Jim Sims hat hier einen Artikel veröffentlicht über die Wichtigkeit des Elk Creek Projektes für die gerade Fahrt aufnehmende technische Revolution der zukünftigen Mobilität und Energiewirtschaft:
Hier die freie Übersetzung des Artikels:
Soweit sehr lesenswert und hilfreich zum besseren Verständnis, welche Rolle NioCorp zukünftig einnehmen wird. Viel Spass beim Lesen:
Original Link:
www.innovationnewsnetwork.com/...ing-electric-vehicles/11835/
Jim Sims, VP of External Affairs bei NioCorp Developments Ltd, erklärt, wie das Vorzeigeprojekt Elk Creek Critical Minerals dabei helfen kann, Probleme in der Mineralienlieferkette zu lösen, um die Produktion von Elektrofahrzeugen voranzutreiben.
Um das prognostizierte Nachfragewachstum für Elektrofahrzeuge zu decken, wird eine Reihe von kritischen Mineralien und Legierungen benötigt.
Nicht alle sind ohne Weiteres über zuverlässige Lieferketten verfügbar. Sind die Mineralien, die unter den landwirtschaftlichen Feldern im Südosten Nebraskas im Zentrum der USA vergraben sind, einer der Schlüssel zur Bewältigung dieser Herausforderung?
Im Südosten Nebraskas entstand vor mehreren hundert Millionen Jahren eine höchst einzigartige unterirdische mineralogische Struktur, die als Elk Creek Karbonatit-Lagerstätte bekannt ist. Dieser große Karbonatit-Erzkörper beherbergt die Lagerstätte Elk Creek Critical Minerals, die mit strategischen Metallen wie Niob, Scandium, Titan und allen Seltenen Erden angereichert ist.
Zusammen stellen diese kritischen Mineralien einige der wichtigsten Bestandteile für den Erfolg einer Vielzahl von treibhausgasreduzierenden Technologien dar, darunter Elektrofahrzeuge (EVs), erneuerbare Energiesysteme, leichtgewichtige Transportsysteme und hocheffiziente Motoren und Geräte.
Warum sind diese speziellen Metalle so wichtig?
Welche Rolle spielen sie in diesen Technologien, insbesondere in der Batterietechnologie für Elektrofahrzeuge?
Welche Chancen bietet ihre Entwicklung für Hersteller, Verbraucher, Regierungsvertreter und Investoren?
Elektrofahrzeuge der nächsten Generation - Batterieleistung mit Niob und Scandium
Da Führungskräfte aus dem öffentlichen und privaten Sektor zusammenarbeiten, um den Klimawandel durch den verstärkten Einsatz von Elektrofahrzeugen zu bekämpfen, konzentriert sich ein Großteil der aktuellen Bemühungen auf drei Bereiche:
Verbesserte EV-Batterieleistung; Leichtere Fahrzeuge und größere Angebotsvielfalt bei den kritischen Mineralien, die diese Plattformen ermöglichen.
In allen drei Bereichen gerät Nebraskas Angebot an kritischen Mineralien zunehmend in den globalen Fokus.
Einige der intensivsten Forschungs- und Entwicklungsbemühungen im EV-Bereich konzentrieren sich heute auf die Erhöhung der Energiespeicherkapazität und der schnellen Wiederaufladefähigkeit von Lithiumbatterien.
In beiden Bereichen versprechen Niob und Scandium potenziell große technologische und wirtschaftliche Fortschritte.
So haben Forscher und Batteriehersteller herausgefunden, dass die Zugabe von Niobium zur Kathode einer Lithiumbatterie dazu beitragen kann, die Leistung der Batterie erheblich zu verbessern, einschließlich der Erhöhung ihrer Energiedichte und Langzeitstabilität.
Niobium hilft auch dabei, die Menge an Kobalt, die in diesen Batterien benötigt wird, zu reduzieren - ein wichtiges Ziel, das von EV-Herstellern und Regierungen gleichermaßen angestrebt wird.
Als Metall, das keine schädlichen und toxischen Eigenschaften für den Menschen hat, wird Niobium auch als kritischer Zusatz für die Anodenkomponente dieser Batterien untersucht.
Dort kann es die Leistungsdichte der Batterie erhöhen, die Ladezeiten verkürzen, eine größere chemische Stabilität bieten und den Betrieb der Batterie mit einer höheren Sicherheitsmarge ermöglichen. Tatsächlich hat sich gezeigt, dass Lithiumbatterien mit Niobium in sechs Minuten oder weniger wieder auf 100 % Kapazität aufgeladen werden können.
Ein weiteres wichtiges Mineral von NioCorp - Scandium - ist ebenfalls in der Lage, eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung dessen zu spielen, was als der "Heilige Gral" der Lithiumbatterie-Technologie gilt: die Festkörper-Lithiumbatterie. Flüssige Elektrolyte werden derzeit in praktisch allen Lithiumbatterien verwendet, um den Stromfluss zwischen den Elektroden der Batterie zu ermöglichen.
Der Nachteil von flüssigen Elektrolyten?
Sie sind korrosiv und können unter bestimmten Bedingungen entflammbar sein. Im Gegensatz dazu verspricht man sich von Festkörperelektrolyten höhere Spannungen, einen besseren Betrieb in unterschiedlichen Temperaturumgebungen, eine höhere Leistungsdichte und einen sichereren Betrieb.
Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory und des Argonne National Laboratory fanden kürzlich heraus, dass ein Material namens Magnesium-Scandium-Selenid-Spinell außergewöhnlich gut als Festkörperelektrolyt funktioniert. Diese magnesiumbasierten Batterien haben das Potenzial, doppelt so viel Energie zu speichern wie Lithiumbatterien, und Scandium ist einer der Schlüssel zu ihrem Erfolg.
Herausforderung zwei: Leichtgewichtigkeit
Da Personenfahrzeuge zunehmend auf Elektroantrieb umgestellt werden, wird das Gewicht kritisch. Ein leichteres Auto oder ein leichterer LKW kann die gewünschte Reichweite mit weniger Batteriekapazität erreichen. Das macht das Fahrzeug wesentlich effizienter und kostengünstiger. Leichtere Fahrzeuge können jedoch auch einen Nachteil haben: einen potenziell geringeren physischen Schutz für Fahrer und Passagiere im Falle eines Unfalls oder anderer Missgeschicke. Glücklicherweise können sowohl Niobium als auch Scandium eine wichtige Rolle bei der Gewichtsreduzierung von Elektrofahrzeugen spielen und gleichzeitig deren Sicherheit erhöhen. Wenn zum Beispiel Niobium in sehr kleinen Mengen - oft weniger als ein Zehntel eines Gewichtsanteils - zu Stahl hinzugefügt wird, erhöht es die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der resultierenden Legierung erheblich. Tatsächlich verdoppelt bereits ein Pfund Niobium, das einer Tonne Stahl zugesetzt wird, die Streckgrenze des Stahls.
Mit Niobium verstärkter Stahl, der als niedrig legierter, hochfester Stahl (HSLA) bezeichnet wird, ermöglicht die Verwendung von weniger Stahl pro Gewicht in Fahrzeugen. Das reduziert die Gesamtmasse des Fahrzeugs und führt zu einer größeren Energieeffizienz und Reichweite des Fahrzeugs zwischen den Batterieladungen.
Die Vorteile von Niobium sind nicht auf elektrifizierte Fahrzeuge beschränkt.
Praktisch jedes Fahrzeug mit Stahlchassis, das heute auf der Welt unterwegs ist, einschließlich der Modelle mit Verbrennungsmotor, verwendet Niobium, um das Gewicht zu reduzieren und die Passagiere besser zu schützen.
Die Gewichtsreduzierung, die durch niobverstärkten Stahl erreicht wird, erhöht den Kraftstoffverbrauch, was die Luftemissionen pro Kilometer reduziert.
Wenn man zum Beispiel einem Mittelklassewagen Niobium im Wert von nur 9 Dollar hinzufügt, reduziert sich das Gewicht des Fahrzeugs um 100 kg.1
Das wiederum erhöht die Kraftstoffeffizienz um 5 %.
Und das führt zu einer deutlichen Verringerung der Luftemissionen des Fahrzeugs pro Meile.
Darüber hinaus gehen die Vorteile von Niobium im Transportsektor über elektrifizierte und konventionelle Fahrzeuge hinaus. So wird niobiumhaltiger Stahl in großem Umfang in Straßen, Brücken, Tunneln und anderer Mega-Stahlinfrastruktur eingesetzt. Neben der Verbesserung von Leistung, Sicherheit und Lebensdauer dieser Systeme trägt niobiumhaltiger Stahl auch zur Reduzierung von Umweltbelastungen und Treibhausgasemissionen bei.
Zum Beispiel wurde dem Stahl der Brücke des Millau-Viadukts in Südfrankreich etwa 0,025 % Niobium zugesetzt.
Diese kleine Zugabe reduzierte das Gewicht von Stahl und Beton um 60 % im Gesamtprojekt, wodurch die Luftemissionen und Umweltauswirkungen in praktisch allen Segmenten der Lieferkette und der Bauaktivitäten des Projekts drastisch reduziert wurden.2
Die Rolle von Scandium im modernen Transportwesen
Was Niobium für Stahl ist, ist Scandium für Aluminium.
Durch das Hinzufügen geringer Mengen Scandium zu Aluminiumlegierungen werden diese leicht schweißbar, korrosionsbeständiger und hoch belastbar gegen Biegung. Scandium erhöht außerdem die Streckbarkeit von Aluminium um bis zu 150 %.
Diese Vorteile von Scandium versprechen außerordentliche Vorteile für Anwendungen im Strassenverkehr und in der Luft- und Raumfahrt.
Darüber hinaus bedeuten die Korrosionseigenschaften von Scandium, dass das Metall es dem Aluminium ermöglichen kann, Titan im Niedrigtemperaturbereich (>300°C) zu ersetzen, wo Korrosion die Hauptanforderung ist.
Beispiele hierfür sind Turbolader für Fahrzeuge und Wärmetauscher.
Die kommerzielle Luftfahrtbranche ist besonders gespannt auf das Potenzial von Scandium.
Zum einen kann Scandium den Fluggesellschaften Geld sparen, weil es das Vernieten von Aluminiumkomponenten überflüssig machen kann. Scandium wirkt stabilisierend auf das Korngefüge in der Nähe von Schweißnähten, so dass Aluminiumteile schnell und effizient geschweißt werden können.
Das wiederum bedeutet, dass Flugzeuge an manchen Stellen dünnere Außenhäute haben können und überall dort, wo Aluminiumlegierungen verwendet werden, das Gewicht von Nieten eliminiert werden kann.
Für eine B737, die 3.250 Stunden pro Jahr fliegt, und unter Verwendung der Kapitalkosten von American Airlines und der Prognosen der US EIA für die künftige Treibstoffpreisinflation, beläuft sich der Barwert der Treibstoffeinsparungen durch Scandium-Legierungen (unter der Annahme einer 15-prozentigen Gewichtsreduzierung des Flugzeugs) auf etwas mehr als 9 Millionen US-Dollar.
Die Kosten für das hinzugefügte Scandium betragen selbst bei einem Preis von $ 3500/Kg Oxid und unter der Annahme einer durchschnittlichen Scandium-Dotierung von 0,7 Gew.-% etwa $ 800.000 - ein Verhältnis von Einsparungen zu Kosten von 11:1.
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Seltene Erden und EVs: Wird es genug davon geben?
Wenn es eine Gruppe von kritischen Mineralien gibt, die für die Zukunft des elektrifizierten Transports absolut essentiell sind, dann sind es die Seltenen Erden.
Das Elk Creek Projekt von NioCorp hat das Potenzial, bedeutende Mengen an Seltenen Erden zu produzieren, insbesondere die magnetischen Seltenen Erden.
Die meisten der 14 natürlich vorkommenden Lanthanid-Seltenerdelemente werden heute in modernen Fahrzeugen verwendet, wie die nebenstehende Grafik zeigt.
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Einige der wichtigsten, besonders für elektrifizierte Fahrzeuge, sind die Seltenen Erden, die magnetische Eigenschaften haben, wie Neodym, Praseodym, Dysprosium und Terbium.
In Kombination mit Eisen, Bor und einigen weiteren Elementen bilden diese Seltenen Erden die stärksten Dauermagnete der Welt, die so genannten Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB).
Warum sind Dauermagnete wichtig für Autos und LKWs?
Weil sie dabei helfen, die Dutzende von kleinen Elektromotoren, die in praktisch allen modernen Autos und Lastwagen vorkommen, auf eine Art und Weise anzutreiben, die das Fahrzeuggewicht reduziert, die Energieeffizienz erhöht und den Ausstoß von Treibhausgasen und anderen schädlichen Luftemissionen verringert.
In elektrifizierten PKWs und LKWs sind NdFeB-Magnete auch für die größten Motoren im Fahrzeug zunehmend wichtig: Die des Antriebsstrangs des Fahrzeugs.
Die Nachfrage nach den magnetischen Seltenen Erden wird in den kommenden Jahren voraussichtlich stark ansteigen, da EVs und Windturbinen größere Anteile ihres jeweiligen Marktes erobern, wie die folgenden Prognosen zeigen.
Auszug: Wood Mackenzie
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Auszug: Wood Mackenzie
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Ausug: Adamas Intelligence, 2020
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Was ist das Ergebnis dieser Ungleichgewichte zwischen Angebot und Nachfrage?
Jährliche globale Knappheit von 48.000 Tonnen Seltenerdlegierungen für Magnete, was in etwa der Menge entspricht, die für 25-30 Millionen EV-Traktionsmotoren benötigt wird;4
Jährliche globale Knappheit von 16.000 Tonnen Neodym-Praseodym (NdPr)-Oxid für Magnete, was dem Dreifachen der aktuellen NdPr-Produktion von Lynas in Australien und dem Dreifachen der Produktion von MP Materials in Kalifornien entspricht;5
und
Jährliche globale Knappheit von 1.850 Tonnen Dysprosiumoxid, was in etwa der derzeitigen globalen jährlichen Minenproduktion dieser magnetischen Seltenen Erde entspricht.6
Es liegt auf der Hand, dass eine größere Produktion von Seltenen Erden aus einer Vielzahl von Quellen, insbesondere außerhalb Chinas, für den Erfolg der EV-Revolution entscheidend sein wird.
Das Elk Creek Projekt von NioCorp hat signifikante Mengen an Seltenen Erden in seinem Erzkörper. Das bedeutet, dass die Produktionskosten für Produkte aus Seltenen Erden, falls NioCorp sich dazu entscheidet, diese zu produzieren, im Vergleich zu Bergbauprojekten, die Seltene Erden als Primärprodukt produzieren, wahrscheinlich niedrig sein werden.
Vielfalt der Versorgung: Was bringt Nebraska an kritischen Mineralien noch mit?
Die Erdkruste verfügt über ein reichhaltiges Angebot an all diesen kritischen Mineralien. Allerdings ist ihre Produktion oft auf eine kleine Handvoll Regionen oder Nationen konzentriert. Eine solche fehlende Angebotsvielfalt stellt ein ernsthaftes Hindernis für den effizienten Betrieb der komplexen globalen Lieferketten dar, die in die Herstellung von elektrifizierten Fahrzeugen einfließen.
Das erhöht das Risiko für Hersteller, deren Produkte auf diese Materialien angewiesen sind.
Für viele EV-Hersteller steht die geografische Vielfalt der Versorgung mit kritischen Mineralien ganz oben auf ihrer Sorgenliste. Dies ist ein weiterer Grund, warum die geplante Produktion der kritischen Mineralien von NioCorp in Nebraska von Investoren und anderen zunehmend beachtet wird.
Wie die Karte unten zeigt, ist die derzeitige Produktion von Niob und Scandium in nur einer Handvoll von Ländern hoch konzentriert.
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Niob wird nur in zwei Ländern (Brasilien und Kanada) in signifikantem Umfang kommerziell hergestellt. Scandium wird in sehr kleinen Mengen in nur vier Ländern produziert.
Bei den Seltenen Erden bleibt China der dominierende Produzent (<80%) dieser strategischen Materialien.
Auszug: Unternehmensberichte und Unternehmensinformationen, ONG
Commodities Report
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Wenn das Elk Creek Projekt von NioCorp in Produktion geht, werden die Mine und die Verarbeitungsanlage voraussichtlich die einzigen Produzenten von Niob und Scandium im kommerziellen Maßstab in den USA sein. Insgesamt wird erwartet, dass das Projekt die folgenden Mengen seiner Primärprodukte produzieren wird:7
Niobium-Produkte: 7.220 Tonnen pro Jahr; Scandium-Produkte: 95 Tonnen pro Jahr; und Titanprodukte: 11.642 Tonnen pro Jahr.
Bei Niob würde die Produktion von NioCorp weniger als 10 % der derzeitigen jährlichen Weltproduktion ausmachen.
Diese Produktion würde jedoch die globale Angebotsvielfalt auf sehr wichtige Weise erhöhen.
Bei Scandium wäre die erwartete Jahresproduktion von NioCorp ein entscheidender Faktor für Hersteller, die ihren Bedarf an Scandium decken wollen.
Die derzeitige weltweite Produktion liegt bei etwa 20 Tonnen/Jahr, was etwa 6 % des geschätzten latenten Bedarfs an Scandium von 300 Tonnen/Jahr in nur einer Branche (der kommerziellen Luftfahrt) entspricht.8
Die Produktion von NioCorp wird einen großen Beitrag zur Deckung dieses latenten Bedarfs leisten und die Angebotsvielfalt deutlich erhöhen.
Wo Sie mehr über NioCorp erfahren NioCorp ist ein börsennotiertes Unternehmen, das an der Toronto Stock Exchange unter dem Tickersymbol 'NB',
an der OTCQX unter dem Tickersymbol 'NIOBF'
und
an der Frankfurter Börse unter dem Tickersymbol 'BR3' gelistet ist.
Um mehr über das Unternehmen, sein Vorzeigeprojekt "Elk Creek Critical Minerals" und die bemerkenswerten Produkte, die es zu produzieren plant, zu erfahren, besuchen Sie bitte die Website des Unternehmens hier:
www.niocorp.com
Referenzen
Quelle 1: Weltstahlverband
Quelle 2: CBMM
Quelle 3: ONG Commodities
Quelle 4: Adamas Intelligence, 2020 Quelle 5 Ibid.
Quelle 6 Ebd.
Quelle 7 NioCorp's technischer Bericht auf Machbarkeitsniveau NI-43-101 vom April 2019 über das Projekt
Quelle 8: ONG Commodities
Bitte beachten Sie, dass dieser Artikel auch in der sechsten Ausgabe unserer vierteljährlichen Publikation