Článek
Od koho spíše uslyšíte slova jako Dysprosium nebo Neodymium? Od lékárníka, nebo od vývojáře elektromotorů? Pokud jste zvolili druhou možnost, gratulujeme. Tyto a další vzácné zeminy totiž hrají klíčovou roli v jednom z nejdynamičtějších a nejsledovanějších sektorů – vývoji a výrobě elektromobilů.
Podobně jako v jiných oblastech, také ve výrobě elektromobilů a jejich klíčových součástek se ovšem projevuje dominantní postavení jediné země, se kterou nemusí být vždy snadné spolupracovat - Číny. Velké automobilky proto zesilují úsilí, jak závislost na ní omezit, nebo ještě lépe ji rovnou vymazat.
Výrobci aut v Evropě, Spojených státech či Japonsku se proto snaží co nejvíce omezit spotřebu vzácných zemin, které dominantně produkuje právě Peking. Tyto látky se nyní používají k sestavení takzvaných permanentních magnetů, které se ukázaly jako nejefektivnější zdroj točivého momentu v motorech elektromobilů.
Vzácné zeminy
- Jako vzácné zeminy („rare earths“) se označuje skupina 17 prvků, které se vyznačují tím, že k tomu, aby se získaly v použitelné čistotě, je nutné vytěžit násobně větší množství surové rudy, což s sebou nese značnou zátěž pro životní prostředí, a také vysoké náklady.
- Mezi vzácné zeminy řadíme (podle atomového čísla): Skandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Smaraium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium a Lutecium.
- V roce 2022 pocházelo podle německého portálu statista.com 70 procent vzácných zemin z Číny. Na druhém místě se nacházely Spojené státy se 14,3 procenta, třetí příčka patřila Austrálii se 6 procenty.
Automobilka Tesla, světová špička na poli elektromobilů, přilákala letos v březnu pozornost prohlášením, že vzácné zeminy zcela odstraní ze svých vozů nové generace. Pokud se jí to podaří, vyhne se výkyvům dodávek a obecně nejistotě pramenící z toho, že tomuto segmentu vévodí Čína.
Poradenská firma Adamas Intelligence, která se vzácnými zeminami zabývá, tehdy v reakci na plány Tesly uvedla, že magnety na bázi feritu - mezi které patří i ty, se kterými si doma na lednici připínáme dětský obrázek - představují „ověřený koncept“, který už využívá například automobilka General Motors v modelu Chevy Volt z roku 2016.
Společnost Adamas však v prohlášení zároveň připomněla, že ačkoli se feritové magnety mohou v řadě parametrů vyrovnat těm vyrobeným ze vzácných zemin, v jedné kategorii za nimi daleko zaostávají, a to ve hmotnosti. Při srovnatelné síle jsou výrazně těžší, což je zrovna pro automobil dost citelná položka.
Tesla otevírá oči
Konkurenti Tesly jako již zmíněný General Motors nebo Jaguar Land Rover a jejich dodavatelé usilovně pracují na výzkumu a vývoji motorů, ve kterých se vzácné zeminy buď nenajdou vůbec, nebo jen ve velmi omezeném množství. Tyto motory nazývané EESM (externě buzený synchronní elektromotor) vytváří magnetické pole elektrickým proudem.
Na druhé straně Nissan a další zvolily cestu duální strategie – tedy jednak se snaží vyvíjet novější EESM a zároveň pokračují ve vývoji motorů založených na permanentních magnetech, které budou postupně omezovat využití vzácných surovin.
Německý výrobce ZF vyvinul EESM motor, který se podle společnosti velikostí a výkonem vyrovná svým protějškům, které pracují s permanentními magnety.
„Jedná se o důležitý příspěvek k tomu, abychom se na Číně stali o trochu nezávislejšími,“ uvedl technologický ředitel ZF Otmar Scharrer pro agenturu Reuters.
ZF podle Scharrera jedná s evropskými, americkými a také s čínskými automobilkami o dodávkách svých motorů, které by se podle něj mohly do výroby elektromobilů začlenit během dvou let.
Kromě omezení závislosti na Číně je důležitou motivací také dopad na životní prostředí, který plyne z velice náročného procesu zpracování vzácných zemin.
„Pokud se to povede, vzejde z toho mnohem udržitelnější produkt,“ řekl agentuře Reuters ředitel vývoje v Drive Sytem Design Ben Chiswick, jehož firma pracuje na motorech bez využití vzácných zemin se třemi automobilkami.
Běžný elektromotor na bázi permanentního magnetu obsahuje zhruba 600 gramů těžké vzácné zeminy neodymium, jejíž ceny prošly v posledních letech citelnými výkyvy. Zatímco v současnosti se pohybují kolem 125 dolarů (2900 korun) za kilogram, loni vystřelily až na 223 dolarů, více než trojnásobek 65 dolarů v roce 2020.
Firma Vitesco vyvinula pro Renault EESM motor, jehož nová verze má následovat v roce 2026. Jiné firmy, jako americký Niron Magnetics, pracují na permanentních magnetech, které se obejdou bez vzácných zemin.
Když Tesla oznámila odklon od vzácných zemin, „otevřelo to zákazníkům oči, aby si uvědomili, že na výrobu magnetů do elektromotorů vlastně vzácné zeminy nejsou potřeba,“ řekl Reuters šéf Nironu Jonathan Rowntree.
