PEM-Studie analysiert Kritikalität von E-Motor-Materialien

Der mitunter auf Nachhaltigkeitsbewertung in der Produktionstechnik spezialisierte Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen hat die wichtigsten Materialien zur Produktion aktueller Elektromotoren mit Blick auf ihre jeweilige Kritikalität untersucht. Die Studie „Schlüsselmaterialien im E-Motor: Kritische Ressourcen im Spannungsfeld technologischer Entwicklung und globaler Abhängigkeiten“ bewertet die Verwendung und die eventuelle Ersetzbarkeit von seltenen Erden, Kupfer, Elektroblech und Aluminium sowie Halbleiter- und Isolationsmaterial.

„Die Betrachtung der Kritikalität wird immer wichtiger, da sich die steigende Nachfrage trotz enormer Effizienzgewinne im Materialeinsatz nicht vollständig kompensieren lässt und diese Entwicklung in ein Umfeld geopolitischer Spannungen und protektionistischer Tendenzen fällt“, sagt PEM-Leiter Achim Kampker.

Im Bereich der seltenen Erden habe sich unterdessen vor allem die EU in eine erhebliche strategische Abhängigkeit von China begeben. Der Analyse zufolge stehen die Ressourcen zwar in ausreichendem Maße weltweit zur Verfügung, doch die technische Komplexität sowie hohe Investitionskosten und Umweltauflagen erschweren den Aufbau alternativer Lieferketten. „Das erfordert massive öffentliche und private Investitionen, langfristiges politisches Engagement und eine realistische Zeitplanung“, sagt Kampker. Die Transformation der Lieferketten werde zwischen zehn und 15 Jahren in Anspruch nehmen.

Die Vorkommen des für Elektromotoren ebenfalls essenziellen Kupfers seien indes ausreichend, doch erfordere der auch anderweitig hohe Kupferverbrauch in Europa die Entwicklung effizienter Recycling-Strategien, um den Wertstoff künftig in hoher Qualität wiederverwenden zu können. Hingegen herrscht in der Halbleiter-Industrie der Untersuchung zufolge eine starke Fokussierung der Produktion und Distribution auf Taiwan, Südkorea und China, während nur rund zehn Prozent der weltweiten Chip-Produktion in Europa liegen. Aufgrund seines deutlichen Know-how-Defizits liege Europa in diesem Bereich technologisch rund zehn Jahre hinter der Konkurrenz.

Laut der Studie (PDF) verfolgen deutsche und europäische Entwickler und Produzenten aktueller elektrischer Antriebe grundsätzlich zwei Optionen, um ihre Abhängigkeit von kritischen Materialien wie Kupfer oder seltenen Erden zu reduzieren: So sei ein Bestreben danach erkennbar, kritische Materialien mit weniger kritischen zu ersetzen oder die benötigte Menge zu vermindern. Je nach Komponente und Material seien zwar beide Strategien feststellbar, doch aufgrund von spezifischen Materialeigenschaften sowie gesetzlichen Restriktionen, die den Einsatz bestimmter Materialien limitieren, aber auch wegen des hohen Kostendrucks komme es häufiger zur Reduktion der benötigten Materialmenge.

„In Summe ist die hohe Abhängigkeit von asiatischen Lieferketten ein besonderes Erfolgsrisiko bei der Elektrifizierung der Mobilität in Europa“, warnt Kampker.