Donnerstag, 24. Mai | 06:51 Uhr

DJ pressetext.de: Seltene Erden verteuern Elektromotoren – Preisexplosion erfordert ressourcenschonende Elektromotoren für eMobility

Unterföhring (pts007/13.10.2011/10:25) - In etlichen Hightech-Branchen, darunter
energieeffiziente und kompakte Elektromotoren für Elektrofahrzeuge, sind Seltene
Erden unentbehrlich. Die Reduzierung der Fördermengen und Exportquoten durch die
VR China führte zu Preissteigerungen beispielweise bei Magneten um bis zu 800%
und könnte den Vormarsch der Elektromobilität entscheidend verlangsamen.
Alternative Quellen sind noch nicht verfügbar, daher sind innovative
Technologien gefragt, die den Bedarf reduzieren. 

Dr. Gregory Flinn, Nico Windecker, Dr. Thomas Leiber 

Lanthan, Europium, Neodym und 14 weitere Metalle sind bekannt als die Seltenen
Erden und stellen einen kritischen Bestandteil einiger Hightech-Industrien dar.
Die Automotive-Industrie verbraucht beispielsweise etliche 10.000 Tonnen dieser
Rohstoffe jedes Jahr. Hightech-Entwicklungen in militärischen und optischen
Sektoren, auch sogenannte Green-Technologien im Energie-Sektor, sind auf den
Einsatz dieser begehrten Rohstoffe angewiesen, da diese Elemente
technologieintensiven Materialien und -komponenten wie z.B. optischen Gläsern
und Dauermagneten kritische Eigenschaften verleihen, die die Performance, und
daher auch die Konkurrenzfähigkeit der Hightech- Produkte maßgeblich verbessern.
Seltene Erden in der Elektromobilität 

Im Bereich der Elektromobilität werden Seltene Erden bei der Herstellung von
Akkus, Elektromotoren und Generatoren verwendet 1 . So beträgt der Neodym-Anteil
(als Werkstoff NdFeB) von in Elektromotoren und Generatoren eingesetzten
Hochleistungsmagneten über 25%. Der Anteil aller Seltenen Erden in einem
Hybrid-Fahrzeug wird auf insgesamt 20kg geschätzt. Ohne deren Einsatz wären z.B.
in Motoren und Generatoren höchste Wirkungsgrade von über 90% nicht erreichbar,
außerdem wären deutlich größere und schwerere Maschinen nötig um die steigenden
Leistungsanforderungen an Antriebsmotoren, Generatoren und Hilfsaggregate für
Elektro- und Hybridfahrzeuge zu erfüllen. 

Die Abhängigkeit ist so groß, dass deren Ausbreitung durch bevorstehende
Rohstoffengpässe unter Umständen bedroht ist 3 . Im letzten Jahrzehnt
verdreifachte sich der Bedarf an Seltenen Erden von 40.000 auf 120.000 Tonnen.
Um das geplante Wachstum der sogenannten Green-Technologien bewahren zu können,
steige der globalen Bedarf in den nächsten Jahren sogar auf 200.000 Tonnen. 

Die Rohstoffmengen sind grundsätzlich vorhanden - obgleich Teile davon noch
unerschlossen sind - dennoch ist die Versorgungssituation kritisch. 

Vorsorgungsengpässe durch die VR China 

Entgegen der Bezeichnung sind die 17 Seltenen Erden tatsächlich nicht so selten.
Lediglich wegen ihrer geochemischen Eigenschaften sind diese Elemente zumeist
nur in kleinen Mengen, in sehr vielen, weit verstreut lagernden Mineralien sowie
als Beimischungen in anderen Mineralien vorhanden. Daher geschieht die
industrielle Gewinnung eher als Nebenprodukt bei der Gewinnung anderer, stärker
konzentriert vorliegender Metalle aus deren Erzen, meist als Mischmetalle, weil
die Ähnlichkeit ihrer chemischen Eigenschaften eine Trennung aufwändig und
kostspielig macht 2 . 

Während das gesamte globale Vorkommen der Seltenen Erden bei weitem ausreichend
ist, um den weltweiten Bedarf abzudecken, werden die Rohstoffe nicht global
verteilt aus dem Boden gewonnen. Bis in die 1990er Jahre hinein waren die USA
das Hauptförderland. Die chinesischen Fördermethoden im Bergbau sind jedoch
ungleich kostengünstiger, da in diesem Bereich häufig noch sehr niedrige
Umweltstandards gelten. Dementsprechend war es den chinesischen Produzenten
möglich, die Weltmarktpreise zu drücken und die restliche Konkurrenz allmählich
aus dem Geschäft zu drängen. Somit wurde die Gewinnung an anderen Orten
unrentabel und daher eingestellt, z.B. in den USA 2 , was dazu führte, dass die
VR China in den letzten Jahren bis auf 97% der weltweit geförderten Mengen
lieferte. 

Obwohl die VR China selbst über zum Teil gigantische Rohstoffvorkommen verfügt,
reichen diese nicht mehr überall aus, um den Bedarf des Wirtschaftswachstums des
Landes zu stillen. Daher sah sich das Land gezwungen, die eigenen
Rohstoffvorkommen zu schützen, um den Eigenbedarf für die Zukunft zu sichern.
Aus diesem Grund und zur Stärkung des Umweltschutzes wurden im vergangenen Jahr
drei besonders umweltschädliche der insgesamt fünf Minen geschlossen und somit
die weltweite Förderung erheblich reduziert. Außerdem drosselte die VR China in
den letzten Jahren den Export drastisch und vervielfachte gleichzeitig die
Ausfuhrzölle und droht seit einigen Wochen mit weiteren Exporteinschränkungen
auf etwa ein Viertel des globalen Bedarfs. Für einige Metallerze soll ein
komplettes Exportverbot gelten (Yttrium, Thulium und Terbium) und für Neodym,
Lanthan, Cerium und Europium eine Exportquote von 35.000 Tonnen. 

Durch das Drosseln dieser Rohstoffe, solle die Produktion von
Schlüsseltechnologien im eigenen Land stattfinden - der Grund dafür ist
nachvollziehbar. China konzentriert sich selbst auf die Produktion
technologieintensiver Produkte und verzeichnet damit auch einen stetig
wachsenden Eigenbedarf. Noch assoziiert man mit dem Begriff "Made in China"
massenweise produzierte Billigwaren, langfristig möchte man allerdings mit
qualitativ hochwertigeren Produkten auf die Märkte der Welt drängen. 

Aufgrund dieser Maßnahmen übersteigt die internationale Nachfrage nach Seltenen
Erden zunehmend das vorhandene Angebot mit der Folge von Preissteigerungen von
bis zu 1000% in den vergangenen 18 Monaten, außerdem ist die Versorgung von
Zukunftstechnologien mit den nötigen Rohstoffen nicht mehr gewährleistet. 

Alternative Quellen, alternative Materialien nicht zeitnah verfügbar 

Jüngst wurde in den Medien über die Exportdrosselung der Seltenen Erden und die
damit verbundene Existenzbedrohung des Hybridantriebs berichtet. Der Marktführer
im Segment der Hybridfahrzeuge, der japanische Automobilkonzern Toyota,
befürchtet starke Einschränkungen in den Expansionsmöglichkeiten seiner
Technologie. Da einer der wesentlichen Erfolgsfaktoren für die Akzeptanz von
Elektro- und Hybridfahrzeugen in einem wettbewerbsfähigen Preis zu
Verbrennerfahrzeugen besteht, die Herstellkosten bereits heute allerdings
erheblich höher liegen, treffen diese Befürchtungen den gesamten
Elektromobilitätssektor und könnten das aktuell zu beobachtende Wachstum
erheblich verlangsamen. Daher werden zusätzliche Quellen oder alternative
Materialien dringend benötigt, was allerdings noch einige Jahre in Anspruch
nehmen wird. 

Bereits erschlossene Vorkommen von Seltenen Erden befinden sich in Indien,
Brasilien und in Malaysia. In West-Australien, Grönland und Kanada wurden
weitere Vorkommen entdeckt, sowie größere Mengen Seltener Erden durch japanische
Wissenschaftler Mitte 2011 im Pazifik. Nichtsdestotrotz muss man mit einigen
Jahren rechnen, bevor diese Quellen die Industrie kosteneffizient beliefern
können. 

Eine weitere Möglichkeit, um den Bedarf der Hightech-Industrien abzudecken, wäre
eine zukunftsorientierte Recyclingstrategie für Hightech-Müll, womit solche
Rohstoffe kosteneffizient aus dem Recycling gewonnen werden. Das gezielte
Recycling von anderen wichtigen Rohstoffen, wie z.B. Gold, Gallium und Rhodium,
ist der Bewies, dass dieses Konzept sich vielleicht als rentables
Geschäftsmodell realisieren lässt 4 . Die nüchterne Tatsache ist dennoch, laut
einer neuen Studie der Unep, der Umweltbehörde der Vereinten Nationen, dass die
Recyclingrate für 32 von 37 Spezialmetallen beinahe bei Null liegt. 

Eine weitere Option ist die Suche nach alternativen Materialien. Leider begann
diese in einigen Sektoren erst in der jüngsten Vergangenheit, sodass der
Untersuchungsprozess und die entsprechende Realisierung brauchbarer Alternativen
auch noch einige Zeit in Anspruch nehmen wird. 

Innovation reduziert den Bedarf 

Letztendlich bleibt eine weitere Verknappung und Erhöhung der Preise dieser
Ressourcen quasi unausweichlich und die Reduzierung des Bedarfs durch den
Einsatz innovativer und besonders ressorcenschonender Technologien gewinnt
zunehmend an Bedeutung. 

Im Bereich der Elektromotoren und Generatoren kann die Wirkung von Magneten
durch innovatives und energieeffizientes Design optimiert, und hierdurch der
Einsatz der Rohstoffe entscheidend gesenkt werden. So hat sich beispielsweise
die Firma CPM Compact Power Motors GmbH aus Unterföhring bei München auf die
Entwicklung und Fertigung von Motoren und Generatoren für den Einsatz in
Elektro- und Hybridfahrzeugen spezialisiert, die durch ihr neuartiges Design
eine vielfache Leistungsausbeute und damit erhebliche Größen- und
Gewichtsreduzierung ermöglichen. Hierdurch lässt sich z.B. im Vergleich zu
chinesischen Radnabenmotoren für Elektroroller der Einsatz von Elektromagneten
auf bis zu ein Fünftel senken. Damit sind die entsprechenden Elektromotoren
sowohl kostengünstiger als auch ressourcenschonender in der Herstellung. Zudem
sind sie leichter und kompakter, was zusätzlich einen Beitrag zum Thema
Energieeffizienz und eine erhöhte Flexibilität bei Einsatz und Design mit sich
bringt. 

Fazit 

Seltene Erden sind bereits heute ein wesentlicher Kostentreiber in Elektro- und
Hybridfahrzeugen, die zunehmende Verknappung und Verteuerung aufgrund der
aktuellen Rohstoffpolitik der VR China gefährdet das schnelle Wachstum der
Elektromobilität und die Erfolgsaussichten der Technologieträger in Europa und
Amerika. Nur durch eine Kombination aus Erschließung neuer Quellen, Entwicklung

(MORE TO FOLLOW) Dow Jones Newswires

October 13, 2011 04:25 ET (08:25 GMT)