Automobilky hledají náhradu za magnety z kovů vzácných zemin

Napětí mezi Čínou a Spojenými státy způsobilo, že se výrobci aut na západě snaží snížit závislost na důležitém hybateli elektromobilové revoluce – permanentních magnetech. Ty, i když jsou často menší než balíček karet, pohánějí elektrické motory. Většina z nich se ale vyrábí z kovů vzácných zemin vytěžených v Číně a poptávka po nich prudce roste. Používají se totiž i v odvětví obnovitelných zdrojů energie. A vzhledem k přechodu od spalovacích k elektrickým motorům hrozí podle analytiků, že jich bude nedostatek.

Magnety ze vzácných zemin se vyrábějí převážně z neodymu a považují se za nejúčinnější způsob pohonu elektromobilů. Bez nich se může zkrátit vzdálenost, kterou je vozidlo schopno ujet mezi dobíjením. A právě obavy o dojezd už dlouho brzdí rozvoj elektromobilů. Přístup k těmto kovům tak může představovat konkurenční výhodu. Čína má pod kontrolou celosvětově až 90 procent těchto dodávek.

Některé automobilky se už několik let snaží vzácné zeminy něčím nahradit. Kromě nedostatečných dodávek se automobilky obávají také velkých cenových výkyvů a škod na životním prostředí v dodavatelském řetězci. Za posledních 20 let západní země převážně ustoupily od produkce kovů vzácných zemin, protože tato výroba je často složitá a doprovází ji škodlivé zplodiny. Čína tak dnes dominuje celému produkčnímu řetězci. Ceny oxidu neodymitého se pak loni při růstu, který trval devět měsíců, zvýšily dvojnásobně.

Vzácné kovy jsou důležité pro elektroniku, obranný průmysl a obnovitelné zdroje energie. Protože některé z nich mohou vytvářet stálou magnetickou sílu, jsou magnety, které se z nich vyrábějí, označovány jako magnety permanentní. Elektrická auta s těmito magnety potřebují méně energie z baterií než elektromobily s běžnými magnety. Tato vozidla mohou tedy ujet delší vzdálenost do dalšího dobití. Pro elektromobily byly jedinou volbou až do roku 2010, kdy Čína při sporu s Japonskem pohrozila omezením dodávek vzácných kovů. Ceny pak prudce vzrostly.

Nyní obavy o dodávky vytvářejí velký rozdíl mezi čínskými výrobci elektrických aut a jejich západními konkurenty. Zatímco automobilky jako Nissan, Toyota, BMW, Volkswagen či Renault vyřazují vzácné zeminy ze svých motorů, Číňané auta s permanentními magnety stále vyrábějí.

Výrobci, kteří se loni na celosvětovém prodeji lehkých motorových vozidel podíleli 46 procenty, podle údajů analytické společnosti JATO Dynamics uvádějí, že použití vzácných zemin v elektromobilech omezují, případně už je vyřadili nebo se k takovému kroku chystají. A vznikají nové podniky, které vyvíjejí elektromotory bez těchto kovů nebo se snaží zvýšit recyklaci magnetů používaných ve stávajících vozidlech.

Neodymové magnety v běžném elektromobilu váží zhruba tři kilogramy, ale i při dvanáctině této hmotnosti jsou schopny udržet tolik oceli, co zápasník těžké váhy, a budou mít zhruba 18krát větší magnetickou energii než standardní magnety, uvedl britský výrobce magnetů Bunging.

Navzdory tomu, že pandemie snížila prodej automobilů, poptávka po těchto magnetech pro elektrické vozy loni vzrostla o 35 procent na 6600 tun, uvádí poradenská společnost Adamas Intelligence. Ta rovněž očekává, že globální spotřeba vzácných kovů pro magnety se do roku 2030 zvýší ve srovnání s letošním rokem téměř čtyřnásobně na 15,7 miliardy USD (více než 342 miliard korun).

Cena permanentních magnetů pro motory hybridních a elektrických vozů je více než 300 USD na jeden vůz, což je až polovina nákladů ceny na motor, upozorňují analytici. Největší švýcarská banka UBS očekává, že do roku 2030 budou elektrické modely tvořit celosvětově až polovinu prodaných aut, zatímco teď mají na celkovém prodeji podíl čtyři procenta.

Mnoho řidičů ale problém s dojezdem neřeší. „Většina lidí ujede méně než 100 mil (161 km) denně, takže jim stačí méně účinný motor,” řekl výzkumník německého institutu Fraunhofer IWKS Jürgen Gassmann. I tak automobilky přijaly řadu strategií.

Některé společnosti, jako je Toyota, stále používají permanentní magnety, ale spotřebu vzácných zemin snížily. Toyota rovněž vyvinula magnet, který potřebuje o 20 až 50 procent méně neodymu. Jiné firmy, jako například BMW, přistoupily ke změnám designu s cílem co nejvíce snížit spotřebu vzácných zemin.

Americký výrobce elektromobilů Tesla začal v roce 2019 kombinovat typy motorů. Jeho modely S a X mají dva motory, jeden s magnety ze vzácných zemin a jeden bez nich. Indukční motor poskytuje vyšší výkon, zatímco ten s permanentními magnety je účinnější. Tesla uvádí, že modely s motorem se vzácnými zeminami mají o deset procent vyšší dojezd. Oba typy motorů používá u nového modelu ID.4 také automobilka Volkswagen.

Analytik pro e-mobilitu společnosti IHS Markit Claudio Vittori se domnívá, že použití motorů bez kovů vzácných zemin pro elektromobily se do roku 2030 zvýší téměř osminásobně. Motory s permanentními magnety ale podle něj budou mít stále dominantní postavení, především díky výkonu a účinnosti.

Avšak i v případě, že jsou všechny tyto předpovědi správné a vzroste počet vozidel s motorem bez permanentních magnetů, nepomůže to zřejmě situaci na trhu uklidnit. „Neexistuje téměř žádný scénář, podle kterého by nabídka byla dostatečná,” uvedl analytik společnosti Adamas Intelligence Ryan Castilloux.