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Apr 24, 2023

Elon Musk wünscht sich eine Zukunft mit Elektroautos ohne Seltenerdmetalle

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Viele Elektrofahrzeuge (EV) nutzen die permanentmagnetischen Eigenschaften von Seltenerdmetallen, um ihre Elektromotoren so effizient wie möglich zu machen.

Anfang des Jahres kündigte Tesla an, bis zu einem unbestimmten Datum auf Seltenerdmetalle (wie Neodym) in seinen Motoren zu verzichten, und verwies auf Probleme in der Lieferkette und die allgemeine Toxizität ihrer Beschaffung.

Experten untersuchen, wie Tesla diese technische Meisterleistung vollbringen wird und ob hierfür einige Kompromisse bei der Leistung erforderlich sein werden.

Die Zukunft des Automobils ist elektrisch. Autokonzerne und Regierungen wandeln (wenn auch für einige nicht schnell genug) von einer spritfressenden Existenz zu emissionsfreien Autobahnen und Nebenstraßen um. Aber diese Zukunft der Elektrofahrzeuge ist nicht ohne Kosten, und einer der größten Kosten – sowohl finanziell als auch politisch – ist die Beschaffung der Seltenerdmetalle, die in Magnetmotoren enthalten sind, die die Revolution der Elektrofahrzeuge antreiben.

Nehmen wir zum Beispiel Neodym. In Kombination mit Elementen wie Eisen und Bor entsteht ein kontinuierliches Magnetfeld. Dieses Magnetfeld interagiert mit einem elektromagnetischen Feld, das von den Elektronen erzeugt wird, die durch die Drahtspulen im Motor fließen. Dieses erstaunliche Stück Technik dreht die Motorwelle und bewegt einen Tesla EV so effizient wie möglich.

Anfang des Jahres gab Tesla seine Absicht bekannt, einen neuen Motor zu entwickeln, der völlig frei von Seltenerdmetallen ist. Frühere Tesla-Autos verfügten über einen Wechselstrom-Induktionsmotor (daher der Hut vor dem ursprünglichen Erfinder des Motors, Nikola Tesla), der keine Seltenerdmetalle benötigte. Mit dem Model 3 und seinem ständig eingeschalteten Magnetmotor änderte sich jedoch alles. Obwohl das Unternehmen den Bedarf an Seltenerdmetallen seit 2017 um 25 Prozent reduziert hat, verbraucht das Model Y laut Tesla immer noch 520 Gramm davon.

Das heißt, dass Seltenerdmetalle wie Neodym (und häufig verwendete Zusatzstoffe wie Dysprosium, Terbium und Praesodym) ziemlich wichtig sind. Aber wie der Name schon sagt, sind sie nicht gerade leicht zu bekommen. Obwohl sie technisch gesehen von überall auf der Welt bezogen werden können, hat sich China zu einem führenden One-Stop-Shop für Seltenerdmetalle entwickelt, was ein Problem sein könnte, wenn sich die Beziehungen zwischen den USA und China noch weiter verschlechtern. Aus Angst vor diesem Worst-Case-Szenario fordert das Inflation Reduction Act der Biden-Regierung, dass die kritischen Komponenten von Elektrofahrzeugen im Inland hergestellt werden. Auch wenn der Verzicht auf Seltenerdmetalle sicherlich eine technische Herausforderung darstellt, werden dadurch auf lange Sicht wahrscheinlich die finanziellen und politischen Kosten gesenkt.

Aber welches andere Element könnte möglicherweise die magnetische Lücke füllen? Laut Wired ist Ferrit, eine keramische Eisenoxidverbindung, die in einer Vielzahl von Elektronikgeräten vorkommt, wahrscheinlich ein Spitzenkandidat für den Ersatz von Neodym. Dieses Material bringt einige gravierende Vorteile mit sich – vor allem Korrosionsbeständigkeit und niedrige Kosten.

Wie Wired jedoch auch anmerkt, hat Ferrit etwa ein Zehntel der magnetischen Stärke von Neodym, was bedeutet, dass jeder Ferritmagnet wahrscheinlich größer und schwerer sein muss als sein Vorgänger. Und in der Welt der Elektrofahrzeuge sind „größer“ und „schwerer“ zwei Wörter, die man normalerweise nicht hören möchte, insbesondere wenn es darum geht, jeden möglichen Kilometer auszukundschaften, um die Technologie an die breite Bevölkerung zu verkaufen.

Es ist unwahrscheinlich, dass eine solche Lösung so einfach wäre wie „Magnet größer machen“, und stattdessen wird wahrscheinlich eine Überarbeitung des Motors erforderlich sein, um dieses neue neodymfreie Design zu implementieren. Selbst wenn Tesla die Überarbeitung ohne größere Kompromisse schafft, stellt die Verwendung von Seltenerdmetallen durch das Unternehmen nur einen Bruchteil des weltweiten Gesamtverbrauchs dar, und diese Metalle werden wahrscheinlich auch in Zukunft für Elektronik und Elektrofahrzeuge von entscheidender Bedeutung bleiben.

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