Elektromotoren Magnetwerkstoff – das knappe Gut

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Der Anteil an Permanentmagnetmotoren in der Industrie steigt, denn sie sind effizient, dynamisch und kompakt. Doch für darin verbaute Hochleistungsmagnete sind Seltenerdmetalle erforderlich – Werkstoffe höchster Kritikalität. Es gibt aber bereits Auswege.

In der Industrie und ganz besonders in der Elektromobilität sind leistungsfähige Permanentmagnete für Motoren und Generatoren von großer Bedeutung; in vielen Fällen sind sie unverzichtbar. Durch den Einsatz von Dauermagneten kann der Wirkungsgrad von Permanentmagnetmotoren (PM-Motoren) im Vergleich zu Drehstrom-Asynchronmotoren gesteigert werden, bei gleichzeitig kompakter Bauweise. Deshalb gelten sie in der Industrie zum Teil als Alternative zu Asynchronmotoren, weil sie nicht unter die EU-Verordnung Nr. 640/2009 fallen, die die Mindestwirkungsgradklassen festlegt. Aus diesem Grund geht man auch davon aus, dass nach Inkrafttreten der zweiten und dritten Anforderungsstufen 2015 und 2017 permanenterregte Synchronmotoren weitere Marktanteile gewinnen.

Bei Elektroautos bieten sich Hochleistungsdauermagnete beispielsweise aufgrund ihrer Leistungsstärke bei geringer Baugröße vor allem für kleinere Fahrzeuge an. Vorteile zeigen sich auch beim Einsatz in Windkraftanlagen: Mit Permanentmagneten ausgestattete Synchronmaschinen sparen viel Gewicht. Im Vergleich zu Kupferspulen erreichen Permanentmagnete ein Magnetfeld gleicher Stärke mit einem Zehntel des Gewichts.

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Bedarf an Seltenerdmetallen wird in nächsten Jahren steigen

Zur Herstellung der Dauermagnete für die PM-Motoren, meist Neodym-Magnete, sind in der Regel Seltenerdmetalle wie Neodym, Dysprosium und Terbium erforderlich. Mit Aufkommen der Elektromobilität sowie der Debatte über effiziente Antriebe in der Industrie wird deren Bedarf in den nächsten Jahren weiter ansteigen. Ganz so selten sind diese Metalle nicht, doch ihre Kritikalität stieg in den letzten Jahren stark an. Der Grund dafür: Obwohl China nur 38 % der weltweiten Reserven besitzt, fördert man dort über 97 % der weltweiten Fördermenge (US Geological Survey 2010).

Zudem ist China laut einem Hintergrundpapier des Öko-Instituts das einzige Land, das über die komplette Produktionskette für die Magnetfertigung verfügt. Nachdem sich das Land innerhalb weniger Jahre eine bedeutende Stellung als Exporteur für diese Metalle erarbeitet hat, verhängte man 2010 Exportbeschränkungen – und trieb damit die Preise in die Höhe, bis die Beschränkungen erst gelockert und dann Anfang 2015 aufgehoben wurden (Grafik).

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