Elektromotor, který nezatěžuje planetu. Bez permanentních magnetů!
Elektromobily jsou bez debat velmi ekologickým způsobem individuální dopravy. I tak ale planetu zatěžují, třeba potřebou vzácných kovů. Jak je nahradit, řeší mezinárodní projekt Susmagpro.
V souvislosti s elektromobily a jejich dopadem na životní prostředí lidé většinou skloňují trakční akumulátor, který v sobě ukrývá lithium. Dnes už jej lze regenerovat. Nebo pokud doslouží, lze jej využít k jiným účelům. Třeba jako zásobník elektřiny. Přesto tady jistá zátěž je, nemluvě o sociálně-politických otázkách, které těžbu lithia na africkém kontinentě provázejí.
Jenže problematická není jen baterie, ale také trakční elektromotor. Naprostá většina elektromobilů využívá synchronní typ s permanentním buzením, což je řešeno stálými magnety. A právě ty představují problém. Obsahují totiž vzácné a tedy drahé kovy Lanthanoidy ze skupiny prvků Mendělejevovi periodické tabulky. Jde zejména o neodym, ale také prazeodym či disprozium.
V každém elektro autě s tímhle typem trakčního motoru buzeným permanentně jich najdete zhruba 5 kg. Přirozeně, pokud má vozidlo pohon všech kol a tedy dva stejně řešené elektromotory, bude jejich podíl větší. Přesto to není mnoho, uvážíme-li, že třeba větrné turbíny v elektrárnách, kterých je zejména v Krušných horách plno, potřebuje každá těchto prvků 300 až 550 kg.
Potřeba vzácných kovů ale není jen otázkou ochrany životního prostředí, ale má mnohem dalekosáhlejší důsledky. Možná stačí napsat, že 70 až 80 procent těchto kovů produkuje Čína, čímž na ní má západní svět závislost. A ta není v dnešním pohnutém světě úplně žádoucí.
Zlepšete recyklaci
Ve snaze omezit, respektive lépe nakládat se vzácnými kovy v elektroměrech, vznikl v roce 2019 projekt, který si klade za cíl zefektivnit elektrické motory pro pohon automobilů. Stojí za ním 19 firem z celého světla a je znám jako Susmagpro. Jde o složeninu anglických slov znamenajících obnovu, efektivitu a záchranu vzácných kovů alias přírodních magnetů.
Cílem je jejich obnovitelnost, recyklace a samozřejmě omezení v samotném využití. Pokud jde o recyklaci, v současné době je se týká přibližně 1 procenta. Cílem Susmagpro je do roku 2027, tedy dvou let, zvýšit tenhle podíl na 25 procent. Aby toho bylo možné dosáhnout, musí se vyvinout efektivnější postup. A to je dalo by se říci jeden z hlavních cílů projektu.
Jednou metod jak toho dosáhnout ukazuje vývoj univerzity v Birminghamu, který počítá s částečnou obnovou za využití nemagnetické obnovitelné energie, bez toho aniž by bylo nutné demontovat magnety z motoru. K tomu by se mělo využít procesu hydrogenace magnetického odpadu HPMS (Hydrogen Processing and Magnet Scrap). Firma ZF, která je jednou z 19 participujících na projektu Susmagpro, už takto renovovaný motor zkoušela a výsledky byly vcelku příznivé, výkony renovovaných magnetů byly téměř stejné jako u původních vzácných kovů.
Místo magnetů indukce
Druhou možností je takzvaný cize buzený elektrický motor. Ten k buzení nepoužívá permanentní magnety, ale elektromagnetickou indukci, která vzniká při průchodu vodiče proudem. Takový stroj vyvinulo ZF pod označením I2SM (In rotor inductive excited synchronous motor). Už dnes podobný stroj najdete ve vozech Renault E-Tech, konkrétně ve Scénicu E-Tech. Firma Renault uvádí, že její elektromotor neobsahuje žádné vzácné kovy.
Technicky se nejedná o nic nové. Všechny elektrické nebo motorové lokomotivy s elektrickým přenosem výkonu používají cize buzené motory (stejnosměrné sériové s komutačními póly) mnoho desítek let (u moderních konstrukcí je nahrazují asynchronní neboli indukční motory).
V případě motoru ZF I2SM je buzení řešeno vinutím na statoru, přičemž ZF uvádí, že v porovnání se synchronním motorem s permanentním buzením má stroj I2SM o 15 procent nižší ztráty při přenosu energie. Výkon motoru je obdobný jako u permanentně buzeného stroje.
