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趨動未來:以循環利用克服電池供應鏈的挑戰 Powering the Future: Overcoming Battery Supply-Chain Challenges with Circularity
2025/01
World Economic Forum (WEF)
https://reports.weforum.org/docs/WEF_Powering_the_Future_2025.pdf
一、電動車電池(electric vehicle battery, EVB)及關鍵原料礦產未來展望
根據國際能源總署(IEA) 在以下3種情境下的電池需求量預測如下:
1.既定政策情境:在2030年需求為3.5 TWh,2035年為5.7 TWh。
2.已宣佈承諾的情境:在2030年需求為4 TWh,2035年為7 TWh。
3.淨零排放情境:在2030年需求為5.5 TWh,2035年為9.1 TWh。

因應政策驅動下快速成長的需求,電池最關鍵的原料-鋰、鎳與鈷礦的年需求量,在2035年預計分別達90.9萬噸、259萬噸和24.7萬噸,但根據現有及已規劃開採的數量,在淨零情境下,僅可滿足2035年需求量的39%、69 %及62 %。除了天然礦產開採的限制以外,未來倍增的報廢電池也將嚴重影響環境。IEA預測2030年EVB報廢量將達到1,85萬噸,2040年將增至20,50萬噸。根據McKinsey & Company的數據,2040年報廢電池中,94%將來自產品壽命結束(End-of-life, EOL),而非生產廢料。未來,電池的循環利用將成為最佳解決方案之一。

電池的再生利用是指電池在產品壽命結束(End-of-life, EOL)後再賦予第二次生命,此時並不侷限應用在電動車,也可應用於再生能源或離網儲存等用途,幫助肯亞等中低收入國家;或在EOL後,回收再提取其中可用的成份,返回價值鏈中精煉,製造成新產品。所創造的社會經濟價值包括:減少社會對EVB的負面看法、減少供應鏈缺口或增加供應鏈彈性、減少對礦產國家的競爭便可減少地緣政治的緊張、讓更多國家得以參與新的價值鏈、可用於再生能源儲存以穩定電網、降低電動車成本驅動電動車轉型。

二、目前供應鏈的隱憂
1.從原料採購、製造到回收的價值鏈缺乏透明度:由於涉及國家地理位置相當分散、關鍵材料由少數國家主導、運輸路途遙遠等因素,導致環境與社會的許多不公平以及碳足跡大增。

2.電池設計時未能考量回收,以及電池管理系統資料的取得受限:傳統電池設計重點在於延長電池壽命及性能,並未考量化學等成份的回收或可修復性,增加了回收的困難度;缺乏性能標準與測試標準的數據與管理系統,也讓二次使用的電池缺乏信心。

3.回收與二次利用的經濟面挑戰:雖然根據預測,不論是在既定政策情境或是宣佈承諾情境,EVB的回收能力都已可滿足報廢回收的需求,但自2016年後,達到EOL的EVB數量已呈指數成長,然而獲得回收許可證及投資基礎建設都須要較長時間及大量資本,必須盡早佈局才能解決過剩的EOL。

4.電池和原料全球流動的脆弱:原料開採與加工過度集中於中國、智利、印尼等少數國家,容易使得價值鏈脆弱。此外,二手電動車多在低收入國家完成最終壽命,但卻缺乏基礎設施可妥善回收,且易造成環境污染與安全風險。

5.報廢、修復、再利用的勞動力亟待開發,舊產業勞動力轉型勢在必行:新的價值鏈需要的勞動力有別以往,招募、培訓勞工進入新的環節至為關鍵,舊有原物料市場的勞動力也勢必轉移到其他產業,或轉型加入新的產業鏈。

三、世界經濟論壇(WEF)對電動車價值鏈重整的建議
1.建立標準化的追蹤與溯源(Track-and-Trace)平台:透過二維條碼、無線射頻或近場通訊等技術全程追蹤,確保每個環節都能追蹤溯源。全球電池聯盟(Global Battery Alliance, GBA)大力推動的數位產品護照(digital product passport, DPP),在2023年與世界經濟論壇(World Economic Forum, WEF)合作擘劃2030年建立永續電池價值鏈的願景。雖然DPP在建置初期可能產生些許成本,但若掌握電池成份與拆解資訊,能將處理成本降低10%-20%,同時能增加活性材料的可用性並打擊非法處理與出口。歐盟已制定「電池法」(EU Battery Regulation),明確要求輕型車輛、工業電池和電動車到2027年後都必須使用 DPP。

加速變革的措施包括:
(1)跨區域統一追溯的量化指標:美國、日本、中國以及歐盟以外國家積極協調系統資料收集、驗證、互通的方法。目前尚待解決的問題包括:敏感資料的處理以及存取權限、碳足跡的計算標準以及驗證方法、確保小規模礦產地區的公平性、全鏈建立追蹤制度的成本問題等。
(2)建立產業聯盟與公私合作的夥伴關係:如以數位分身及區塊鏈保護資料的Catena-X、致力於基礎設施與去中心化系統的行動開放區塊鏈倡議、支持歐盟的電池護照等。
(3)增加額外的循環指標來鼓勵永續作業:如追蹤使用壽命、能量傳輸、碳足跡等。

2.變更設計及制定數據標準:非標準化的尺寸、包裝、材質與黏合技術將影響EOL電池的自動化拆解與放電,增加處理時間及成本。目前面臨的挑戰包括電池單元與電池組設計成本增加、設計優先順位(如耐用與易拆卸)的衝突、須投入研發成本、資料的隱私與竄改問題。

加速變革的措施包括:
(1)建立二次生命的設計標準:包括報廢、電池老化診斷、確保二次運用的安全標準等。
(2)擴大及更新評估二次電池安全與性能的標準,協調利害關係人發展出可接受的循環利用框架。
(3)鼓勵公、私部門投資設計創新,如慈善捐贈、創投或企業投資稅率優惠、產學合作等。

3.針對性的干預政策以克服經濟與技術挑戰:基於回收設備等投資過高、回收量不足、原料礦物價格波動、缺乏回收生態系等因素,造成二次電池可能比新電池貴,還不包括可能的安全責任風險,凡此種種都必須政策介入才得以推動。

加速變革的措施包括:
(1)制定生產者延伸責任(extended producer responsibility, EPR),解決回收的經濟障礙,但要避免將此責任轉嫁到EOL管理資源缺乏的國家。
(2)以修復權法規來確保維修人員能取得所須資訊與工具。
(3)建立責任轉移及處置規定的框架。
(4)創造重新應用的誘因。
(5)訂立回收內容物標示及再生內容授權,以避免過早回收造成的浪費。

4.發展區域價值鏈與促進負責的跨境流動:透過產業分工與跨域流通可以減少貿易依賴、減少運輸與排放,進而保障供應鏈的安全,同時讓人人都得以享有循環電池的好處,並分擔EOL管理成本。

加速變革的措施包括:
(1)建立區域價值鏈時,利用目前與未來的流程、基礎設施與技能之間的協同作用,讓原料金屬精煉市場、中游製造市場、低收入二手車市場得以共同參與新的價值鏈。
(2)引導國際投資於新興經濟體在回收與製造的能力建構。
(3)透過跨國夥伴關係的技術轉移與知識共享,支持區域價值鏈的成長。
(4) 深化公、私部門對話與法規協調,促進電池與原料能負責地跨國流通。(5)修改與協調二手車的進出口法規,以電池資料共享及財務誘因減輕進口商的EOL管理負擔。

5.循環電池經濟的勞動力轉型與發展:據估計,到2030年電池價值鏈將創造1,000萬個職缺,其中半數以上在開發中國家,可望為新興國家創造新的產業並加速勞動轉型。

加速變革的措施包括:
(1)深化公私部門對於技能再培訓與安置就業的合作。
(2)透過產業與教育機構的合作,制定經標準化、認證的課程與培訓計畫,以確保培訓的品質。
殷正華
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