Amerykańskie łańcuchy dostaw czystej energii są niewystarczające
Amerykańskie łańcuchy dostaw czystej energii są za małe w obliczu rosnącego popytu może powodować niedobory i zakłócenia w dostawach energii.
W obecnych warunkach łańcucha dostaw Stany Zjednoczone są na drodze do znacznego niedoboru w stosunku do gwałtownie rosnącego popytu na trzy źródła czystej energii: wiatr, słońce i baterie z powodu niedoboru kluczowych surowców, według nowego badania z Johns Hopkins University.
Drastyczny niedobór może być potencjalnie pogorszony przez eskalujące wojny handlowe i taryfy, a także spotęgowany przez gwałtowny wzrost popytu na energię napędzany wykładniczym rozwojem sztucznej inteligencji. Niespełnione wzrosty zużycia energii mają potencjał powodowania powszechnych awarii prądu, uszkodzeń sprzętu i wzrostu stawek za energię elektryczną.
W nowym badaniu opublikowanym w npj Clean Energy badacze z Johns Hopkins University oferują wgląd w kluczowe zależności i wyzwania inherentne w amerykańskich łańcuchach dostaw energii oraz sugerują, jak decydenci, liderzy przemysłu i badacze mogą podchodzić do produkcji energii, aby sprostać rosnącemu popytowi.
Raport jest wspólnym wysiłkiem Johns Hopkins Ralph O’Connor Sustainable Energy Institute, NSF Global Center EPICS, Net Zero Policy Lab, Johns Hopkins Applied Physics Laboratory oraz Wydziału Nauk Politycznych Johns Hopkins University. Badanie stwierdza, że ograniczony dostęp do kluczowych minerałów i komponentów grozi zahamowaniem przejścia na czystą energię właśnie w momencie, gdy centra danych napędzane przez AI podnoszą popyt na energię do bezprecedensowych poziomów, budząc pilne obawy dotyczące celów klimatycznych i bezpieczeństwa energetycznego.
„Nawet przed recentnym impulsem AI, USA mierzyły się z szybko rosnącym popytem na energię, szczególnie elektryczność, napędzanym wzrostem pojazdów elektrycznych i systemów transportowych, budynków oraz centrów danych” – powiedział główny autor Yury Dvorkin, profesor nadzwyczajny inżynierii lądowej i systemów.
Badacze opracowali model optymalizacji do symulowania warunków łańcucha dostaw do 2050 roku. Ich analiza skupia się na niezbędnych surowcach dla technologii wiatrowych, słonecznych i baterii litowo-jonowych, identyfikując wąskie gardła, które utrudniają krajowe spełnienie potrzeb energetycznych. Wyniki zespołu wskazują, że w obecnych warunkach kraj jest na drodze do osiągnięcia zaledwie 65% swoich celów energetycznych, z kilkoma surowcami takimi jak nikiel, aluminium i krzem identyfikowanymi jako fundamentalne dla spełnienia popytu na energię.
Model optymalizacji zespołu obejmuje zdolność do prognozowania cen materiałów, szacowania zdolności produkcyjnych oraz symulowania scenariuszy geopolitycznego handlu.
„Wszystkie te zmienne, jak ceny, ograniczenia regulacyjne, dostępność materiałów od stabilnych partnerów lub reżimów autokratycznych oraz harmonogramy zezwoleń, mają potencjał uniemożliwienia USA spełnienia eskalujących wymagań energetycznych” – powiedział Dvorkin. „Nawet analizując scenariusze z nieograniczonymi surowcami, stwierdziliśmy, że inne ograniczenia łańcucha dostaw nadal uniemożliwiłyby krajowi pełne spełnienie przewidzianego popytu konsumenckiego”.
Pomimo wyzwań badacze zidentyfikowali kilka opcji, które mogłyby pomóc w zamknięciu luki między produkcją energii, a popytem. Zespół proponuje wzmocnienie krajowej produkcji i zdolności recyklingu kluczowych materiałów. To podejście obejmuje rozwijanie nowych projektów górniczych, rozwijanie technologii recyklingu oraz ustanawianie silnych łańcuchów dostaw dla materiałów wtórnych.
Sugerują, że decydenci rozważą wspieranie krajowej produkcji materiałów poprzez zachęty takie jak subsydia, ulgi podatkowe i uproszczone procesy regulacyjne, aby zmniejszyć amerykańską zależność od importu.
Badacze zalecają również promowanie innowacji technologicznych w celu znalezienia alternatyw dla rzadkich materiałów, co mogłoby być zrealizowane poprzez połączenie finansowania rządowego i partnerstw publiczno-prywatnych, a także wzmocnienie międzynarodowej współpracy w celu zapewnienia stałych dostaw kluczowych materiałów. Strategiczne partnerstwa i umowy handlowe ze stabilnymi i niestabilnymi partnerami handlowymi mogłyby pomóc w zabezpieczeniu bardziej długoterminowego dostępu do niezbędnych zasobów.
W najbliższej przyszłości zespół Dvorkina zamierza budować na tej pracy, eksplorując scenariusze, w których łańcuchy dostaw i zdolności sieci mogą być dynamicznie dostosowywane w celu maksymalizacji dostępności zasobów. Ostatecznym celem zespołu jest stworzenie odpornych, adaptowalnych systemów energetycznych, które mogą wytrzymać fluktuacje łańcucha dostaw i ewoluować wraz z rosnącymi wymaganiami energetycznymi.
Szymon Ślubowski
