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Neue E-Motoren von Nissan: Japaner setzen auf Samarium

Mehr Unabhängigkeit von China
Nissan entwickelt Samarium-Motoren

Mit einer komplett neuen Magnet-Legierung aus Samarium und Eisen will Nissan die Produktionskosten von zukünftigen Elektro-Autos um bis zu 30 Prozent senken. Doch wie lange brauchen die Japaner noch?

Um die Produktionskosten zukünftiger Elektro-Autos signifikant zu senken, forscht Nissan auch an neuen Metall-Legierungen für kommende Elektromotor-Generationen. Damit wollen sich die Japaner unabhängiger von der chinesischen Rohstoff-Dominanz machen. Das Verhältnis beider Länder gilt politisch als angespannt. Mit der Mobilitätswende dürfte sich dieser Zustand noch verschärfen. Schon jetzt beschränkt China den Export bestimmter Rohstoffe nach Japan.

Der große E-Ratgeber

Samarium statt Neodym oder Terbium

Dass Elektro-Autos noch immer deutlich teurer als konventionelle Modelle mit Verbrennungsmotoren sind, liegt vorwiegend an den höheren Herstellungskosten. Schließlich verlangen die Batterien und Elektromotoren oft nach teuren Materialien oder gar seltenen Erden. Auf Motorenseite zählen bei permanent-erregten Maschinen oft die Magnetmetalle Neodym, Terbium oder Dysprosium dazu. Um diese seltenen Erden im industriellen Maßstab zu beziehen, sind Handelsabkommen mit China meist unumgänglich, was den ohnehin schon hohen Preis nochmals verteuert.

Kein Wunder also, dass Autohersteller jede Möglichkeit für Alternativen in Betracht ziehen. Nissan nutzt etwa beim E-SUV Ariya (siehe Fotoshow) bereits einen Motor ohne Permanentmagnete vom Allianzpartner Renault. Allerdings sind nichtmagnetische Motoren größer und schwerer. Nissan möchte auch in Zukunft magnetische Motoren und forscht daher an einem Elektromotor, dessen Magnet nicht aus Neodym oder Terbium, sondern aus Samarium und Eisen besteht. Zwar handelt es sich bei Samarium ebenfalls um eine "seltene Erde". Das natürlich vorkommende Metall lässt sich aber einfacher und ohne chinesische Unterstützung beziehen.

E-Autos bis 2030 so günstig wie Verbrenner

Die Herstellungskosten von Elektro-Autos möchte Nissan bis 2030 auf das günstige Niveau konventioneller Fahrzeuge bringen. Die Japaner sehen offenbar nicht nur in der Batterietechnik Sparpotenziale, sondern auch bei den Elektromotoren. E-Maschinen mit Samarium-Magneten sind bisher nicht verbreitet, könnten aber viel günstiger zu produzieren sein.

Das Material ist bereits heute als Samarium-Kobalt-Magnet in Flugzeugtriebwerken zu finden. Dabei liegt der Preis für Samarium deutlich unter dem für Neodym oder Terbium. Die Herstellung eines Magneten ist allerdings komplizierter. Neodym-Magneten lassen sich etwa durch Sintern herstellen. Bei Samarium würde das Komprimieren bei hohen Temperaturen allerdings die magnetischen Eigenschaften verändern.

Magnet-Stärke beeinflusst das Drehmoment

Von den chemischen Eigenschaften ist Neodym zweifelsfrei das effektivste Metall für die Herstellung eines kräftigen Magneten. Neodym ist viel stärker als die aus Haushalt und Spielzeugen bekannte Ferrit-Magneten, die aus Metalloxiden bestehen. Und so weisen Permanent-E-Maschinen mit Neodym-Magneten auch das höchste Drehmoment aus. Nissan ordnet dagegen Samarium bei der Magnetkraft etwa in der Mitte zwischen Ferrit-Magneten und Neodym ein.

"Wir werden erst noch sehen, welche Probleme auf uns zukommen, wenn wir mit den ersten Versuchen mit Samarium für einen Elektroantrieb beginnen", sagt Masaru Uenohara aus der Produktionsabteilung für Antriebsstränge bei Nissan. Es sind also noch viele Fragen offen. Die Ingenieure gehen aber davon aus, dass es im Jahr 2030/2031 so weit sein könnte. Dann könnten Samarium-Motoren den Preis für Elektro-Autos unabhängig von China weiter senken.

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Fazit

Nissan sucht für permanent erregte E-Motoren Alternativen zu Neodym und Terbium. Eine neue Samarium-Eisen-Legierung könnte in Zukunft die magnetischen Aufgaben übernehmen. Noch forschen die Japaner an der Zusammensetzung. Erste E-Autos mit Samarium-Motoren könnten aber bereits 2030 auf die Straße rollen.