Rohstoffe für E-Autos: Ersatz zu Chinas seltenen Erden?

Für die meisten Motoren von Elektroautos werden seltene Erden benötigt - den Markt für diese dominiert jedoch China. Nun kommt die Autobranche bei der Suche nach Alternativen voran - und könnte künftig leistungsfähige Elektroautos ohne superstarke Magnete aus China produzieren.

Die chinesischen Exportrestriktionen für mehrere wichtige Rohstoffe bestärken Autobauer und Zulieferer im Zuge der Verkehrswende derzeit darin, neue Technologien zu entwickeln, um ohne diese auszukommen. Otmar Scharrer, Technikvorstand beim Zulieferer ZF spricht von einem Technologiesprung, den die Branche derzeit macht:

Magnete werden in Motoren für Elektroautos gebraucht, um elektrische Energie in mechanische Leistung umzuwandeln. Denn diese bestehen im Grundsatz aus zwei Magneten, die sich gegenseitig anziehen und abstoßen und so Kraft entwickeln. Magnete aus seltenen Erden sind von selbst, also permanent magnetisch.

Scharrers Unternehmen hat einen Motor entwickelt, der statt der Magnete aus Neodym und anderen seltenen Erden Elektromagnete enthält. Elektromagnete entwickeln ihre Kraft erst, wenn Strom durch eine Kupferspule fließt und so ein Magnetfeld entsteht. Diese Technik wird fremderregt genannt. ZF ist lange nicht das einzige Unternehmen, das seine Anstrengungen in dieser Richtung verstärkt hat.

In den vergangenen Jahren hätten nur BMW und Renault fremderregte Systeme genutzt, sagt Scharrer. Doch in den kommenden Monaten und Jahren dürften weitere Hersteller dazukommen. Noch nicht bekannt war bislang, dass auch Autobauer wie General Motors oder Jaguar Land Rover und Zulieferer wie BorgWarner an der Technik arbeiten und andere wie Nissan gehen weiter als bislang bekannt.

BMW habe 2016 beschlossen, ohne seltene Erden auszukommen, sagt Uwe Deuke, Projektleiter in der Elektromotoren-Entwicklung. Einfach sei das nicht gewesen:

Denn Elektromotoren mit Permanentmagneten gelten als besonders leistungsstark, vor allem beim Anfahren. Doch Elektromagnete ließen sich gezielter steuern, erläutert Deuke. "Eine stromerregte Maschine hat keine Nachteile in der Leistungscharakteristik. Im Gegenteil, denn sie kann ihre Spitzenleistung bis zur Höchstdrehzahl konstant abgeben. Das können permanent erregte Maschinen nicht."

Auch wenn Metalle wie Neodym oder Dysprosium, die für besonders starke Permanentmagnete benötigt werden, auch in anderen Ländern vorkommen, dominiert China den Markt. Doch die europäischen Vorkommen sind vergleichsweise klein.

Bis die geplante Förderung in einer neuen Mine in Skandinavien startet, dürfte es noch bis weit in das kommende Jahrzehnt dauern. Das liegt auch an den strengen Sicherheitsstandards, die in Europa gelten.

Dazu kommen Kostenvorteile. In einem durchschnittlichen permanent erregten Elektromotor sind rund 600 Gramm Neodym enthalten. Die Preise dafür haben zuletzt stark geschwankt - derzeit kostet ein Kilo ungefähr 125 Dollar, das ist deutlich weniger als die 223 Dollar vor einem Jahr, aber fast doppelt so viel wie noch 2020.

Gerd Rösel, Ingenieur beim Zulieferer Vitesco, sagt, mit stromerregten Maschinen entkomme man derartigen Preisausschlägen. Der Regensburger Antriebsspezialist hat unter anderem einen Motor für den Renault Zoe geliefert, der ohne Permanentmagnete auskommt. Das Unternehmen arbeitet nun an einer neuen Motorengeneration.