非鐵金屬滿足綠能多元場域需求與挑戰

在「綠能工業轉型」、「電動車崛起」、「AI人工智慧半導體」的快速發展下，全世界已經進入一個資源爭奪的新時代。從過去的「石油」與「天然氣」的地緣政治衝突，走向今日以「金屬資源」為奪取目標的關鍵時刻，「非鐵金屬」與「關鍵性材料」的重要性日益增加，成為綠能供應鏈成敗與否的關鍵因素。

文．李振麟

在這場世紀資源豪奪強取的戰爭中，銅、鋁、鉛、鋅、鎳、鋰、鈷或稀土等金屬材料，重新定位成為國家經濟競爭力與科技技術發展的核心資源，更為各國供應鏈爭奪的首要目標。

面對未來，唯有結合技術創新、永續發展、資源回收與低碳材料的研發推動，才能讓這些關鍵性金屬資源發揮最大價值，實現全球能源與環境的雙重轉型。金屬礦物，將不再只是冷冰冰的原物料，而是構築未來綠色產業的重要生命橋梁，滿足綠能工業下的多元場域需求與挑戰。

非鐵金屬的戰略性價值─銅

銅本身具有優異導電性、導熱性、延展性與抗腐蝕性，成為全球再生電力能源的關鍵性材料，也就是「綠色革命之母」，無論太陽能發電、風力發電、電動車或儲能設備，都需要金屬銅導入，因此「銅」在綠能產業中扮演舉足輕重的關鍵性角色，「國際能源總署IEA」預測，到了二○二四年左右，傳統化石燃料逐步轉向再生能源，以及各國趨向電氣化能源轉型投資，對於金屬銅需求將呈現倍數成長。

根據「國際能源署IEA」報告，

二○二三年的全球電網和綠能基礎設施的投資比重持續增加至二十八％，面對不斷暴漲的市場需求，智利與秘魯等主要銅礦區，卻面臨了開採上的困難度，全球性礦產資源供應鏈的潛在性中斷風險，也越來越沉重。

在太陽能板上的應用發展

太陽能板主要是由「電池板」、「配電箱」、「逆變器」與「電力輸送系統」所組成，這些元件的效應與穩定性，就是必須依賴「高導電銅」來維繫，藉由金屬導線將模組中的太陽能電池片連接起來，模組內部有銅製的匯流排與互聯銅條，使其有效蓄集電力並傳導，直流電部分則需經由「逆變器」，再行轉換成為「交流電」才能使用，然而逆變器內，就擁有大量的「銅線圈」以及「銅製變壓器」。

再加上配電箱與接線盒中的接觸端子，也是經由「金屬銅」來減少電阻損失。由於太陽能板皆設立於戶外，就必須要有防雷與接地的保護系統，以防止雷擊與可能的靜電干擾，因此擁有耐腐蝕性與導電性的「銅接地棒」與「銅導線」，也就被派上用場。

風力發電對金屬銅需求消費大

風力發電結構體，主要是由「發電機」、「葉片」、「塔架」以及「輸電系統」所組成，其金屬銅主要應用於發電機與輸配電源系統中。離岸風電機組的「發電機」核心是由轉子與定子線圈所組成，這些線圈就是由高純度的「漆包銅線」所繞製而形成。

另一方面，風力發電所產生的電力，需要經由「變壓器」來輸送至電網中，變壓器內核心，通常是由「銅片」或「銅線」所組成，再將電力透過「銅芯纜線」傳回陸地儲存起來，離岸風電每公里的海底輸電電纜，大約需用數百公斤以上的「銅纜線」原料，因此對於金屬銅的需求消費大，如台灣的「海能風場」與「彰芳風場」等區域。

是電動車最理想材料選項

近年來，隨著電動車市場蓬勃發展，銅的消費需求量也因此增加，因為「金屬銅」本就具有傑出的「導電性」與「導熱性」，自然就成為電動車中最理想的材料選項，電動車對於銅的需求是傳統內燃機汽車的兩倍，其銅料集中運用在「電池」、「電線」、「傳動軸」與「充電樁」上。

電動車的未來發展和金屬銅的消費需求息息相關，「銅供應量」是否能夠滿足電動車產業發展所需，成為所有業主需要面對的首要問題。隨著科技技術不斷研發進步，「鑄銅技術」推動了電動車性能的高效率，也增加對於金屬銅的消費需求。在技術與銅資源結合下，帶動一個更具低碳潔淨的綠能工業，因此「金屬銅」在整個交通產業轉型中，扮演著極為關鍵的角色。

如今電動車（EV）被視為綠色交通產業代表，其內部結構上更是離不開「銅」的機械物性應用，其銅含量亦高於傳統汽車，傳統車型僅約十五公斤左右的含銅量，電動車卻因為需要「大功率電纜 」、「冷卻散熱系統」以及「馬達繞線」等銅配件應用，還有從電網輸出電力的充電樁，更是需要「銅芯電纜」成為兩者間的電力能源傳導媒介，根據國際銅業協會（ICA）資料記載，一座標準的電動車DC充電站，在整體完整架構上，需要平均四十公斤以上的銅料。

電力產生後，就必須要有「儲能設備」的接收與調控，才能達成電力系統的完整應用，「銅」在儲能設施中，扮演著電力樞紐重要角色。就如同儲能電池（鋰電池），其內部集電結構，多數是使用「銅箔」，藉由銅箔本身的導電性與穩定性，來達到高功率輸出目的。

當儲能設施與電網相接時，通常會藉由「銅匯流排」來調控電力輸送，然而這些高導電流設備「匯流排」，通常是由「鍍錫銅板」製作而成。尤其是智慧電網中的「感測器」與「繼電器」，更需要藉由「銅箔」印刷電路板（PCB），來確保訊號上的穩定傳輸及資料即時交換。

另一方面，「金屬銅」本身就具有高度可回收性，且在回收的性能上，幾乎也不會有太大的物性改變。因此更適合於綠能產業。根據相關研究顯示，每回收一噸的銅，就可節省約八十五％能源消耗，以及六十五％碳排放，在今日國際經商環境走向淨零碳排的關鍵時刻裡，金屬銅在綠能產業運用上，更顯得極為重要，不僅是綠色工業的關鍵性材料，也更能符合循環經濟的發展趨勢，對於我們的生活環境更加友善。

無論從風力發電到太陽能板，甚至於電動車以及智慧電網，「金屬銅」不僅推動能源轉型，更是綠電產業的重要基礎材料。隨著全球邁向「淨零減碳」方向推進，金屬銅保有綠能產業中可持續性發展，雖然目前短期內全球經濟受到美國總統 川普的關稅衝擊影響。但長期觀察綠能減碳發展趨勢，綠能產業鏈對於金屬銅、鋁與鐵的消費需求只會逐漸增加。然而銅礦業者，在礦場開挖採集方面，卻遇到困難度，近幾年以來，全球銅供應量增長緩慢，導致庫存上的短缺赤字居高不下，因此礦產資源開發改善，成為各國主要討論議題。

非鐵金屬的戰略性價值─鋁

隨著人類社會文明邁向低碳永續發產進程中，金屬鋁本身具有「耐腐蝕」、「輕量」與「高導電」等物性，在現代綠能科技產業中，扮演極為關鍵角色。鋁的密度與熔點低易於成型，因此有助於輕量化產品製造，尤其是鋁本身的抗腐蝕性強，可於物件表面形成一層自然氧化薄膜，防止氧化，因此適用於航太產業、太陽能框、電纜線、散熱器與電池外殼等，使得「金屬鋁」成為科技產品與綠能設備中的理想選擇。

在科技上的應用廣泛

在電子與半導體科技上，金屬鋁因為本身擁有堅固的散熱特性，因此廣泛應用在智慧型手機與筆記電腦上。另一方面，「金屬鋁」本身的良好電阻特性，也常應用於電容器或晶片導線上。在航太科技與電動車產業中，鋁合金的輕量特質可以減輕整體物件重量，進而減少碳排量與能源消耗並提升續航里程。鋁本身的優異「導熱性」也適用於伺服器，以及散熱所需要的金屬鰭片與外殼，在儲能技術上，金屬鋁的「高能量密度」，未來也有機會取代鋰電池儲能設備。

在綠能產業發展有目共睹

金屬鋁的特質，在綠能產業發展上的成果有目共睹，「風力發電」項目中，由於潮濕的風場環境，無論階梯平台、發電機與變壓器外殼，長年位於溼氣重、鹽分含量高的環境中，因此鋁的「耐腐蝕」特性，就顯得極為重要，才能有效延長設備的壽命時間。另一方面，金屬鋁也被大量運用在「太陽能電池模組」的框架與支架上，取決於鋁的輕量與耐候特性，更有利於其施工作業與材料運輸便捷。

金屬鋁也適用於大型能源儲存系統（ESS）的電池外殼或電纜線中，因為鋁電纜的成本較低廉，重量也較輕，目前逐漸取代銅成為長途高壓電纜線選項之一，在「儲能設備」與「配電系統」項目中，金屬鋁佔有的比重持續增加。

金屬鋁的「循環性」與「可回收性」價值，也為人所稱道，再生鋁的製造耗能僅為原材料的五％，而且回收廢棄車輛與工業建材中的鋁材資源，可減少對於原礦產資源的再行開挖，因此回收鋁逐漸成為一種新興資源供應產業。目前全球許多國家已將這些「可回收性鋁料」，歸納為綠色工業戰略目標之一，進而實現環境保護與資源永續發展可行性。

鉛─在綠能與科技上的應用

鉛（Pb）是一種歷史悠久的重金屬元素，隨著科技進步以及材料演變，「鉛」的技術應用早已超越傳統用途。即使在環保意識當道下，鉛本身的毒性也受到各界關注與限制，但是在某些綠能技術與電子產品中，鉛還是能展現獨特的經濟戰略價值。

無論是能源儲備、電動車、輻射防護等項目，「鉛」都能展現出在能源轉型，以及科技發展上的重要潛能，更是新一代「太陽能」與「電子科技」產業中，不可或缺的金屬元素之一。目前最為人所關注的就是「鉛酸電池」的儲能技術應用，其廣泛使用在「太陽能」或「電動機車」等設施上，尤其是在低溫環境與高放電率下的表現最為穩定，特別適用於大型「儲能設備」的援助系統。

「金屬鉛」本身就具有良好的輻射遮蔽功能，因此被多數使用在醫學上的「γ射線」與「X光防護」材料，甚至於核電廠的輻射防護設施。另一方面，「鉛」與「鉛合金」，近年來也被運用在實驗室「熔融冷卻劑」，以改善核能發電的安全效率。在電子領域中，金屬鉛長期運用在電路板與元件封裝焊接，但受到電子產業走向「無鉛焊接」的無毒環境，鉛在電子科技業中的角色逐漸改變，然而鉛的「穩定機械性能」與「熱循環效能」，仍是某些軍工品主要關鍵材料。

雖然鉛的毒性有所限制，但經由「封裝」與「回收」技術，可以在環保與效能間取得一定平衡。全球有八十五％以上鉛來源是使用「回收料」，特別是從「廢鉛酸電池」中再提煉利用，更可減輕對於周遭環境的污染衝擊，在友善環境思維裡成為推動永續發展的金屬能源之一。

鋅─建構低碳能源產業潛力

鋅（Zinc）是一種灰白色金屬元素，擁有良好「抗腐蝕」與「合金」特性，「金屬鋅」主要應用在「鍍鋅鋼鐵」以防止物件受潮腐蝕。隨著可再生能源技術以及電池儲能系統進展，在科技與綠色能源的發展過程中，金屬鋅逐漸扮演著重要角色，不再侷限於「防鏽塗層」與「金屬材料加工」，而逐漸邁向高科技以及綠能材料生活圈。今日「儲能系統」在再生能源發展中的重要性日益增加，以「金屬鋅」為主要的電池應用，也有了安全性及資源回收可得性，越來越得到市場消費者青睬，建構起低碳能源產業的未來潛力。

「金屬鋅」另一項主要應用，就是對於「再生能源設施」保護。無論是離岸風電、太陽能等主要支架長期曝露在惡劣環境中，就易受到潮濕腐蝕侵害，金屬鋅本身具備有「防腐蝕」效應，更有效保護其主支架鋼鐵結構的功能，並延長設備壽命。

同時，金屬鋅在科技上的應用也越來越廣泛，如太陽能「光電技術」，「鋅氧化物ZnO」更是一種優質半導體材料，因為擁有優異的透明性以及導電性，因此被廣泛使用於太陽能電池的「導電薄膜層」。此外在「LED發光材料」、「觸控螢幕」以及「感測器」等科技產品領域上，金屬鋅擁有價格低廉以及高性能等特點，逐漸具備電子產業的永續發展價值。

另一方面，金屬鋅也擁有高效率的冶煉與再提煉技術，以確保鋅資源的可持續性發展。在綠能與科技產業發展中，鋅的戰略地位日益明顯，不僅是傳統產業的根本基石，在高科技上，更是支撐「電池」、「太陽能」、「電子元件」的關鍵材料。在全球邁向低碳、智慧化以及高效能轉型過程中，「金屬鋅」將成為推動綠色科技產業，不可缺少的重要金屬礦產資源。

鎳─在電動車的應用需求增長

鎳（Nickel）近年來受到電動車消費需求增長，高能量密度電池持續增加，最主要原因是「金屬鎳」成為電動車電池、渦輪引擎的主要原料之一，消費需求結構也出現變化。高質鎳成為製造「三元鋰電池NMC/NCA」主要的材料資源，如向來追求續航力的電動車特斯拉，藉由「金屬鎳」在高鎳電池中應用，提升續航力與穩定性，然而金屬鎳主要產源在「印尼」，資源礦產問題深受各界關注。

<!--@IMAGE_32587502_CENTER@-->

鋰、鈷及稀土的影響與發展

鋰（Lithium）近幾年來在電動車發展迅速，推動對鋰電池的高度需求變化，「鋰」成為鋰離子電池的核心材料，更是電動車與大型儲能設備的主要資源應用，「金屬鋰」幾乎主導電動車與儲能市場發展，可視為電池產業的主要心臟。近年來鋰價格波動劇烈，也同樣暴露出市場對供需失衡的高度敏感。「金屬鋰」除了應用在鋰離子電池外，也運用在「玻璃」、「陶瓷」和「製藥」等商品，因為需求高度成長，價格波動劇烈，也顯示出市場上的供需失衡情況嚴重。

鈷（Cobalt）在高性能電池中占有重要地位，「金屬鈷」能提升電池壽命與穩定性，近年來多數運用在「航太合金」、「軍用電子」等方面，然而鈷面對高度的「人權爭議」與「供應鏈」問題，目前全球約七十％鈷礦來自於剛果，成為各國兵家必爭之地。

稀土（rare-earth）資源是高科技以及國防產業的關鍵性材料，廣泛應用於「電動車馬達」、「風力發電」、「半導體」、「雷達」與「導彈系統」等工業中。若缺乏稀土，將會嚴重影響到先進科技製造以及國防工業的發展規劃，甚至於削弱國家競爭力以及安全戰略布局，因此逐漸成為各國爭奪的重要資源。若對於「稀土」的開採提煉以及回收管理不當，將可能造成生活環境中的水資污染後果，近期在英國倫敦所召開的經貿會議，稍後中方也對幾家美國汽車製造業，釋放出提供稀土資源的善意訊息。

「非鐵金屬」是走向現代化文明最重要的資源，也是科技發展的根本基礎。有了「金屬銅」與「金屬鋁」散熱功能，電腦伺服器與通訊傳達才能更確實有效；有了關鍵性金屬礦產資源，「鋰」、「鎳」、「鈷」才能擁有高性能電池設備，電動車與儲能設施才能更完善；有了這些礦產資源搭配，工業自動化時代才能生活化實現。再生能源領域，無論是從太陽能的鋁框架到風機中的稀有金屬磁鐵，全都需要一個穩定有力的礦產資源供應，「非鐵金屬」將不再只是工業材料，更是現代化的國家的安全保障以及產業發展的重要利器。