到2050年实现净零排放，本质上意味着在不到30年内彻底淘汰化石燃料。国际铜业协会代表、国际电气工程贸易展顾问委员会成员布鲁诺·德·瓦赫特和费尔南多·努尼奥指出，没有铜的参与，这一目标将难以实现。 电气工程贸易展会CWIEME Berlin的顾问委员会成员。他们在此探讨人类与这种古老金属关系所面临的挑战。

人类与铜的渊源可追溯至约一万年前。新石器时代的人们最初将天然铜用于工具、武器和装饰品，而约五千年前的铜冶炼技术开启了青铜时代。古罗马人主要从塞浦路斯获取铜矿，称之为 aes cyprium， "塞浦路斯金属"。此后该词演变为 cuprum，即英语单词copper的词源。

罗马时期，铜主要用于帝国的铸币，以及制作黄铜以满足特殊用途，例如装饰品、部分管道系统和建筑构件。然而如今，现代铜产量中超过三分之二（70%）被指定用于电气应用。铜贯穿电力系统的每个环节：发电、输电和用电。

为什么选择铜？

在迈向净零排放的征程中，电力是我们的主要工具，而铜则是电力系统的脊梁。

铜是仅次于银的第二导电金属，其导电性优于黄金，但这两种贵金属因稀缺性和高昂价格，无法满足全球能源网络所需的数百万吨用量。铜的物理特性——如延展性和抗腐蚀性——使其成为电缆、连接器和线圈等无数组件的理想选择。最终，它成为 第25位 ，且可实现无质量损耗的循环利用。

铜的独特特性使其稳居关键地位，成为实现电气化不可或缺的材料——这种能源传输系统正是人类迈向净零排放之路的基石。

更强劲，更迅捷

随着全球电力基础设施的发展和生活水平的提高，我们自然需要更多兆瓦级的电力来满足需求。但绿色能源转型的副作用在于，每兆瓦的电力终端使用将比化石燃料替代品消耗更多铜。

主要原因是可再生能源发电的分散程度远高于传统化石燃料热电，这使得其对材料的依赖性更强。例如，每台1至5兆瓦的风力涡轮机都配备独立发电机组，而燃煤电厂通常仅需一台400兆瓦的发电机组。发电设施的分散化还意味着输电网络必须扩展，以将电力从生产地输送至需求地。

此外，可持续能源发电往往受天气影响。煤炭几乎可全天候燃烧，而风力发电需要持续风力，太阳能发电仅在白天有效。 为弥补自然低产出的时段，我们需要额外的发电能力和储能设施来满足需求，这意味着可再生能源系统将消耗更多铜材。这也是我们需要更强大电网的另一原因：发电与用电场所的互联程度越高，就越容易从当下可用的地点获取电力。

发电是一回事，但净零排放意味着能源链的另一端——终端用户也必须实现脱碳。例如，道路上实现无碳终端能源使用意味着更多电动汽车，但每辆电动汽车所需的铜量是内燃机汽车的2-3倍。

到2040年，清洁电力将成为铜的最大消费领域，但铜也用于支持净零转型的一些非电气系统。例如，作为优异的热导体，铜常被用于供暖和制冷系统，如热泵系统——这类系统在减少供暖领域化石燃料使用方面正发挥着重要作用。

最后，追求能源效率本身就需要大量使用铜。根据焦耳定律，电线中以热能形式损失的能量与电阻成正比，而电阻与线径成反比——因此铜缆越粗，以热能形式浪费的能量就越少，系统的效率也就越高。这包括变压器和电动机的绕组。本质上，我们在每个应用中使用的铜越多，节省的能源就越多。

够吗？

国际能源署已发布 两个情景 。 "既定政策情景"（STEPS）基于各国政府已承诺的政策，而更具进取性的"可持续发展情景"（SDS）则以2050年实现净零排放为基准。两种情景均预测铜年需求量将在本世纪中叶增至4000万吨（当前约2600万吨），其中STEPS情景预计2050年达成，SDS情景则预计2040年实现。

面对这些惊人的数字，人们自然会质疑地球的铜资源是否足以满足需求。简短的回答是：足够。现有资源足以支撑能源转型并满足社会需求。关键在于我们能否以足够快的速度开采这些铜矿，从而实现可持续转型路径（STEPS）或可持续深度减排（SDS）目标。

目前全球原生铜产量为2200万吨/年。加上400万吨再生铜，总计满足当前2600万吨的需求。过去一个多世纪里，铜需求以年均3.3%的速度增长，约每30年翻一番。历史上，铜需求增长主要由人口增长、电气化普及和电力使用驱动。 如今，绿色能源转型与全球生活水平的提升成为新驱动力。当前铜矿储量（即已投产矿山中的地下铜资源）可满足约41年需求，而预测中的未开发资源量则可满足长达250年的需求。

令人惊讶的是，铜的储量年份数几十年来基本保持不变。就像石油一样，越是稀缺，人们就越努力去寻找更多。

通过开发铝等替代材料，我们或许能降低对铜的依赖。铝的重量约为铜的三分之一，因此在电力架空线等应用场景中可能更具优势。然而在空间和重量受限的场合，要实现与铜同等的功能，铝及其周边结构所需的体积会显著增加，这使得它并不适用。

另一个研究领域是石墨烯，其密度仅为铜的三分之一，但导电性却超过铜的两倍。 两倍的导电性 ，且原料碳元素的储量是铜的十倍。这种材料前景广阔，但在电气工业中的应用目前仍以研究为主导，预计需要数十年时间石墨烯才能成为铜的主流替代品。

如果增长率保持历史水平，铜产量也随之增长——正如过去一百多年来那样——那么无需担忧。与此同时，铜的生产方式正在发生变革。

低影响生产

我们必须最大限度地回收利用铜，以保持再生铜的流通。 电工铜的特性（如高纯度）使其更易于回收，且回收过程对环境的影响远小于开采。然而，当前对消费前和消费后废料（1亿吨）的回收量仅能满足当前需求的三分之一，以及2040年可持续需求预测（SDS）的五分之一。此外，消费后废料需待设备寿命周期结束后方可回收——例如变压器的使用寿命约为30年。

绿铜

至少目前而言，开采现有资源以获取原生铜至关重要。事实上，没有采矿就不可能实现净零目标。虽然零影响采矿是不可能的，但采矿必须负责任——在经济、环境、政治和社会挑战之间谨慎平衡。

在某些情况下，这种平衡难以实现，2023年末全球最大露天铜矿之一关闭便是明证。面对从环境担忧到腐败嫌疑的全国性抗议，巴拿马最高法院裁定加拿大矿业公司第一量子矿业在科布雷巴拿马项目的合同违宪，并强制其 在矿区停工 。该矿位于多诺索地区，雇佣7000名员工，贡献了巴拿马国内生产总值的5%左右，占全球铜产量的1%。

在CWIEME柏林展等国际活动中开展合作，共享理念与专业知识 CWIEME柏林展等行业盛会上开展国际合作、共享理念与专业知识，有助于推动行业协作，共同发挥最大作用：既要充分释放铜材应用的效益，又要降低铜材生产的环境影响。

例如，全球碳排放量的0.2%来自铜的生产周期——从开采到精炼再到制造。尽管这一比例远低于铜所帮助避免的排放量，但国际铜业协会的成员企业已承诺到2050年实现范围1和范围2排放净零的目标。再以铜标识为例 铜标认证——这项全行业标准旨在推动铜及其他关键金属的负责任生产、采购与回收。该认证体系基于32项指标，涵盖社会参与、预防童工、负责任用水及资源管理等社会与环境议题。

数千年来，人类一直利用铜来改善生活。只要采取正确的方法，我们还能继续使用它数千年——或许它最辉煌的时代尚未到来。