Schiffe, Züge, Flugzeuge, Windturbinen und Elektrofahrzeuge kommen nicht ohne Elektromotoren aus. Da diese Motoren in der Regel mit Seltenen Erden hergestellt werden, sind sie mit einer Vielzahl von ökologischen und wirtschaftlichen Problemen verbunden. Zum einen sind Seltene Erden eine endliche Ressource, die beim Abbau die Umwelt verschmutzt. Ganz zu schweigen davon, dass die weltweite Versorgung mit diesen Materialien von einer Handvoll Ländern in Übersee kontrolliert wird, was den Abbau teuer und die Lieferkette anfällig für Unterbrechungen macht.
Ein Team der Texas A&M University arbeitet an der Lösung dieser Probleme. Dr. Hamid Toliyat, Professor an der Fakultät für Elektro- und Computertechnik, Mehdi Seyedi, Doktorand der Elektrotechnik, und Dr. Dorsa Talebi, Postdoktorandin, entwickeln einen Motor ohne Seltene Erden. Das Team plant, einen kostengünstigen, kompakten, effizienten und nachhaltigen Motor zu entwickeln, der gänzlich ohne Seltene Erden auskommt und die Abhängigkeit von ausländischen Märkten beseitigt.
Elektromotoren ohne Seltene Erden
Im Rahmen eines zweijährigen Projekts will das Team Seltene Erden wie Neodym-Magnete durch reichlich vorhandene und umweltfreundliche Materialien wie Kupfer ersetzen. Die Forscher erwarten, dass das Ersetzen der Seltenen Erden im rotierenden Teil des Motors durch Kupferspulen einfach und billiger wird, weil es keine teuren Seltenen Erden oder Permanentmagnete für das Antriebssystem eines Fahrzeugs gibt. Im Grunde entfällt also ein Material in der Lieferkette eines Produkts.
Um ihre Idee zu testen, führten sie eine Simulation durch, und bauten einen Prototyp, um zu beweisen, dass ihr Motor machbar ist. Das Team arbeitet daran, seinen Motor so leistungsfähig zu machen, dass er mit den derzeit in Elektro- und Hybridfahrzeugen verwendeten Seltene-Erden-Motoren vergleichbar und mit anderen Motoren ohne Seltene Erden konkurrenzfähig ist. Viele Automobilhersteller haben bereits damit begonnen, auf Seltene Erden zu verzichten und Motoren ohne Seltene Erden zu entwickeln, stießen dabei laut den Forschern aber auf erhebliche Probleme.
Die Gruppe erhielt fast 500.000 US-Dollar im Rahmen eines Innovationspreisprogramms der Texas A&M University für Projekte, die kurz vor der Marktreife stehen. Letztendlich hofft das Team, seinen Motor zu vermarkten und sein eigenes Unternehmen zu gründen. Sie besitzen erteilte US-Patente und US-Patentanmeldungen für diese Idee. Eine der wichtigsten Branchen für die Entwicklung wäre die Automobilindustrie. Die Idee lässt sich aber auch auf Windkraftanlagen, erneuerbare Energien und Verkehrssysteme ausweiten.
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Bilder: Texas A&M Engineering
