Obwohl sich der Preis etwas stabilisiert hat, war er im Oktober 2022 immer noch 2,4-mal höher als zwischen 2013 und 2020. Während einige Automobilhersteller alternative Motorentechnologien anbieten, die nicht auf Seltenen Erden basieren, hat sich der Markt in diese Richtung nicht wesentlich verändert; woran liegt das?
Im Jahr 2022 erreichte der Preis für Neodym seinen Höchststand und lag beim 3,8-Fachen des Durchschnittspreises zwischen 2013 und 2020. Quelle: IDTechEx – „Elektromotoren für Elektrofahrzeuge 2022–2032“
Welche technologischen Optionen gibt es für die Motoren?
IDTechEx hat den Markt für Elektromotoren in Elektrofahrzeugen umfassend untersucht und in seinem Bericht „Elektromotoren für Elektrofahrzeuge 2022–2032“ Analysen, Benchmarking und Nachfrageprognosen für verschiedene Motortechnologien veröffentlicht. Die drei Hauptkategorien im Markt für Elektroautos sind Permanentmagnetmotoren, Induktionsmotoren und Schleifringläufermotoren. Materialtechnisch gesehen verwenden alle drei einen festen Stator mit Kupferspulen; der Unterschied liegt in der Rotorkonstruktion. Permanentmagnetmotoren verwenden, wie der Name schon sagt, Magnete im Rotor, die üblicherweise aus Seltenerdmetallen bestehen, wobei Neodym am häufigsten verwendet wird (obwohl es auch bei Ferritmagneten Fortschritte gab). Induktionsmotoren verwenden einen Kupferkäfig oder Kupferspulen im Rotor und arbeiten nach dem Asynchronprinzip. Schleifringläufermotoren schließlich besitzen ebenfalls Kupferspulen im Rotor, werden aber direkt durch einen elektrischen Strom erregt.
Es gibt weitere Motortechnologien, wie zum Beispiel geschaltete Reluktanzmotoren, die für den Einsatz in Personenkraftwagen entwickelt wurden, aber bisher wird der Markt von den drei oben genannten Optionen dominiert.
Was geschieht auf dem Markt für Elektrofahrzeuge?
Permanentmagnetmotoren sind dank ihrer hohen Leistungsdichte, Drehmomentdichte und ihres hohen Wirkungsgrades mit Abstand die am weitesten verbreiteten Elektromotoren im Elektrofahrzeugmarkt. Im Jahr 2021 entfielen 84 % des Elektroautomarktes auf Permanentmagnetmotoren. Trotz ihres Einsatzes in frühen Tesla-Fahrzeugen werden Induktionsmotoren aufgrund ihrer geringen Schleppverluste im Stillstand hauptsächlich als Sekundärantriebsmotoren verwendet. Schleifringläufermotoren sind die typische Wahl, wenn ein Primärantriebsmotor ohne Permanentmagnete benötigt wird. Renault nutzte bereits Schleifringläufermotoren, und BMW übernahm sie kürzlich für seinen Motor der fünften Generation.
Angesichts steigender Materialkosten, insbesondere für teure Seltenerdelemente, wächst das Interesse an deren schrittweisem Verzicht in Elektromotoren. Wie bereits erwähnt, setzen BMW und Renault auf Schleifringläufermotoren, und Mercedes entschied sich beim EQC-Modell für Induktionsmotoren. Etablierte Motorenhersteller wie MAHLE und kleinere Unternehmen wie Advanced Electric Machines konzentrieren sich ebenfalls auf magnetfreie Alternativen. Trotz dieses Interesses stieg der Marktanteil von Permanentmagnetmotoren im ersten Halbjahr 2022 sogar auf 86 %, gegenüber 84 % im Jahr 2021.
Der Marktanteil von Permanentmagnetmotoren wuchs 2022 leicht. Quelle: IDTechEx
Warum hat der Markt die Seltenen Erden nicht aufgegeben?
Es gibt mehrere Gründe, warum Permanentmagnetmotoren auch 2022 die dominierende Technologie geblieben sind. Erstens ist Chinas Marktführerschaft im Bereich der Elektrofahrzeuge der größte der Welt. China deckt zudem den Großteil der Seltenen Erden ab, weshalb die Kosten für Neodym dort weniger problematisch sind als in anderen Regionen. Ein weiterer Grund sind die Entwicklungszeiten in der Automobilindustrie: Fahrzeugplattformen, die 2022 auf den Markt kommen, werden über mehrere Jahre entwickelt und verfügen über bestehende Motorenlieferverträge. Zwischen dem Marktinteresse an magnetlosen Motoren und deren tatsächlichem Einsatz im Straßenverkehr wird es eine Verzögerung geben. Alternative Motortechnologien erfordern außerdem Expertise und Entwicklung. Fahrzeughersteller (OEMs) setzen auf Permanentmagnetmotoren, und ein Technologiewechsel muss Zuverlässigkeit, gleichwertige oder bessere Leistung sowie den Verzicht auf wesentliche Änderungen an der Steuerelektronik nachweisen (es sei denn, diese lässt sich in den Motor integrieren).
Marktausblick für Elektromotoren:
Trotz steigender Kosten für Seltene Erden und andere Materialien geht IDTechEx davon aus, dass der Großteil des Elektrofahrzeugmarktes kurz- bis mittelfristig weiterhin auf Permanentmagnetmotoren setzen wird, insbesondere in China, das den größten Anteil am Elektrofahrzeugmarkt ausmacht. Europa ist die Schlüsselregion, in der wir mit einer verstärkten Nutzung magnetfreier Technologien rechnen können, wie Renault, BMW und Mercedes bereits demonstriert haben. In wenigen Jahren, mit der nächsten Generation von Fahrzeugplattformen, erwarten wir weitere Ankündigungen zu magnetfreien Optionen.
