似。整个生产流程都能做到自给自足,仅少量零部件需要第三方供应商。因此,特斯拉工厂均远离传统的汽车市场。例如,1号超级电池工厂没有设在美国东北部的“铁锈地带”或有“汽车城”之称的底特律,而是远在西南部的内华达。

无论哪种模式,都需要依赖巨大的电池生产设施,且这一点不会改变。等到电池生产的进一步模块化成为可能——无论是技术进步还是成本下降的推动,将涌现出一批电池生产中心,但是与现有的生产中心重合还是出现在新的地区,仍有待观察。

电动汽车无疑已经在改变全球汽车行业。当前处于早期阶段,尚不清楚汽车行业最终会朝着哪个方向发展,甚至不知道是否会有一种策略比其他策略更好。目前,电动汽车的供需失衡意味着所有方法都有可能取得某种程度的成功。而只有在平衡得到纠正时,未来发展模式才有可能出现。

旧习

电池生产需要多种矿物原料;钴、镍、石墨、锰等,但大家最熟悉的应该是锂。电动车在上个十年变得越来越普遍时,锂提取量也开始增加,这不足为奇。提取的锂有71%被用于电池生产。而在2010年,用于电池生产的锂尚且不到总提取量的四分之一。如果不进行调整,锂和其他矿物的整体供应链可能会带来其他一系列的环境问题,但这一情况可以避免,因为开采流程各有差别。

 

 

锂矿石开采

硬岩矿石开采需使用巨型机器,会对景观造成严重破坏。但与下文即将讨论的地下水库相比,这种开采方法对土地的影响实际上相对较小;最严重的环境影响来自于后期的碳排放——平均每开采1吨锂会产生15吨碳排放。在目前电动车需求相对较低的情况下,每年的锂开采量已经达到8万吨,可想而知,在未来需求的驱动下矿石开采会对环境造成多大影响。

地下水提取

为从地下水中提取锂,需要将地下咸水抽到地表,让水分蒸发,得到浓度更高的含锂盐溶液,继而获得盐分以及锂。这种提取方法可以减少三分之二的温室气体排放,平均每吨锂产生五吨碳排放。但与前一种方法相比,这种方法需要六倍的土地面积以及三倍的耗水量。而这类地下水库通常位于供水有限的地区,因此耗水量问题尤其值得关注。

第三种方法

从环境角度考虑,上述两种方法都存在很大缺陷,尤其是在追求净零碳排放、环境意识增强的时代,与韧性供应链的打造可以说是背道而驰。所幸我们还有第三种方法。虽然地热水最主要的用途是可再生能源生产,但在流经岩石后,地热水中的矿物质含量会有所增加。如果流经的岩石富含锂(例如在康沃尔郡),则盐水的锂含量也会升高。将富含锂的高温地热水抽到地表,既可获得可再生能源,也可在几乎不影响环境的情况下提取锂,是名副其实的最佳方案。

矿石开采和地下水库具有高度的地域性。澳大利亚、南美拥有全球最大的锂矿和地热水源。它们也是世界上最大的锂生产基地,这并非巧合。地热盐水提取锂的方法大大降低了提取难度,欧洲和北美已有这类项目正在进行。锂供应链的多元化将缓解电池供应问题,更快地迎来电动车时代。