风力发电机在运行中不燃烧燃料，可有效减少温室气体排放。然而，其设备制造高度依赖金属矿产与加工厂。最新研究表明，即使欧盟减少陆上风光建设规模，优先发展海上风电仍会使稀土需求保持在高位。这凸显了确保关键矿物供应链及应对地缘政治挑战的极端重要性，各国需提前规划。
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风力发电机是一种将风能转化为电能的设备，在运行过程中不燃烧燃料，因此能够减少温室气体排放。尽管具有潜在的环境优势，但这些设备的制造高度依赖于供应其所需金属的矿山和工厂。
约翰斯·霍普金斯大学和波兰亚当·密茨凯维奇大学的研究人员最近研究了不同的可再生能源扩张计划将如何影响欧盟的矿物需求。他们的研究结果发表在《自然-能源》（Nature Energy）上，表明即使欧盟按计划减少陆上太阳能电池板和风力发电机的建设，优先发展海上风电产能仍可能使稀土需求保持在几乎与海上和陆上技术全面扩张时一样高的水平。
不止于吉瓦的测算
研究团队对欧盟27个成员国到2050年可再生能源技术扩张的三种可能路径进行了建模。第一条路径假设研究中使用的风能和太阳能产能目标得到全面落实。
第二条路径假设各种限制因素减缓了太阳能、陆上风电和海上风电的扩张。第三条路径则优先发展海上风力发电机，同时允许太阳能电池板和陆上风力发电机较慢增长。
研究人员并没有预测这些情景中哪一种更有可能发生，而是着手比较它们可能的结果。为此，他们利用每单位产能所需每种材料数量的估算值，将每项技术高于2023年水平的额外发电能力转化为材料需求。
他们的分析表明，在全面扩张情景下，到2050年，新增设备将需要约580万吨铜和74,200吨稀土元素。这些总量是针对新增产能的，而非年度需求。它们涵盖了建造发电设备所需的材料，不包括电网、储能和电动汽车所需的额外材料。
研究团队表明，所有三种技术的较慢扩张会减少材料需求。然而，与全面扩张相比，优先发展海上风电似乎并没有大幅减少稀土需求。
海上风电的特殊性
研究人员的分析表明，到2050年，以海上风电为重点的情景将比全面扩张情景的总装机风能和太阳能产能减少约22%。尽管如此，其稀土需求仍将达到约69,200吨，保留了全面扩张总量的约93%。
这种有限减少的原因在于风力发电机内部。许多海上设计在将旋转转化为电能的发电机中采用了永磁体。这些磁体含有具有优异磁性能的稀土元素，如钕。
在团队的模型中，海上风电每单位发电产能所需的稀土材料远多于陆上风电。因此，将海上装机容量保持在接近全面扩张的基准水平，将保留对磁体材料的大部分需求，即使对其他几种矿物的需求有所下降。
该模型假设每单位产能的材料需求保持不变。未来使用较少稀土元素的发电机或磁体可能会降低这些估算值，尽管替代一种材料可能会增加对其他材料（包括铜或镍）的需求。
确保从矿山到风机的供应链
获取矿藏只是供应挑战的一部分。国际能源署2026年的一份独立报告发现，2024年中国占全球磁体稀土精炼产量的91%。
重要的是，在中国以外寻找稀土矿藏可能还不够。还需要工厂来加工这些材料并将其制成可用的磁体。因此，正如作者在其论文中所写，“海上风电的选择本质上是一个地缘政治选择。”
对于投资可再生能源的国家，研究人员建议检查可再生能源部署计划是否能确保获得其设施所需的材料和组件。他们还向欧盟政府和可再生能源行业领导者提出了其他建议，例如联合采购矿物，以及与国际合作伙伴共同投资精炼和磁体制造。
最后，他们建议建立易受攻击组件的战略储备，特别是成品永磁体。当出口限制扰乱供应时，这种储备可以使风机制造商获得关键部件。
资讯来源
- techxplore.com (2026-10-10)
- 原文： 稀土需求高涨或使欧洲海上风电发展面临复杂挑战
- https://techxplore.com/news/2026-10-high-rare-earth-demand-complicate.html