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Konstruktion und Recycling von Elektromotoren

Die europäische Forschung entwickelt den weltweit ersten recycelbaren E-Motor, der auf wiedergewonnenen Neodym-Magneten basiert.

Verkehr und Mobilität

Was die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit anbelangt, bieten Elektrofahrzeuge gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, Vorteile, welche sich im Bereich einer Größenordnung bewegen. Doch auch Elektrofahrzeuge sind nicht zu 100 % umweltfreundlich. Der Grund hierfür ist, dass viele Bauteile, die zur Herstellung der Elektrofahrzeuge verwendet werden, nicht recycelt werden können. Am Ende der Lebensdauer eines Autos landen diese Bauteile in der Metallzerkleinerungsanlage oder, schlimmer noch, auf der Deponie. Dies gilt insbesondere für verschiedene Magneten, die Elektrofahrzeuge mit Strom versorgen. Diese Magneten könnten zwar weiterverwendet werden, um Windkraftanlagen, E-Bikes oder andere Elektrofahrzeuge in Betrieb zu nehmen, jedoch gestaltet sich die kosteneffektive Entfernung aus dem Fahrzeug praktisch unmöglich. Da die EU zudem den Rohstoff zur Herstellung dieser Magneten importieren muss, bleiben die europäischen Autohersteller anfällig gegenüber Preisschwankungen und anderen Sicherheitsrisiken. Tatsächlich stieg der Preis des aus China importierten Neodyms (das wichtigste Material bei der Herstellung von Magneten für Elektrofahrzeugbatterien) 2011 in wenigen Monaten um 700 %! Dies versetzte europäische Unternehmen im Bereich der sauberen Technologie in Panik und stellte die Machbarkeit der grünen Wirtschaft Europas an sich in Frage. Es inspirierte aber die EU auch zum Handeln, sodass Forschungsinitiativen wie das DEMETER-Projekt finanziell unterstützt wurden. „Das DEMETER-Projekt beleuchtete viele Aspekte des Recyclings und der recycelbaren Gestaltung für die gesamte Wertschöpfungskette – von den Magneten über die Elektromotoren bis hin zu den E-Fahrzeugen – und wie mit diesen am Ende ihrer Nutzungsdauer umgegangen wird“, sagt Peter Tom Jones, leitender Industrieforschungsmanager an der KU Leuven (Belgien) und stellvertretender Koordinator des DEMETER-Projekts. „Unser Ziel war letztlich weniger rohstoffabhängig von anderen Ländern zu werden und zu 100 % recycelbare und somit wirklich umweltfreundliche Elektroautos herzustellen.“ Das Projekt profitierte von der Unterstützung durch das Marie-Skłodowska-Curie-Programm der EU.

Viele Erfolgsgeschichten

Das DEMETER-Projekt bestand aus zahlreichen Forschungsinitiativen. Ein Arm der Forschung war beispielsweise auf die Entwicklung ökoeffizienter direkter und indirekter Recyclingwege für Seltenerdmagnet-Motoren in Altfahrzeugen ausgerichtet. Ein anderer Forschungsarm innovierte Prozesstechniken für die Herstellung hochleistungsfähiger Seltenerdmagnete. Zu weiteren Initiativen zählte unter anderem die Konstruktion einfacher recycelbarer Elektromotoren für Elektrofahrzeuge der nächsten Generation und das Erstellen einer Lebenszyklusbewertungsmethodik, die den Weg vom Bergbau bis zur Maschine abdeckt, um sicherzustellen, dass die Magneten auf möglichst umweltfreundliche und ökonomische Weise recycelt werden. „Wir hatten viele Erfolgsgeschichten – zu viele zum Aufzählen“, sagt Jones. „Doch wenn ich eine auswählen müsste, wäre unser wichtigstes Ergebnis eine Kulmination all der Forschungsarme des Projekts: der erste recycelbare E-Motor auf der Basis recycelter Neodym-Magneten.“ Der E-Motor wurde durch Projektpartner Valeo entwickelt. „Das tolle an dem Motor ist, dass wenn er das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht, die Magneten ohne Weiteres entfernt werden können, indem sie aus dem Motor geschoben und dann in einem brandneuen Gerät weiterverwendet werden“, merkt Jones an.

Das Fundament für eine Seltenerd-Recyclingindustrie legen

Wenn auch das Recycling von Seltenerdmetallen weiterhin gering ist, hat das Projekt DEMETER erhebliche Fortschritte bei der Überwindung zahlreicher damit verbundener technischer Herausforderungen erzielt. „Vor DEMETER wurden viele Aspekte zu Seltenerdmagneten und deren Recycling isoliert gesehen“, sagt Jones. „Durch das Betrachten der gesamten Wertschöpfungskette trugen wir dazu bei, dies zu ändern, und hiermit haben wir das Fundament gelegt, auf dem eine Seltenerd-Recyclingindustrie errichtet werden kann.“

Schlüsselbegriffe

DEMETER, Elektromotoren, E-Motor, Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Seltenerdmagnete, Elektrofahrzeuge, E-Fahrzeuge, grüne Wirtschaft

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