المحركات الكهربائية الخالية من العناصر الأرضية النادرة: هذه التكنولوجيا الألمانية تجعلنا أخيراً مستقلين عن الصين

شركة BMW تقوم بذلك بالفعل في الإنتاج التسلسلي: الحيلة المبتكرة في المحرك التي تنقذ صناعة السيارات الكهربائية

يشهد قطاع صناعة السيارات حاليًا أحد أهم التحولات في تاريخه، إلا أن هذا التغيير يكشف عن نقطة ضعف خطيرة: فقد أصبح الاعتماد على العناصر الأرضية النادرة في المحركات الكهربائية عامل خطر جيوسياسي، يُهدد استراتيجية التحول الكهربائي برمتها لدى شركات صناعة السيارات الغربية. ما كان يُعتبر لفترة طويلة ضرورة تقنية، بات يُثبت بشكل متزايد أنه عقبة قابلة للتجاوز. بدأت شركة BMW بالفعل الإنتاج التسلسلي، وتقترب شركتا Mahle وZF من الجاهزية للسوق، وحتى في الهند، تعمل الشركات بكثافة على تطوير محركات كهربائية تعمل كليًا دون هذه المواد الخام الأساسية. لم يعد السؤال هو ما إذا كانت هذه التقنيات ستحقق طفرة نوعية، بل متى ستفعل.

الهيمنة الصينية كخطر نظامي

بلغ الاعتماد العالمي على الصين في مجال العناصر الأرضية النادرة مستوياتٍ تتجاوز بكثير التركيزات السوقية المعتادة. تسيطر الصين على ما يقارب 60% من الإنتاج العالمي و90% من عمليات تكرير هذه المواد الخام ذات الأهمية الاستراتيجية. لم يأتِ هذا الهيمنة من فراغ، بل هو ثمرة عقود من الاستثمار الحكومي الموجه في قدرات التعدين وتقنيات المعالجة. فبينما أهملت الدول الغربية تعدين العناصر الأرضية النادرة بسبب التكاليف البيئية الباهظة وأساليب المعالجة المعقدة، أدركت بكين مبكراً الأهمية الاستراتيجية لهذه المواد الخام لتقنيات القرن الحادي والعشرين.

تُظهر التطورات الأخيرة بوضوح هشاشة هذا الاعتماد الأحادي الجانب. ففي 4 أبريل/نيسان 2025، فرضت الصين لأول مرة ضوابط تصدير على سبعة عناصر أرضية نادرة، من بينها الديسبروزيوم والتيربيوم، وهما عنصران أساسيان في صناعة المغناطيسات عالية الأداء للمحركات الكهربائية. وفي 9 أكتوبر/تشرين الأول، وُسّعت هذه الضوابط بشكل كبير لتشمل خمسة عناصر أخرى، بالإضافة إلى تقنيات التعدين والمعالجة وإعادة التدوير. واعتبارًا من 1 ديسمبر/كانون الأول 2025، باتت الشركات الأجنبية مُلزمة بالحصول على تراخيص لتصدير المنتجات التي تحتوي على عناصر أرضية نادرة صينية إلى دول أخرى.

تكشف هذه الإجراءات عن مستوى جديد من الحرب الاقتصادية. تستخدم الصين ضوابطها على المواد الخام ليس فقط كوسيلة ضغط على الولايات المتحدة، بل أيضاً كأداة للسيطرة على سلاسل القيمة بأكملها. يخلق الجمع بين قيود تصدير المواد الخام وضوابط نقل التكنولوجيا تبعية مزدوجة تضع شركات صناعة السيارات الأوروبية والأمريكية في موقف استراتيجي لا يُحتمل. يُنتج الديسبروزيوم والتيربيوم، وهما من العناصر الأرضية النادرة الثقيلة التي تجعل المغناطيس أكثر مقاومة للحرارة وكفاءة، بشكل شبه كامل في الصين. وتُعدّ الإمدادات من ميانمار إشكالية بشكل خاص، إذ يُشكّل عدم استقرارها السياسي مخاطر إضافية على الإمدادات.

يتجلى الأثر الاقتصادي لهذه الضوابط في تقلبات حادة في الأسعار. فقد ارتفع سعر كيلوغرام النيوديميوم، الذي كان يُباع بحوالي 65 دولارًا أمريكيًا في عام 2020، إلى 223 دولارًا أمريكيًا في عام 2022 قبل أن يتراجع إلى حوالي 123 دولارًا أمريكيًا. ويحتوي محرك المغناطيس الدائم المتوسط ​​على ما يقارب 600 غرام من النيوديميوم، مما يعني أن تكاليف المواد الخام للمغناطيسات وحدها قابلة للتقلب بشكل كبير. هذا التقلب يجعل الحسابات غير دقيقة، ويجبر المصنّعين على إضافة علاوات مخاطرة، مما يُضعف قدرتهم التنافسية في نهاية المطاف.

ذو صلة بهذا الموضوع:

• العناصر الأرضية النادرة: هيمنة الصين على المواد الخام - هل يمكن لإعادة التدوير والبحث والمناجم الجديدة التحرر من الاعتماد على المواد الخام؟

إن الحركة التكنولوجية المضادة تكتسب زخماً

يتمثل رد صناعة السيارات على هذا الاعتماد في هجوم تكنولوجي يهدف إلى إدخال مفاهيم محركات متنوعة خالية من العناصر الأرضية النادرة إلى الإنتاج التسلسلي. وتتصدر BMW هذا المجال بجيلها الخامس من المحركات الكهربائية، المستخدمة في سيارة iX3 منذ عام 2021، والتي دخلت الآن مرحلة الإنتاج التسلسلي. وقد اتُخذ قرار استخدام المحركات المتزامنة ذات الإثارة الخارجية بعد تطوير أولي مكثف شمل دراسة جميع البدائل. وبدأ مصنع BMW في شتاير الإنتاج التسلسلي للجيل السادس من سيارات الفئة الجديدة في يوليو 2025، باستثمارات تتجاوز مليار يورو بحلول عام 2030.

يُولّد المحرك التزامني ذو الإثارة المنفصلة مجاله المغناطيسي ليس عبر مغناطيسات دائمة، بل عبر تيار كهربائي يُغذّى إلى الدوّار بواسطة حلقات انزلاق لا تحتاج إلى صيانة. يُلغي هذا الابتكار التقني تمامًا الاعتماد على النيوديميوم والديسبروسيوم دون أي فقدان يُذكر في الأداء. وبفضل هذه التقنية، تُحقق BMW كفاءة تتجاوز 95% في ظروف القيادة الأكثر شيوعًا. تتوفر المحركات بفئات طاقة مختلفة، من 140 إلى 360 كيلوواط، بناءً على نوعين من أقطار الجزء الثابت.

لا تكمن الميزة الحاسمة في الاستغناء عن المواد الخام فحسب، بل في خصائصها التشغيلية أيضًا. إذ يمكن إيقاف تشغيل المحركات التزامنية ذات الإثارة الخارجية، مما يلغي فقدان الطاقة الناتج عن مقاومة الهواء أثناء التباطؤ. وخلال الرحلات الطويلة على الطرق السريعة بسرعات عالية، تُظهر هذه المحركات كفاءةً أفضل من محركات المغناطيس الدائم، حيث لا تُفقد الطاقة عبر المجالات المغناطيسية الثابتة. علاوة على ذلك، يسمح التحكم الدقيق في تيار الدوار بالتكيف الأمثل مع ظروف الحمل المتغيرة، مما يزيد الكفاءة بشكل أكبر.

تتبنى شركة ماهلي نهجًا أكثر جذرية مع محركها SCT الخالي من المغناطيس، والذي يعمل بنقل الطاقة بالحث، وبالتالي بدون تلامس، عبر محول دوار. تقضي هذه التقنية تمامًا على التآكل الميكانيكي وتحقق كفاءة فائقة، خاصة عند السرعات العالية. يُجهز المحرك بنظام تبريد زيت متكامل مبتكر يُبدد الحرارة بدقة في موضع توليدها. يتجاوز خرج الطاقة المستمر 90% من ذروة الطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الصعبة مثل الشاحنات الكهربائية التي تسير في التضاريس الجبلية أو في سباقات السرعة المتكررة. تخطط ماهلي لطرح هذه التقنية للإنتاج التسلسلي في عام 2024 تقريبًا.

في نهاية عام 2024، حازت شركة ZF Friedrichshafen على جائزة CLEPA للابتكار عن محركها التزامني ذي الإثارة الحثية داخل الدوار. في هذا النظام، تُنقل طاقة المجال المغناطيسي عبر مُثير حثي داخل عمود الدوار، مما ينتج عنه محرك صغير الحجم للغاية يتمتع بأقصى كثافة للطاقة وعزم الدوران. بالمقارنة مع أنظمة الإثارة الخارجية التقليدية، يُقلل المُثير الحثي من فقد الطاقة المنقولة إلى الدوار بنسبة 15%. كما أن الاستغناء عن عناصر الفرشاة أو حلقات الانزلاق يُغني عن الحاجة إلى موانع تسرب إضافية، ويتطلب المحرك مساحة تركيب محورية أقل تصل إلى 90 مليمترًا. ويُخفض انبعاث ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التصنيع بنسبة تصل إلى 50% مقارنةً بمحركات المغناطيس الدائم.

تُطوّر رينو، بالتعاون مع شركة فاليو، محركًا من الجيل الثالث بقوة 200 كيلوواط، ومن المقرر إنتاجه في عام 2027. لا يتطلب محرك E7A هذا أي عناصر أرضية نادرة، وبنفس القدرة، يتميز بحجم أصغر بنسبة 30% تقريبًا من المحركات الحالية. تعتمد تقنية الدوار فيه على ملفات لولبية بدلًا من المغناطيس الدائم، مما يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن الإنتاج بنسبة 30%. إضافةً إلى ذلك، صُمم المحرك للعمل مع أنظمة 800 فولت، مما يُقلل بشكل ملحوظ من وقت شحن البطارية. وتستخدم سيارتا رينو ميجان E-Tech الحالية ورينو 5 الجديدة هذه التقنية الخالية من المغناطيس.

لحاق الهند بالركب كعامل جيوسياسي

ومن الجدير بالذكر السرعة التي تطور بها الشركات الهندية تقنيات المحركات البديلة. تعمل شركة ستيرلينغ جي تيك إي-موبيليتي، في مختبرها الذي تبلغ مساحته 3500 قدم مربع في فريد آباد، على تطوير محركات التردد المتغير باستخدام تقنية مرخصة من شركة أدفانسد إلكتريك ماشينز، وهي تقنية لا تتطلب استخدام عناصر أرضية نادرة. وتقوم سبع شركات هندية رائدة في صناعة السيارات باختبار هذه المحركات حاليًا، وإذا ما تم التحقق من صحتها بنجاح، فقد يبدأ الإنتاج التجاري في غضون عام، أي قبل الموعد المخطط له أصلاً في عام 2029.

يُعدّ تسارع هذا التطور رد فعل مباشر على قيود التصدير الصينية التي فُرضت في أبريل 2025. وتعتبر الهند، التي لديها أهداف توسع طموحة في مجال التنقل الكهربائي، نفسها عرضةً للخطر بشكل خاص، إذ تكاد تنعدم لديها القدرة على معالجة العناصر الأرضية النادرة. فعلى الرغم من امتلاكها خامس أكبر احتياطي في العالم، إلا أنها تفتقر إلى البنية التحتية اللازمة للمعالجة. وتدرس الحكومة حاليًا حوافز التعدين والمعالجة، بالإضافة إلى شراكات مع شركات يابانية وكورية جنوبية.

أصبحت شركة "سيمبل إنرجي" أول شركة هندية تُنتج تجاريًا محركات عالية الأداء خالية من العناصر الأرضية النادرة في سبتمبر 2025. ويستبدل تصميم المحرك الحاصل على براءة اختراع، والذي طورته فرق البحث والتطوير الداخلية بالكامل، المغناطيسات الثقيلة المصنوعة من العناصر الأرضية النادرة بوصلات مُحسّنة وخوارزميات خاصة للتحكم في الحرارة وعزم الدوران في الوقت الفعلي. ويتم الإنتاج في منشأة تبلغ مساحتها 200 ألف قدم مربع في هوسور، بولاية تاميل نادو، مع نسبة توطين تصل إلى 95% في جميع مراحل سلسلة التوريد.

حصلت شركة Chara Technologies، ومقرها بنغالورو، على تمويل بقيمة 6 ملايين دولار أمريكي في جولة التمويل الأولى (Series A) في أكتوبر 2025، بهدف زيادة إنتاج المحركات الكهربائية الخالية من العناصر الأرضية النادرة من 20,000 إلى 100,000 وحدة سنويًا. وتقوم الشركة الناشئة بتطوير تصاميم محركات التردد المتغير والتدفق المغناطيسي، التي تستخدم تقنية كهرومغناطيسية متقدمة بدلاً من المغناطيس الدائم. وقد يُسهم هذا النجاح في ترسيخ مكانة الهند كمركز ثالث في سلسلة توريد السيارات الكهربائية العالمية، متجاوزةً بذلك الصين والغرب.

أبرمت شركة "أدفانسد إلكتريك ماشينز" (AEM) البريطانية شراكة تطويرية بملايين الدولارات مع إحدى أكبر شركات توريد قطع غيار السيارات في العالم، والتي تبلغ إيراداتها السنوية عشرات المليارات. وتزعم AEM أن محركاتها الكهربائية ستستخدم مواد آمنة وقابلة لإعادة التدوير ومتوفرة بسهولة، مثل الفولاذ والألومنيوم، وستتفوق على محركات المغناطيس الدائم من حيث الأداء. ومن المقرر بدء الإنتاج التسلسلي في نهاية العقد الحالي.

التقييم الاقتصادي للبدائل التكنولوجية

يكشف التحليل الاقتصادي لمختلف مفاهيم المحركات عن صورة معقدة من التنازلات وإمكانيات التحسين. تحقق المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم أعلى كثافة طاقة وكفاءة في نطاق السرعات المتوسطة، بكفاءة تتجاوز 90% في معظم ظروف القيادة. يتيح تصميمها المدمج مدى أطول بنفس سعة البطارية، مما يجعلها الخيار المفضل لحوالي 82% من جميع المركبات الكهربائية في عام 2022.

تتوزع تكلفة المحركات الكهربائية، في المتوسط ​​عبر الأنواع الثلاثة الرئيسية، تقريبًا على النحو التالي: 70% تكاليف المواد، بما في ذلك المنتجات نصف المصنعة مثل أسلاك اللف أو المغناطيسات الدائمة، و30% تكاليف الإنتاج. ويتراوح سعر 600 غرام من النيوديميوم في المحرك الواحد بين 75 و150 دولارًا أمريكيًا، حسب ظروف السوق. وتشمل التكاليف الإضافية الديسبروسيوم، الذي يُستخدم لتثبيت المغناطيسات عند درجات الحرارة العالية. وتُقدّر قيمة المغناطيسات الدائمة المصنوعة من العناصر الأرضية النادرة لمحركات الجر بما يتراوح بين 1200 و1600 يوان صيني لكل مركبة.

تُغني المحركات التزامنية ذات الإثارة الخارجية عن تكاليف المواد الخام، لكنها تتطلب إلكترونيات طاقة إضافية لتزويد الدوار بالطاقة. ومع ذلك، فإن حساب التكلفة الإجمالية أكثر جدوى، إذ أن التوفير في تكاليف المغناطيس يفوق بكثير تكلفة الإلكترونيات الأكثر تعقيدًا. علاوة على ذلك، يتم التخلص من المخاطر المرتبطة بتقلبات الأسعار واختناقات الإمداد. تتشابه عمليات الإنتاج إلى حد كبير بين أنواع المحركات المختلفة، لذا لا حاجة إلى بنية تحتية تصنيعية جديدة كليًا.

تُعدّ المحركات غير المتزامنة الخيار الأمثل من حيث التكلفة، إذ لا تتطلب مغناطيسًا دائمًا ولا مصادر طاقة معقدة للدوار. تصميمها البسيط، الذي يتميز بدوار ذي قفص سنجابي أو حلقة انزلاقية، يجعلها متينة وقليلة الصيانة. استخدمت تسلا هذه التقنية في طرازاتها الأولى، ولا تزال تستخدمها في أنظمة الدفع الرباعي بالاشتراك مع محركات المغناطيس الدائم. أما عيبها الرئيسي فيكمن في كفاءتها المنخفضة، والتي تبرز بشكل خاص عند الأحمال الجزئية. وللحصول على نفس القدرة الناتجة، فإن المحركات غير المتزامنة أكبر بنحو 30% من محركات المغناطيس الدائم، مما ينتج عنه وزن إضافي ومساحة تركيب أكبر.

تؤثر الاختلافات في الكفاءة بشكل مباشر على مدى السير. إذ تصل كفاءة المحرك ذي المغناطيس الدائم إلى 97%، بينما تصل كفاءة المحرك غير المتزامن إلى 93%. هذا الفرق البالغ أربع نقاط مئوية يعني انخفاضًا في مدى السير بنسبة 5% تقريبًا عند استهلاك طاقة 15 كيلوواط/ساعة لكل 100 كيلومتر. ومع بطارية سعتها 70 كيلوواط/ساعة، يصل المدى إلى حوالي 25 كيلومترًا، وهو مدى مقبول للعديد من التطبيقات.

تحقق المحركات التزامنية ذات الإثارة الخارجية كفاءة تتجاوز 95%، مما يجعلها قريبة جدًا من كفاءة محركات المغناطيس الدائم. وفي ظروف تشغيل معينة، لا سيما أثناء القيادة لمسافات طويلة على الطرق السريعة بسرعات عالية، قد تكون أكثر كفاءة، نظرًا لعدم تعرضها لفقدان الطاقة الناتج عن مقاومة المغناطيس الدائم. كما يتيح التحكم المرن في تيار الدوار ضبطًا دقيقًا للمجال المغناطيسي وفقًا لظروف الحمل المختلفة، مما يحسن الكفاءة عبر نطاق تشغيل واسع.

وفورات الحجم وديناميكيات السوق حتى عام 2030

يشهد سوق المحركات الكهربائية نمواً هائلاً. ومن المتوقع أن تتضاعف المبيعات العالمية لأنظمة الدفع الكهربائية، لترتفع من 272 مليار يورو في عام 2025 إلى 634 مليار يورو في عام 2030. ومن هذا المبلغ، ستُعزى 60% (389 مليار يورو) إلى خلايا البطاريات والتغليف، بينما ستُعزى 30% (186 مليار يورو) إلى أنظمة الدفع الكهربائية.

ستؤدي وفورات الحجم هذه إلى خفض تكاليف الإنتاج لجميع أنواع المحركات بشكل ملحوظ. وبينما تستفيد تكاليف تصنيع محركات المغناطيس الدائم من الأتمتة والتوحيد القياسي، تظل أسعار المواد الخام متقلبة. من ناحية أخرى، يمكن للمحركات المتزامنة وغير المتزامنة ذات الإثارة الخارجية تحقيق وفورات الحجم بشكل كامل لأن مكونات تكلفتها الرئيسية هي النحاس والحديد والإلكترونيات، والتي تتميز أسعارها باستقرار أكبر وسلاسل توريدها بتنوع أوسع.

لا يزال التوزيع الإقليمي لإنتاج خلايا البطاريات يمثل إشكالية. فمن المتوقع أن تسيطر الصين بحلول عام 2030 على 70% من الطاقة الإنتاجية العالمية، وكوريا الجنوبية على 15%، بينما لا تتجاوز حصة أوروبا 5%. هذا الاعتماد، الذي تفاقم بسبب نقص المواد الخام، يؤكد حقيقة أن أوروبا تخسر قيمة مضافة لصالح آسيا. إذ تتراوح تكلفة تصنيع البطاريات لكل مركبة في آسيا بين 500 و800 يورو، وهو ما يترتب عليه آثار اقتصادية بالغة الأهمية بالنظر إلى ملايين المركبات المنتجة.

ستشهد الحصة السوقية لأنواع المحركات المختلفة تغيراً. فبينما بلغت حصة المحركات الكهربائية المصنوعة من العناصر الأرضية النادرة 82% في عام 2022، من المتوقع أن تنخفض إلى حوالي 70% بحلول عام 2030. لا يعني هذا نهاية محركات المغناطيس الدائم، بل تنويعاً كبيراً في مفاهيم أنظمة الدفع. وستكتسب التقنيات البديلة حصة سوقية، لا سيما في القطاعات التي تُعطى فيها الأولوية لكفاءة التكلفة على حساب كثافة الطاقة القصوى.

تشير التوقعات إلى أن حصة السيارات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات في السوق العالمية سترتفع من 15% عام 2022 إلى ما يقارب 60% عام 2035. هذا النمو الهائل سيؤدي إلى زيادة كبيرة في الطلب على المحركات، مما يزيد الضغط على التقنيات البديلة. كل نقطة مئوية إضافية في حصة السوق التي تكتسبها المحركات الخالية من المغناطيس تعادل 600 ألف وحدة، استنادًا إلى ما يقارب 60 مليون سيارة تُنتج سنويًا حول العالم.

استفد من خبرة Xpert.Digital الواسعة والمتعددة الجوانب في باقة خدمات شاملة | البحث والتطوير، والواقع الممتد، والعلاقات العامة، وتحسين الظهور الرقمي - الصورة: Xpert.Digital

تتمتع شركة Xpert.Digital بمعرفة متعمقة في مختلف القطاعات، مما يُمكّننا من تطوير استراتيجيات مُصممة خصيصًا لتتوافق بدقة مع متطلبات وتحديات قطاع السوق الخاص بكم. ومن خلال التحليل المستمر لاتجاهات السوق ومتابعة تطورات القطاع، نستطيع اتخاذ إجراءات استباقية وتقديم حلول مبتكرة. إن الجمع بين الخبرة والكفاءة يُولّد قيمة مضافة ويمنح عملاءنا ميزة تنافسية حاسمة.

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• استفد من خبرة Xpert.Digital في 5 مجالات في باقة واحدة - ابتداءً من 500 يورو شهريًا فقط

المرونة الاستراتيجية في سلسلة التوريد

يدرك قطاع صناعة السيارات بشكل متزايد أن مرونة سلسلة التوريد ليست مجرد مسألة إدارة مخاطر، بل هي ضرورة استراتيجية للبقاء. وتُعتبر عشرون مادة خام أساسية لتحول صناعة السيارات، لما تتمتع به من أهمية استراتيجية بالغة واعتماد كبير على الواردات غير الأوروبية. إلى جانب العناصر الأرضية النادرة، تشمل هذه المواد الليثيوم والكوبالت والنيكل والجرافيت ومعادن أخرى متنوعة.

يوصي الخبراء باتباع نهج متعدد المستويات لتعزيز القدرة على الصمود. أولاً، لا بد من توفير الشفافية فيما يتعلق بالعرض والطلب والأسعار وأهمية المواد الخام من خلال تعزيز الرقابة. ثانياً، يجب تنويع الموردين وإقامة شراكات استراتيجية. ثالثاً، ينبغي تكثيف الاقتصاد الدائري من خلال إعادة التدوير، حتى وإن كان تأثير ذلك محدوداً على المدى القصير نظراً لنمو السوق. رابعاً، ينبغي تطوير تقنيات بديلة للمواد الخام الأساسية أو تقلل من استهلاكها.

تحدد لائحة الاتحاد الأوروبي الجديدة بشأن المواد الخام الحيوية، التي اعتُمدت في مايو 2022، أهدافًا طموحة: بحلول عام 2030، ينبغي أن يأتي 10% من الطلب على المواد الخام الاستراتيجية من قطاع التعدين الأوروبي. ويمكن أن يلعب منجم بير غيير للعناصر الأرضية النادرة في شمال السويد دورًا محوريًا في هذا الصدد، باحتياطيات تُقدّر بأكثر من مليون طن من أكاسيد المعادن. مع ذلك، سيستغرق وصول هذه الموارد إلى السوق ما بين 10 إلى 15 عامًا، نظرًا للوقت اللازم للاستكشاف والحصول على التراخيص وتطوير البنية التحتية.

ستساهم إعادة التدوير بشكل كبير في ضمان أمن الإمدادات على المدى الطويل. بالنسبة للمعادن الأساسية كالألومنيوم والنيكل والنحاس، تُشكل المواد الخام الثانوية بالفعل نسبة كبيرة من مدخلات الإنتاج. مع ذلك، لا يزال معدل إعادة التدوير لاثني عشر من أصل عشرين مادة خام أساسية أقل بكثير من خمسة بالمئة. ينص قانون الاتحاد الأوروبي الجديد الخاص بالبطاريات على زيادة حصص إعادة التدوير، وتُمكّن العمليات الهيدروميتالورجية بالفعل من استخلاص الليثيوم والنيكل والكوبالت من بطاريات الليثيوم أيون. ويهدف مشروع الاتحاد الأوروبي SUSMAGPRO إلى استخلاص المواد المغناطيسية من المركبات الكهربائية وتوربينات الرياح الخارجة عن الخدمة.

يُعدّ تطوير المحركات الخالية من المغناطيس الحل الأمثل في هذا السياق، إذ يعالج المشكلة من جذورها. فبدلاً من تنويع سلاسل التوريد المعتمدة أو اللجوء إلى إعادة التدوير المكلفة، تُزيل هذه التقنية الاعتماد كلياً. وتُعدّ الوفورات الاقتصادية كبيرة، لا سيما مع إنتاج ملايين المركبات سنوياً، والتي يتطلب كل منها 600 غرام من النيوديميوم، فضلاً عن عناصر أرضية نادرة أخرى.

ذو صلة بهذا الموضوع:

• تحذير من تاجر سلع أساسية: كيف يؤدي التحكم في العناصر الأرضية النادرة إلى شلّ صناعة أوروبا

الآثار المترتبة على السياسة الصناعية في أوروبا

تجد أوروبا نفسها في وضع حرج بين التحول التكنولوجي والتبعية المتزايدة. تمتد هيمنة الصين عبر سلسلة القيمة الكاملة للتنقل الكهربائي، بدءًا من المواد الخام وإنتاج البطاريات وصولًا إلى تصنيع المركبات. وبدون اتخاذ إجراءات حاسمة، فإن خسارة فادحة في خلق القيمة الصناعية وفرص العمل باتت وشيكة.

يُتيح تطوير المحركات الخالية من المغناطيس لأوروبا فرصةً لإعادة تموضعها الاستراتيجي. تمتلك شركات مثل بي إم دبليو، وزد إف، وماهلي، ورينو خبرةً رائدةً في هذه التقنية، ويمكنها وضع معايير جديدة قبل أن يلحق بها المنافسون الآسيويون. قد تُثبت الريادة التكنولوجية في هذا المجال أنها ميزة تنافسية حاسمة، تمامًا كما وضعت الهندسة الألمانية معايير لمحركات الاحتراق الداخلي لعقود.

تُعتبر الاستثمارات في تقنيات المحركات البديلة معتدلة مقارنةً بحجم التحول الإجمالي. تستثمر شركة بي إم دبليو أكثر من مليار يورو في شتاير بحلول عام 2030، وهو مبلغ معقول بالنظر إلى الأهمية الاستراتيجية للمصنع. وتستثمر شركتا زد إف وماهلي مبالغ مماثلة. لا تُسهم هذه الاستثمارات في تحقيق الاستقلال التكنولوجي فحسب، بل تُؤمّن أيضاً وظائف تتطلب مهارات عالية في أوروبا.

يجب أن يدعم الإطار السياسي هذا التطور. إن تشجيع البحث والتطوير، وتسريع إجراءات الموافقة على مرافق الإنتاج، وربما تقديم حوافز مؤقتة لاستخدام المحركات الخالية من المغناطيس، من شأنه أن يُسرّع من نمو السوق. وقد أثبتت الولايات المتحدة بالفعل، من خلال قانون الإنتاج الدفاعي، كيف يمكن دمج استخراج المواد الخام مع السياسة الأمنية. ويتعين على أوروبا تطوير أدوات مماثلة بدلاً من الاعتماد على التنظيم فقط.

يُعدّ توحيد معايير أنواع المحركات المختلفة وضمان توافقها جانبًا بالغ الأهمية. فإذا استطاعت منصات المركبات التبديل بمرونة بين أنظمة الدفع المختلفة، فإن ذلك يُعزز قدرة الشركات المصنّعة على التكيّف. وتُجسّد BMW هذا بالفعل من خلال انفتاحها التكنولوجي، حيث تُنتج محركات الاحتراق الداخلي وأنظمة الدفع الكهربائية المتنوعة بالتوازي. وتُمكّن هذه المرونة من الاستجابة السريعة لتغيرات السوق ونقص الإمدادات.

تتزايد حدة ديناميكيات المنافسة العالمية

تشتد المنافسة على الريادة التكنولوجية في مجال التنقل الكهربائي. وتسعى الصين إلى ترسيخ هيمنتها من خلال التكامل الرأسي عبر سلسلة القيمة بأكملها. وتُعدّ ضوابط التصدير على العناصر الأرضية النادرة والتقنيات ذات الصلة جزءًا من هذه الاستراتيجية. في الوقت نفسه، تستثمر الصين بكثافة في إنتاج سياراتها الكهربائية، حيث تكتسب شركات تصنيع صينية مثل BYD وSAIC وGeely حصة سوقية متزايدة في أوروبا أيضًا.

ترد الولايات المتحدة بمزيج من حوافز الاستثمار، وقيود الاستيراد، والشراكات الاستراتيجية. يوفر قانون خفض التضخم مئات المليارات من الدولارات للتقنيات الخضراء، بينما يرفع في الوقت نفسه أسعار المنتجات الصينية من خلال الرسوم الجمركية. هدد دونالد ترامب بفرض رسوم جمركية تصل إلى 200% إذا لم تُوفر الصين مغناطيسات مصنوعة من العناصر الأرضية النادرة بشكل موثوق. ورغم أن هذه السياسة الحازمة تُحدث ضغطًا قصير الأجل، إلا أنها لا تحل مشكلة التبعية الهيكلية.

تشير التطورات الأخيرة إلى انفراجة مؤقتة في حدة التوترات: فبعد اجتماع الرئيس الصيني شي جين بينغ مع الرئيس الأمريكي دونالد ترامب في بوسان في أكتوبر/تشرين الأول 2025، أعلنت الصين تعليق ضوابطها المشددة على الصادرات لمدة عام. وفي المقابل، رفعت الولايات المتحدة بعض العقوبات المفروضة على الشركات الصينية. إلا أن هذه الهدنة التكتيكية لا تُغير من هشاشة سلاسل التوريد الغربية.

تتبوأ الهند مكانةً متزايدةً كقوة ثالثة في هذا التنافس. فبفضل أهدافها المناخية الطموحة، وسعيها لتحقيق الحياد الكربوني بحلول عام 2070، وسوق السيارات المتنامي بسرعة، تتمتع البلاد بإمكانيات هائلة. وقد يمنح التركيز على المحركات الخالية من المغناطيس الهند ميزة تنافسية، إذ يتجنب بذلك أخطاء الاعتماد السابق على الآخرين. وتدعم مبادرة "صنع في الهند" هذه الاستراتيجية من خلال متطلبات التوطين وحوافز الاستثمار.

تؤدي اليابان وكوريا الجنوبية أدواراً مهمة أيضاً، لا سيما في إنتاج البطاريات. وتسيطر شركات مثل إل جي إنرجي سوليوشنز وسامسونج إس دي آي وباناسونيك على حصص كبيرة من إنتاج خلايا البطاريات عالمياً. وتجعلها خبرتها في إلكترونيات الطاقة وعلوم المواد شركاء قيّمين لشركات صناعة السيارات الأوروبية الساعية إلى تنويع سلاسل التوريد الخاصة بها.

الحدود التكنولوجية وإمكانات الابتكار

لم يصل تطوير المحركات الخالية من المغناطيس إلى نهايته، بل هو في بداية مرحلة التحسين. فبينما شهدت محركات المغناطيس الدائم تحسينات مستمرة لعقود، لا تزال المفاهيم البديلة في مراحلها الأولى نسبياً. وهذا يعني وجود إمكانات كبيرة لتحسين الكفاءة وكثافة الطاقة والتكلفة.

يتمثل أحد الأساليب الواعدة في استخدام مغناطيسات الفريت، المصنوعة من الحديد بدلاً من العناصر الأرضية النادرة. ورغم أن قوة مجالها المغناطيسي أقل بنحو 50 إلى 70% من قوة مجال مغناطيسات النيوديميوم ذات الحجم نفسه، إلا أن تصميمات المحركات الذكية قادرة على تعويض جزء كبير من هذا الفرق. وقد طورت شركة بروتيريال اليابانية محركًا يحقق كثافة الطاقة نفسها باستخدام كمية مغناطيسية تزيد بنسبة 20% فقط. وبالجمع بين هذه التقنية ومفاهيم السرعة العالية، كتلك التي طبقتها شركة تسلا في محركها بلايد الذي تصل سرعته إلى 20 ألف دورة في الدقيقة، يُمكن لمحركات الفريت أن تُصبح منافسة بقوة.

تُسهم رقمنة عمليات التطوير في تسريع الابتكار بشكل ملحوظ. تستخدم شركة ماهلي خوارزميات تطورية لمحاكاة تصاميم المحركات المختلفة، مما يُتيح تحديد التكوينات المثلى بسرعة أكبر بكثير من الطرق التقليدية. لا تقتصر هذه العمليات الآلية على تعديل المعايير الهندسية لألواح الصلب الكهربائي فحسب، بل تُحسّن أيضًا أنماط اللف والمواد المستخدمة. ويتراوح التوفير في الوقت مقارنةً بأساليب التطوير التقليدية من عدة أشهر إلى سنوات.

يُتيح دمج المحرك وناقل الحركة وإلكترونيات الطاقة في محاور كهربائية عالية التكامل إمكانية تحسين الأداء بشكل أكبر. وتُجسّد BMW ذلك من خلال نظامها المعياري، الذي يُقلّل من مصادر الخطأ المحتملة ويُخفّض التكاليف، وذلك عبر تقليل أسطح الحواف، وتكامل مسارات الوسائط، وتبسيط عملية التجميع. كما يُساهم الجمع بين تقنية 800 فولت وإلكترونيات الطاقة المصنوعة من كربيد السيليكون في زيادة الكفاءة وتقليل أوقات الشحن.

تُسهم التطورات في علم المواد المستخدمة في لف الأسلاك، وصفائح الفولاذ الكهربائي، وأنظمة العزل، في تحسين الأداء بشكل مستمر. فعلى سبيل المثال، تُمكّن تقنية لف الأسلاك على شكل دبوس الشعر، الحاصلة على براءة اختراع من شركة بورغ وارنر، من زيادة كثافة النحاس في الجزء الثابت، مما يُحسّن القدرة والكفاءة. وتُسهم ابتكارات مماثلة في مكونات أخرى في تحقيق تحسينات شاملة كبيرة.

التقييم الاقتصادي لتكاليف التحول

يصعب تحديد التكاليف الاقتصادية للاعتماد على العناصر الأرضية النادرة كمياً، لكنها باهظة. فبالإضافة إلى تكاليف المواد الخام المباشرة وتقلباتها، تبرز تكاليف الفرص البديلة الاستراتيجية عندما تضطر الشركات إلى تأجيل قرارات الاستثمار بسبب عدم استقرار سلاسل التوريد أو مراعاة علاوات المخاطر. وتُجسّد خسائر الإنتاج الناجمة عن القيود الصينية على الصادرات في منتصف عام 2025 هذا الضعف.

من ناحية أخرى، تُعدّ الاستثمارات في التقنيات البديلة معتدلة نسبيًا وتُعوّض تكلفتها بسرعة. قد يبدو مبلغ مليار يورو لمصنع بي إم دبليو في شتاير باهظًا، لكن أهميته الاستراتيجية وحجم إنتاجه يُوضّحان الأمر. فمع طاقة إنتاجية سنوية تبلغ مئات الآلاف من المحركات، وتوفير في التكاليف يتراوح بين مئة ومئتي يورو لكل وحدة بفضل الاستغناء عن المغناطيس، فإن فترة استرداد التكلفة لا تتجاوز بضع سنوات.

ستكون الآثار الاقتصادية الكلية لاستبدال التكنولوجيا بنجاح كبيرة. فلو زُوّدت جميع المركبات الكهربائية المنتجة في أوروبا بمحركات خالية من المغناطيس، لانخفضت واردات المواد الخام التي تُقدّر قيمتها بمئات الملايين من اليورو سنويًا. والأهم من ذلك، تحقيق الاستقلال الاستراتيجي والتحرر من الاضطرابات الجيوسياسية. إن ضمان خلق قيمة صناعية وتوفير وظائف تتطلب مهارات عالية يُبرر التمويل الحكومي لهذه التقنيات.

تتباين آثار هذا التغيير على التوظيف. فمن جهة، تُفقد وظائف في صناعة محركات الاحتراق الداخلي، بينما تُستحدث وظائف جديدة في إنتاج المحركات الكهربائية. وتخطط شركة بي إم دبليو لتوظيف حوالي ألف شخص في تجميع المحركات الكهربائية في مصنعها بمدينة شتاير مستقبلاً. وبحسب اتجاهات الطلب العالمي، قد يعمل نصف القوى العاملة في مجال التنقل الكهربائي بحلول عام 2030. ويضمن انفتاح الشركة التكنولوجي، الذي يسمح لها بإنتاج مفاهيم قيادة مختلفة بالتوازي، استمرار التوظيف على المدى الطويل.

جوانب الاستدامة التي تتجاوز الاعتماد على المواد الخام

لا يقتصر الأثر البيئي للمحركات الخالية من المغناطيس على مجرد تجنب المواد الخام الإشكالية، بل يتجاوز ذلك بكثير. إذ يتسبب استخراج العناصر الأرضية النادرة في أضرار بيئية جسيمة نتيجة استخدام كميات كبيرة من المواد الكيميائية التي تلوث التربة والمجاري المائية. كما أن معالجة هذه المواد تستهلك كميات هائلة من الطاقة وتنتج نفايات سامة. وحتى مع إمكانية تقليل الأثر البيئي بفضل التحسينات التكنولوجية، يبقى البصمة البيئية كبيرة.

تتكون المحركات المتزامنة وغير المتزامنة ذات الإثارة الخارجية بشكل أساسي من النحاس والحديد والألومنيوم والمكونات الإلكترونية. ورغم أن هذه المواد لا تخلو من بعض المشاكل، إلا أن استخراجها عملية راسخة، وأقل ضرراً بالبيئة، وأكثر تنظيماً. والأهم من ذلك، أنها أسهل بكثير في إعادة التدوير. فبينما تتطلب المغناطيسات الدائمة عمليات فصل معقدة، يمكن استعادة النحاس والحديد من خلال طرق إعادة تدوير الخردة التقليدية.

ينخفض ​​انبعاث ثاني أكسيد الكربون في عمليات التصنيع بنسبة تصل إلى 50% في المحركات الخالية من المغناطيس، كما تُثبت شركة ZF ذلك في محركها I2SM. وتُشير رينو إلى انخفاض بنسبة 30% في محركها E7A. ولا تقتصر هذه الوفورات على الاستغناء عن المغناطيس فحسب، بل تشمل أيضًا تبسيط سلاسل التوريد، نظرًا لانخفاض الحاجة إلى نقل المكونات المعقدة لمسافات طويلة.

يعتمد الأثر البيئي الإجمالي للسيارة الكهربائية بشكل كبير على إنتاج البطاريات ومصدر الكهرباء. ولا يمثل نظام الدفع سوى جزء واحد من هذا الأثر. ومع ذلك، فإن أي مساهمة في التحسين تُعدّ مهمة، لا سيما إذا أمكن تحقيقها دون المساس بالأداء. كما أن العمر الافتراضي الأطول وقابلية إعادة التدوير الأفضل للمحركات الخالية من المغناطيس يدعمان هذه التقنية.

المحركات الكهربائية الخالية من المغناطيس: فرصة أوروبا للريادة التكنولوجية

يشهد تطوير المحركات الكهربائية الخالية من المغناطيس منعطفًا حاسمًا. فقد بلغت هذه التقنية مرحلة النضج الكافية للإنتاج الضخم، كما أثبتت شركة BMW، وفي الوقت نفسه لا تزال هناك إمكانات كبيرة للتحسين. وتُشكل الاضطرابات الجيوسياسية المحيطة بالعناصر الأرضية النادرة حافزًا قويًا للمصنعين للتحول إلى مفاهيم بديلة. وتتزايد الحجج الاقتصادية لصالح الحلول الخالية من المغناطيس، حيث تُعزز وفورات الحجم المزايا التنافسية من حيث التكلفة.

بالنسبة لصناعة السيارات الأوروبية، الرسالة واضحة: الريادة التكنولوجية في مجال المحركات الخالية من المغناطيس ضرورة استراتيجية لا خيار فيها. الاستثمارات قابلة للإدارة، لكن المخاطر جسيمة في حال استمرار الاعتماد على المحركات المغناطيسية. ينبغي على الحكومات دعم هذا التطور من خلال تمويل البحوث، وتسريع الموافقات، وربما تقديم حوافز سوقية مؤقتة.

يُعدّ تنويع أنواع المحركات أمرًا بالغ الأهمية. فليس كل تطبيق يتطلب أقصى كثافة طاقة؛ وغالبًا ما تكون المحركات غير المتزامنة أو المتزامنة ذات الإثارة المنفصلة كافية تمامًا. ويُحسّن التقسيم الذكي القائم على متطلبات كل تطبيق من حيث التكلفة والأداء والمرونة الاستراتيجية.

يُسهّل توحيد واجهات المستخدم والمنصات استخدام أنواع المحركات المختلفة بمرونة، مما يمنح المصنّعين مرونة أكبر ويُمكّنهم من الاستجابة السريعة لتغيرات السوق. يدعم تصميم المحاور الكهربائية الحديثة المعياري هذا النهج، ولكن ينبغي تطويره باستمرار.

على الصعيد الدولي، يُعدّ التعاون مع شركاء موثوقين أمراً بالغ الأهمية. وتُتيح اليابان وكوريا الجنوبية والهند فرصاً واعدة لشراكات تكنولوجية وتكامل سلاسل التوريد، بما يتجاوز هيمنة الصين. كما أن إرساء نظام عالمي متعدد الأقطاب للتقنيات الحيوية يُعزز الاستقرار ويُقلل من احتمالية التعرض للابتزاز.

يجب تعزيز الاقتصاد الدائري بالتوازي. فحتى مع تقليل الاعتماد على المحركات الخالية من المغناطيس، تظل المواد الخام الأساسية الأخرى، مثل الليثيوم والكوبالت، ذات أهمية. ويمكن لتقنيات إعادة التدوير ومفاهيم التعدين الحضري أن تسهم بشكل كبير في ضمان أمن الإمداد على المدى المتوسط. ويشير الإطار التنظيمي الذي يوفره توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن البطاريات إلى الاتجاه الصحيح.

ربما يشهد قطاع صناعة السيارات تحولاً هو الأكبر منذ اختراع السيارة. فالتحول إلى الكهرباء أمر لا مفر منه، لكن كيفية تشكيل هذا التحول لا تزال قابلة للتغيير. المحركات الكهربائية عديمة المغناطيس ليست مجرد بديل تقني، بل هي فرصة لاستعادة الاستقلالية الاستراتيجية وضمان خلق قيمة صناعية في أوروبا. هذا التحول أقرب مما يظن الكثيرون، فشركة BMW تنتجها بالفعل، وستحذو شركات أخرى حذوها قريباً. لم يعد السؤال هو ما إذا كانت هذه التقنية ستصبح المعيار الجديد، بل متى ستصبح كذلك. قد تسيطر الصين اليوم على العناصر الأرضية النادرة، لكن بإمكان أوروبا غداً وضع معايير التنقل بدونها.

☑️ لغة أعمالنا هي الإنجليزية أو الألمانية

☑️ جديد: مراسلات بلغتك الأم!

Konrad Wolfenstein

يسعدني أنا وفريقي أن نكون متاحين لكم بصفتنا مستشاركم الشخصي.

يمكنكم التواصل معي عبر ملء نموذج الاتصال هنا أو الاتصال بي مباشرةً +49 89 89 674 804 ( ميونخ) . عنوان بريدي الإلكتروني هو: [email protected]

أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

☑️ دعم الشركات الصغيرة والمتوسطة في مجالات الاستراتيجية والاستشارات والتخطيط والتنفيذ

☑️ إنشاء أو إعادة تنظيم الاستراتيجية الرقمية والتحول الرقمي

☑️ توسيع وتحسين عمليات المبيعات الدولية

☑️ منصات التداول العالمية والرقمية بين الشركات

☑️ تطوير الأعمال الرائدة / التسويق / العلاقات العامة / المعارض التجارية

خبرتنا العالمية في مجال الصناعة والاقتصاد في تطوير الأعمال والمبيعات والتسويق - الصورة: Xpert.Digital

مجالات التركيز الصناعية: الأعمال التجارية بين الشركات، والتحول الرقمي (من الذكاء الاصطناعي إلى الواقع الممتد)، والهندسة الميكانيكية، والخدمات اللوجستية، والطاقات المتجددة، والصناعة

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• مركز أعمال الخبراء

مركز متخصص يقدم رؤى وخبرات:

• منصة معرفية تغطي الاقتصادات العالمية والإقليمية والابتكار والاتجاهات الخاصة بكل صناعة
• مجموعة من التحليلات والرؤى والمعلومات الأساسية من مجالات تركيزنا الرئيسية
• مكانٌ للخبرة والمعلومات حول التطورات الحالية في مجال الأعمال والتكنولوجيا
• مركز للشركات التي تسعى للحصول على معلومات حول الأسواق والتحول الرقمي والابتكارات الصناعية