В 2020 году, несмотря на пандемию COVID-19, ярко проявилась тенденция к развитию так называемой «зелёной» энергетики. Одной из составных частей перехода к новой энергетике является активное внедрение транспорта на электрической тяге. И этот процесс неминуемо скажется на всех отраслях промышленности. Более всего могут ожидать подъём отрасли, связанные с производством металлов.

Металлический прогресс

Можно с уверенностью сказать, что научно-технический прогресс человечества в области транспорта шёл параллельно с прогрессом в области металлургии, взаимно подстёгивая друг друга. Особенно ярко это проявилось в середине XIX века в связи с массовым развитием железнодорожного транспорта, а затем и морских перевозок на паровых судах и судах с двигателями внутреннего сгорания. Это было время расцвета сталелитейной промышленности.

Автомобильная эра в начале ХХ века, а вслед за ней и эра авиационных перевозок вывели на авансцену медь и никель, хром и свинец, и, конечно, алюминий. После Второй мировой войны произошёл настоящий прорыв в области создания всё новых сплавов, в которых стали активно использоваться металлы, ранее не имевшие практического применения.

В последние три десятилетия, в связи с ростом интереса к возобновляемой энергетике и переходу от использования традиционных видов топлива к электричеству, в том числе и на транспорте, перечень используемых в различных индустриях металлов вновь вырос, как и необходимые объёмы их добычи.

Список необходимых металлов постоянно растёт, по мере того как учёные и инженеры разрабатывают всё новые устройства. Галлий, неодим, литий и многие другие, ещё 20 лет назад знакомые только узким специалистам, стали в наши дни ценными технологическими веществами, имеющими высокую коммерческую ценность.

Электричество и металлы

Электрический транспорт появился гораздо раньше машин с двигателем внутреннего сгорания. Преимущества электрического транспорта прежде всего связаны с особенностями электродвигателей. Электромотор даёт максимальный крутящий момент в момент пуска, конструктивно он проще двигателей внутреннего сгорания, частоту вращения двигателя можно плавно регулировать.

В результате транспортное средство не нуждается в сложной трансмиссии, не требует различных жидкостей для обеспечения работы вроде антифриза и машинного масла, а также масла для коробки передач, оно проще в конструкции и техническом обслуживании.

Вместе с тем электрические системы жёстко привязаны к тем или иным металлам в силу их электрофизических свойств. В частности, огромное значение имеет электропроводность. Не считая серебра, который является лидером по электропроводности, лучшим проводником является медь. На третьем месте стоит золото, которым покрывают контакты. Золочёные контакты не окисляются, а значит, потери в цепи уменьшаются.

Медь — это электрические обмотки электродвигателей и электрогенераторов. Это силовые провода в транспортных средствах, в промышленных и гражданских зданиях. И в обозримом будущем она останется главным «электрическим» металлом.

К сожалению, далеко не везде можно произвести электричество и использовать его. Поэтому возникает проблема передачи электричества на большие расстояния — десятки и сотни километров. Провода из меди — прекрасное, но довольно дорогое решение, поэтому обычно используется менее электропроводный, но более дешёвый металл — алюминий, часто в комбинации со сталью для повышения прочности.

Чтобы запасти электроэнергию в транспортном средстве, используются аккумуляторы — особые батареи, в которых внешний электрический ток стимулирует обратимую реакцию. Эффективность аккумуляторов опять же связана со свойствами металлов, которые в них используются. На данный момент самые лучшие характеристики у литий-ионных аккумуляторов. Но кроме лития в них присутствуют кобальт, марганец, алюминий и другие вещества.

Альтернативный путь создания электротранспорта связан с использованием топливных элементов, которые сами вырабатывают электроэнергию из водорода из бака и кислорода из воздуха. Главный металл-катализатор для топливных элементов — это платина, хотя учёные работают и над использованием других металлов этой группы.

Кроме этого, для генерации электроэнергии нужны такие металлы, как неодим, тербий, церий, лантан, в электронных системах управления — индий, галлий и много других. Но самые значительные объёмы потребуются для меди, алюминия, лития, кобальта, неодима, никеля.

Кому выгодно?

Рост потребления металлов неминуемо стимулирует всю цепочку их получения, начиная от геологоразведки. А современная геология — это отрасль, аккумулирующая самые современные технологии исследования недр планеты, причём не только на суше, но и в глубинах мирового океана.

Сложности залегания руд потребуют внедрения новых технологий, например создания судов для добычи руды с морского дна. Несомненно, что производители горнодобывающего оборудования также будут в деле. Поскольку самые богатые руды уже выработаны, растёт потребность в совершенствовании технологий выделения металлов и их очистки.

В этой цепочке бенефициаров находятся и производители электрооборудования, и его монтажа. Можно быть уверенным, что условный «электрик» не будет сидеть без работы.

Однако есть работа не только для тех, кто собирает и монтирует. Особая ситуация с миром металлов в том, что их можно заново переплавить и вновь пустить в оборот. При этом стоимость затрат может быть гораздо меньше, чем при производстве металла из руды. Например, энергозатраты на переплавку алюминиевого лома примерно в 400 раз меньше, чем при выплавке его из руды.

Поэтому рынок несомненно будет приветствовать появление технологий, упрощающих возврат в оборот изношенного электрооборудования. Медь, алюминий, литий, кобальт, редкие металлы в перспективе может быть проще добывать из утильсырья, нежели из руды.

От массового внедрения электротранспорта, в том числе автомобильного, могут выиграть и другие игроки рынка. Поскольку электромобили тяжелее аналогичных автомашин с ДВС, ускорится разрушение автодорожного полотна, что потребует увеличения расходов на его ремонт — строительные фирмы будут рады лишним заказам. Электротранспорт будет в большей степени, чем обычный, переходить на автоматические системы управления, что потребует улучшения качества дорожного покрытия и его маркировки.

Стоит учитывать, что расширение парка электромобилей на аккумуляторах совсем не обязательно будет долговременным трендом. В Евросоюзе, Японии и других развитых странах считается перспективным использование водорода как главного накопителя энергии. Водород может использоваться в качестве экологически чистого топлива для электромобилей на топливных элементах, в которых реакция соединения водорода из бака машины и кислорода из воздуха создаёт электрический ток.

Производителями же столь ценного водорода могут быть компании либо располагающие огромными мощностями «свободной» электроэнергии, либо газодобывающие компании, которые будут разлагать природный газ, метан, на водород и углерод. Но и им потребуется металл, в том числе для трубопроводов, так как транспортировать водород по трубам гораздо проще, чем в сжиженном виде, охлаждая до –253 °C (для сравнения, природный газ сжижается при –160 °C).

Переход на электрический транспорт может, таким образом, подстегнуть развитие самых разных отраслей экономики, за исключением, пожалуй, добычи нефти, идущей на производство автотоплива.