No njemački proizvođači razvijaju rješenja koja bi mogla znatno smanjiti tu ovisnost. BMW već koristi elektromotore bez permanentnih magneta, a automobilski dobavljač ZF razvio je posebno kompaktnu konstrukciju koja također ne zahtijeva rijetke zemlje.

Kako piše njemački Welt, europska automobilska industrija sve se intenzivnije okreće tehnologijama koje omogućuju proizvodnju snažnih i učinkovitih elektromotora bez skupih magneta. Razlog nije samo cijena, nego i sve veća zabrinutost zbog ovisnosti o Kini, koja dominira preradom rijetkih zemalja i proizvodnjom magneta potrebnih za brojne električne uređaje.

Koliko ta ovisnost može biti problematična, pokazalo se u travnju 2025. godine, kada je Kina ograničila izvoz pojedinih rijetkih zemalja i magneta. Europski dobavljači suočili su se s nestašicama, a u nekim su slučajevima proizvodne linije morale stati.

Kina kontrolira čak 94 posto proizvodnje ključnih magneta

Prema podacima Međunarodne agencije za energiju (IEA), Kina je 2024. godine sudjelovala sa 60 posto u svjetskom rudarenju rijetkih zemalja koje se koriste za proizvodnju magneta.

No njezina je dominacija još izraženija u kasnijim fazama proizvodnje. Na Kinu otpada 91 posto prerade tih materijala i čak 94 posto proizvodnje visokoučinkovitih sinteriranih permanentnih magneta.

Među ključnim materijalima nalaze se neodimij, praseodimij i disprozij. Oni omogućuju proizvodnju snažnih i relativno kompaktnih magneta koji se koriste u brojnim elektromotorima.

Pritom nije riječ samo o električnim automobilima. Takvi magneti koriste se i u podizačima prozora, motorima brisača te drugim električnim komponentama klasičnih automobila.

Iako rijetke zemlje, unatoč nazivu, nisu nužno rijetke u Zemljinoj kori, njihovo izdvajanje i prerada tehnološki su zahtjevni i skupi. Upravo je u tim postupcima Kina izgradila golemu prednost.

BMW već koristi elektromotore bez permanentnih magneta

Jedno od rješenja koje omogućuje smanjenje ovisnosti o rijetkim zemljama već se nalazi u serijskim automobilima.

BMW koristi električno pobuđene sinkrone motore, kod kojih se magnetsko polje rotora stvara električnom strujom, umjesto permanentnim magnetima.

Takva konstrukcija omogućuje izbjegavanje rijetkih zemalja u magnetima pogonskog motora, ali zahtijeva dodatnu energiju i odgovarajuće tehničko rješenje za pobuđivanje rotora.

BMW je ovu tehnologiju uveo u svoju petu generaciju električnog pogona, koja se koristi u modelima poput i4, i5 i iX.

Kod pojedinih izvedbi s pogonom na sve kotače koristi se i asinkroni elektromotor, koji također ne zahtijeva permanentne magnete.

Prednost takvih rješenja nije samo smanjena ovisnost o pojedinim sirovinama. Proizvođačima omogućuju i veću fleksibilnost pri razvoju pogonskih sustava, iako svaka konstrukcija ima vlastite prednosti i nedostatke.

Njemački ZF razvio posebno zanimljivo rješenje

Još jedan važan korak napravio je njemački automobilski dobavljač ZF, jedan od najvećih proizvođača automobilskih komponenti na svijetu.

Kompanija je razvila elektromotor nazvan I2SM, odnosno induktivno pobuđeni sinkroni motor, koji radi bez permanentnih magneta i rijetkih zemalja potrebnih za njihovu proizvodnju.

Za razliku od klasičnih električno pobuđenih sinkronih motora, kod kojih prijenos energije do rotora može zahtijevati klizne kontakte, ZF-ova konstrukcija koristi induktivni prijenos energije unutar osovine rotora.

Takvo rješenje omogućuje kompaktniju konstrukciju i uklanja potrebu za određenim dodatnim komponentama koje se koriste kod konvencionalnih sustava.

Prema službenim podacima ZF-a, motor može razviti do 325 kW, odnosno približno 442 KS, uz okretni moment od 580 Nm.

ZF navodi da njegova konstrukcija omogućuje smanjenje aksijalne duljine za približno 90 milimetara u odnosu na usporedive konvencionalne električno pobuđene motore.

Kompanija također tvrdi da takav pristup omogućuje učinkovitost i gustoću snage usporedivu s elektromotorima koji koriste permanentne magnete.

Manje materijala i manji ugljični otisak

ZF ističe i potencijalne ekološke prednosti svojeg rješenja.

Prema procjenama kompanije, izostavljanje permanentnih magneta i rijetkih zemalja može smanjiti ugljični otisak proizvodnje elektromotora do 50 posto u usporedbi s određenim konvencionalnim konstrukcijama.

Riječ je o procjeni proizvođača koja se odnosi na proizvodnju motora, a ne na ukupne emisije automobila tijekom njegova životnog vijeka.

ZF navodi i da induktivni prijenos energije može smanjiti gubitke povezane s pobuđivanjem rotora za približno 15 posto u odnosu na usporediva konvencionalna rješenja.

No kompanija nije jedina koja istražuje takvu tehnologiju. Renault već godinama koristi električno pobuđene sinkrone motore, a njihov razvoj nastavlja i u novim generacijama električnih pogona.

Novi motor trebao bi biti četvrtinu manji

ZF istodobno razvija i drukčiji pristup smanjenju potrošnje rijetkih zemalja. Njegov novi pogon High Revolution Drive ne uklanja permanentne magnete, ali ih koristi znatno manje.

Motor može postići čak 30.000 okretaja u minuti, u usporedbi s približno 18.000 okretaja kod usporedive konstrukcije.

Zahvaljujući tako visokoj brzini vrtnje, pogonska jedinica može biti kompaktnija i lakša.

Prema ZF-ovim podacima, masa i prostor koji zauzima pogon smanjuju se za približno četvrtinu, dok se potrebna količina magnetskog materijala prepolovljuje.

Verzija namijenjena osobnim automobilima trebala bi razvijati do 200 kW, odnosno oko 272 KS, a njezin se ulazak u serijsku proizvodnju planira do 2030. godine.

To pokazuje da proizvođači ne traže samo jedno rješenje. Dio njih želi potpuno ukloniti permanentne magnete, dok drugi nastoje smanjiti njihovu količinu uz zadržavanje visoke učinkovitosti.

Znači li to kraj ovisnosti o Kini?

Iako su rezultati razvoja ohrabrujući, stručnjaci upozoravaju da nijedna od tih tehnologija nije bez nedostataka.

Elektromotori bez permanentnih magneta mogu zahtijevati složeniju elektroniku, dodatnu energiju za stvaranje magnetskog polja ili naprednije sustave upravljanja.

Kod nekih konstrukcija mogu se pojaviti i veći gubici energije u određenim uvjetima rada, kao i dodatni izazovi povezani s bukom i vibracijama.

Osim toga, izbacivanje rijetkih zemalja iz elektromotora ne znači da je automobil potpuno neovisan o kineskim dobavljačima. Kina ima važnu ulogu i u proizvodnji baterija, elektronike te brojnih drugih automobilskih komponenti.

Ipak, razvoj elektromotora bez permanentnih magneta pokazuje da europski proizvođači imaju tehnološke mogućnosti za smanjenje jednog od svojih najvećih strateških rizika.

A u industriji u kojoj prekid isporuke samo jedne komponente može zaustaviti čitavu tvornicu, takva bi prednost u budućnosti mogla biti jednako važna kao snaga, učinkovitost ili cijena samog elektromotora.