Miedź to prąd, a prąd to cywilizacja. Nasz ulubiony metal może się skończyć [MOTO 2030]

Łukasz Kifer
Martwimy się, skąd weźmiemy metale ziem rzadkich do motoryzacji. Większym problemem są zasoby miedzi. Ten skromny metal jest materiałem o strategicznym znaczeniu dla rozwoju motoryzacji i przyszłości całej cywilizacji.

MOTO 2030 to piątkowy cykl Gazeta.pl, w którym poruszamy najważniejsze tematy dotyczące przyszłości motoryzacji, transportu i technologii. Nie zabraknie tu także ciekawych historii konstruktorów oraz opisu dziejów firm, których przeszłość ma wpływ na to, jak będzie wyglądała motoryzacja przyszłości. Samochody, drogi i miasta na naszych oczach bardzo dynamicznie się zmieniają. Co piątek dziennikarze Moto.pl będą o tych zmianach pisać. Tutaj znajdują się wszystkie artykuły z cyklu MOTO 2030.

W tym wzniosłym stwierdzeniu nie ma ani grama przesady. Przypomnijmy sobie wiadomości ze szkoły. Czym jest miedź i dlaczego stała się taka ważna? Mówiąc najprościej: miedź to prąd. Jesteśmy na etapie rozwoju, na którym trudno wyobrazić sobie korzystanie z energii elektrycznej bez jej udziału.

W internetowej krynicy mądrości, czyli Wikipedii, czytamy, że podstawowe właściwości fizykochemiczne tego pierwiastka to wysokie przewodnictwo elektryczne, cieplne oraz plastyczność. Właśnie te cechy zdecydowały, że miedź jest tak chętnie używana we wszelkich urządzeniach, które mają coś wspólnego z prądem elektrycznym.

Miedź jest względnie dostępna, a więc i dość tania, jej duża plastyczność i niska temperatura topnienia sprawiają, że obróbka nie sprawia problemu, wydajność jest wysoka, a późniejszy recykling można przeprowadzać teoretycznie w nieskończoność bez utraty jakości. Duża część miedzi w obiegu (ok. 35 proc.) to ciągle ten sam materiał, który jest wielokrotnie odzyskiwany z wycofywanych produktów.

Monako, Monte Carlo. Jedno z najdroższym miejsc na świecie do parkowaniaParkingi na wagę złota. Będzie ich coraz mniej, będą coraz droższe [MIASTO 2030]

Lepszym przewodnikiem od miedzi jest tylko srebro

W naturze są metale, które jeszcze lepiej od miedzi spełniają zadanie transmisji wolnych elektronów. Przede wszystkim srebro (ma najwyższą przewodność), ale też złoto i platyna. Pewnie już sami się domyślacie, dlaczego nie stosuje się ich masowo. Potem jest miedź, która ma znacznie większy udział w mieszaninie pierwiastków w ziemskiej skorupie.

 

Jednak wbrew pozorom nie jest jej aż tak dużo. Z powodu ograniczonych zasobów i ogromnego znaczenia, określa się ją jako pierwiastek strategiczny dla ludzkości. Złoża miedzi można podzielić na rezerwy i zasoby. Te pierwsze są złożami odkrytymi i zbadanymi pod kątem ilości oraz możliwości wydobycia.

Te drugie to bardziej teoretyczne rozważania. Światowe rezerwy miedzi określa się na co najmniej 830 milionów ton. Zasoby są oceniane na nawet 5 mld ton. Średnie roczne zużycie miedzi to mniej niż 30 milionów ton. Przytoczone dane pochodzą z Copper Alliance.

W zależności od tego, kogo pytać, to dużo albo mało. Firmy, które zarabiają na wydobyciu, obróbce i sprzedaży miedzi, twierdzą, że jej nigdy nie zabraknie, bo rezerwy są w stanie zaspokoić potrzeby ludzkości przez setki lat. Geograficznie są rozłożone w miarę równomiernie na kontynencie amerykańskim (w Chile, Peru, Meksyku i USA), australijskim i azjatyckim (w Chinach, Indonezji i Rosji).

Inni specjaliści sądzą, że będzie odwrotnie i już teraz podnoszą alarm. Już przed dwoma laty firma konsultingowa Wood Mackenzie ostrzegała, że kalkulacje dotyczące przyszłości motoryzacji im się nie zgadzają. Zdaniem szkockich analityków jeśli udział samochodów elektrycznych w rynku będzie rósł zgodnie z estymacjami, już w 2030 roku zapotrzebowanie na miedź wzrośnie o 250 proc. I nie chodzi o całkowite potrzeby motoryzacji.

Prąd w ładowarkach nie bierze się z powietrzaPrąd w ładowarkach nie bierze się z powietrza fot. Ionity/Gudrun Muschalla

Zapotrzebowanie na miedź do 2040 r. może wzrosnąć 20-krotnie

Wood Mackenzie twierdzi, że będziemy potrzebowali 2,5 razy więcej miedzi na same stacje ładowania. Taki sam wzrost zużycia zakłada "elektryczny plan" prezydenta USA, Joe'ego Bidena. W 2030 roku na świecie ma być ponad 20 milionów punktów ładowania.

Muszą powstać, jeśli nie chcemy spędzać czasu w niekończących się kolejkach po prąd. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IAE) do 2040 roku zapotrzebowanie na miedź może wzrosnąć 20-krotnie, zdaniem Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA) 9-krotnie już w 2030 r.

Rozbudowanie infrastruktury dla samochodów elektrycznych będzie nie tylko kosztowne i pracochłonne, ale też wymagać znacznie większych zasobów. Oczywiście to nie znaczy, że w 2030 skończą nam się światowe rezerwy miedzi, ale roczne możliwości jej wydobycia i produkcji są ograniczone. Zdaniem wielu analityków kombinatom górniczo-hutniczym będzie trudno nadążyć za popytem już za 10 lat. Co w takim razie myśleć o bardziej odległej przyszłości?

Gill Pratt, Toyota Research InstituteGill Pratt. "Rozumiemy maszyny lepiej niż ludzi" [MOTO 2030]

Na razie wspomnieliśmy tylko o sieci ładowarek, ale miedź jest niezbędna na każdym etapie elektryfikacji motoryzacji. Z niej powstają elektrody akumulatorów (stanowią ok. 8 proc. wagi kilkusetkilogramowych ogniw), uzwojenie silników (zwłaszcza jeśli chcemy ograniczyć udział rzadkiego neodymu), elementy falowników i pokładowych ładowarek (cewki, transformatory itp.) oraz okablowanie. W elektrycznym aucie może być ponad 80 kg miedzi. Wielokrotnie więcej, niż w spalinowym (tam około 23 kg).

Miliony kilometrów kabli będą też potrzebne poza autami, by zbudować odpowiednią sieć energetyczną, która doprowadzi prąd do publicznych stacji ładowania. Kable są z miedzi. Wszystkie powyższe informacje sugerują, że za jakiś czas możemy mieć poważny problem.

Huta i rafineria miedzi GłogówHuta i rafineria miedzi Głogów fot. KGHM

W tym artykule zajmuję się przede wszystkim motoryzacją, ale to zaledwie wierzchołek góry lodowej jeśli chodzi o potencjalny wzrost zapotrzebowania na ten metal. Trzeba chociaż nadmienić, że znaczenie miedzi dla cywilizacyjnego rozwoju znacznie po nią wykracza.

Lucid AirLucid kontra Tesla. To będzie bratobójcza walka w amerykańskim stylu [MOTO 2030]

Naukowcy są przekonani, że jedynym sposobem na zrównoważony rozwój jest jak najszybsze odejście od paliw kopalnych. To oznacza, że energię trzeba będzie pozyskiwać z innych źródeł. Pół biedy jeśli chodzi o energię elektryczną, bo znamy różne lepsze i gorsze sposoby na jej uzyskiwanie z odnawialnych, ekologicznych źródeł.

Tyle że paliwa kopalne służą nam również albo przede wszystkim jako źródło energii cieplnej, która jest niezbędna w kluczowych dla ludzkości przemysłach. Chodzi przede wszystkim o metalurgię i produkcję betonu, ale nie tylko.

W przyszłości nie będziemy mogli tworzyć ciepła, spalając skarby Ziemi, dlatego energia cieplna będzie powstawać przy użyciu elektrycznej. Wtedy zapotrzebowanie na prąd dramatycznie wzrośnie, a więcej prądu to jeszcze więcej miedzi. Koło się zamyka i będzie obracać coraz szybciej.

Tesla Model S i ładowarka SuperchargerTesla Model S i ładowarka Supercharger fot. Tesla

Miedź dobrze zastępuje aluminium, ale z nim jest inny problem

Niezależnie od tego, czy i kiedy miedzi zabraknie, naukowcy już głowią się nad tym, czym można ją zastąpić. Metale szlachetne nie wchodzą w rachubę, bo są zbyt rzadkie. Najbardziej perspektywicznym kierunkiem jest stopniowe zastępowanie miedzi przez aluminium. To metal, który ma gorszą przewodność elektryczną (niezbędne są grubsze kable), ale za to jest o połowę lżejszy i czterokrotnie tańszy. 

Dotychczasowe próby napawają optymizmem, a zasoby boksytu — surowca do jego produkcji — są niemal nieograniczone. To najobficiej występujący metal w skorupie ziemskiej. Gorzej, że złoża są skupione w niewielu rejonach geograficznych. Przede wszystkim w afrykańskiej Gwinei.

W 2021 roku był tam polityczny przewrót zorganizowany przez płk. Mamadiego Doumbouyę i ceny aluminium na giełdach metali wzrosły. Rozwój światowej energetyki nie powinien być tak uzależniony od jednego źródła cennego surowca. Z tego powodu znacznie łatwiej sztucznie sterować jego ceną.

Kolejnym potentatem jeśli chodzi o złoża aluminium, jest Australia. Do niedawna była też światowym liderem w jego produkcji. Korporacja Alcoa World Alumina w 2006 r. dostarczyła na światowe rynki 18 mln ton tego metalu. W ostatnich latach Australię wyprzedziły Chiny. To efekt gwałtownego rozwoju gospodarki w Państwie środka.

Jean-Philippe ImparatoJean-Philippe Imparato. "Jestem po to, żeby uratować Alfę Romeo" [MOTO 2030]

Co będzie dalej? Trudno powiedzieć, ale tak samo jak w kwestii zmian klimatu, już "można panikować". Zresztą oba zjawiska, zmian klimatycznych i przemiany energetycznej są ściśle powiązane: jedno jest wynikiem drugiego. Na pewno przemysł motoryzacyjny musi nauczyć się lepiej niż dotychczas zarządzać ryzykiem i uważnie planować przyszłość, kładąc fundamenty pod transformację. Aktualny kryzys wywołany przez niedobory półprzewodników jest na to najlepszym dowodem.

Zmiany cen miedzi przez ostatnie 45 latZmiany cen miedzi przez ostatnie 45 lat źródło: COMEX

Tymczasem oprócz aluminium, rośnie również cena miedzi na giełdzie kontraktów terminowych na metale, czyli COMEX. Spadki na wykresie są skorelowane ze światowymi kryzysami gospodarczymi. Po ostatnim w 2020 roku już się podniosła i osiągnęła najwyższą cenę w historii. To będzie stały trend.

Rosnący popyt na miedź to dobra wiadomość dla Polski

Miedź pewnie nieprędko się skończy, ale będzie coraz droższa. Popyt musi rosnąć nieubłaganie i gwałtownie, a podaż jest ograniczona. Ze względu na ograniczone zasoby, które stają się w miarę wydobycia uboższe pod względem jakości i ilości, miedź musi kosztować coraz więcej i nie będą to korekty ceny.

Cztery żywioły. Motoryzacja w 2030 r.Cztery żywioły. Właśnie rodzi się nowy układ sił w motoryzacji [MOTO 2030]

Nie można pominąć udziału Polski w produkcji miedzi. Nasz kraj od lat zajmuje na tym rynku miejsca w pierwszej światowej dziesiątce. Na tym została zbudowana potęga spółki skarbu państwa KGHM Polska Miedź S.A., która aktualnie jest szóstym producentem miedzi na świecie (ósmym pod względem posiadanych zasobów, które zawierają 38 mln ton tego metalu), a także jednym ze światowych liderów w produkcji srebra.

Polska ma więcej miedzi niż Chiny, USA, czy Rosja. Na miedzi będzie zarabiać coraz więcej. Dzięki temu nasz kraj ma szansę się realnie wzbogacić. A Polacy? No cóż, miejmy nadzieję na pozytywne efekty, ale szykujmy się na najgorsze. Zapnijmy pasy w elektrycznych autach, które (na razie) jeżdżą na prąd pozyskiwany przede wszystkim z węgla i przygotujmy na szaloną jazdę bez trzymanki.

Huta i rafineria miedzi GłogówHuta i rafineria miedzi Głogów fot. KGHM

Więcej o: