Silniki elektryczne bez pierwiastków ziem rzadkich: Ta niemiecka technologia wreszcie pozwala nam uniezależnić się od Chin.

BMW już to robi w produkcji seryjnej: genialny trik z silnikiem, który ratuje branżę samochodów elektrycznych

Branża motoryzacyjna przechodzi obecnie jedną z największych transformacji w swojej historii, ale ta zmiana ujawnia krytyczną słabość: zależność od pierwiastków ziem rzadkich w silnikach elektrycznych stała się czynnikiem ryzyka geopolitycznego, zagrażając całej strategii elektryfikacji zachodnich producentów samochodów. To, co przez długi czas uważano za techniczną konieczność, coraz bardziej okazuje się przeszkodą nie do pokonania. BMW jest już w produkcji seryjnej, Mahle i ZF zbliżają się do gotowości rynkowej, a nawet w Indiach firmy intensywnie pracują nad rozwojem silników elektrycznych, które działają całkowicie bez tych kluczowych surowców. Pytanie nie brzmi już, czy, ale kiedy te technologie osiągną przełom.

Dominacja Chin jako ryzyko systemowe

Globalne uzależnienie Chin od pierwiastków ziem rzadkich osiągnęło rozmiary znacznie przekraczające normalną koncentrację rynkową. Chiny kontrolują około 60% światowej produkcji i 90% rafinacji tych strategicznie ważnych surowców. Ta dominacja nie jest przypadkowa, lecz wynikiem dziesięcioleci państwowych inwestycji w moce wydobywcze i technologie przetwórcze. Podczas gdy kraje zachodnie zaniedbały wydobycie pierwiastków ziem rzadkich ze względu na wysokie koszty środowiskowe i skomplikowane metody przetwarzania, Pekin szybko dostrzegł strategiczne znaczenie tych surowców dla technologii XXI wieku.

Ostatnie wydarzenia wyraźnie pokazują kruchość tej jednostronnej zależności. 4 kwietnia 2025 roku Chiny po raz pierwszy wprowadziły kontrolę eksportu siedmiu pierwiastków ziem rzadkich, w tym dysprozu i terbu, niezbędnych do produkcji wysokowydajnych magnesów w silnikach elektrycznych. 9 października kontrola ta została znacząco rozszerzona o pięć kolejnych pierwiastków, a także technologie wydobywcze, przetwórcze i recyklingowe. Od 1 grudnia 2025 roku firmy zagraniczne będą musiały uzyskać zezwolenia, jeśli będą chciały eksportować produkty zawierające chińskie pierwiastki ziem rzadkich do krajów trzecich.

Środki te ujawniają nowy poziom wojny gospodarczej. Chiny wykorzystują kontrolę surowców nie tylko jako narzędzie nacisku na USA, ale także jako instrument kontroli całych łańcuchów wartości. Połączenie ograniczeń eksportowych dotyczących surowców i kontroli transferu technologii tworzy podwójną zależność, która stawia europejskich i amerykańskich producentów samochodów w strategicznie nie do utrzymania sytuacji. Dysproz i terb, tak zwane ciężkie pierwiastki ziem rzadkich, które zwiększają odporność termiczną i wydajność magnesów, są produkowane niemal w całości w Chinach. Dostawy z Mjanmy (Myanmaru) są szczególnie problematyczne, ponieważ niestabilna politycznie sytuacja w tym kraju stwarza dodatkowe ryzyko w zakresie dostaw.

Ekonomiczny wpływ tych regulacji przejawia się w gwałtownych wahaniach cen. Cena kilograma neodymu, która w 2020 roku kosztowała około 65 dolarów, wzrosła do 223 dolarów w 2022 roku, a następnie spadła do około 123 dolarów. Przeciętny silnik z magnesami trwałymi zawiera około 600 gramów neodymu, co oznacza, że ​​koszty surowców do produkcji samych magnesów mogą ulegać znacznym wahaniom. Ta zmienność powoduje niepewność obliczeń i zmusza producentów do doliczania premii za ryzyko, co ostatecznie osłabia ich konkurencyjność.

Nadaje się do:

• Rzekskie Ziemie: dominacja surowców w Chinach z recyklingiem, badaniami i nowymi kopalniami z zależności surowców?

Ruch przeciwstawny w dziedzinie technologii nabiera rozpędu.

Odpowiedzią przemysłu motoryzacyjnego na to uzależnienie jest ofensywa technologiczna, która wprowadza do produkcji seryjnej różne koncepcje silników bez metali ziem rzadkich. BMW jest liderem dzięki piątej generacji napędów elektrycznych, które są stosowane w iX3 od 2021 roku i obecnie są produkowane seryjnie. Decyzja o zastosowaniu silników synchronicznych z wzbudzeniem zewnętrznym zapadła po intensywnych pracach rozwojowych, w trakcie których przeanalizowano wszystkie alternatywy. Zakład BMW w Steyr rozpoczął produkcję seryjną szóstej generacji pojazdów Nowej Klasy w lipcu 2025 roku, a do 2030 roku planuje zainwestować ponad miliard euro.

Silnik synchroniczny z wzbudzeniem odseparowanym generuje pole magnetyczne nie za pomocą magnesów trwałych, lecz za pomocą prądu elektrycznego, który jest doprowadzany do wirnika za pomocą bezobsługowych pierścieni ślizgowych. Ta innowacja techniczna całkowicie eliminuje konieczność stosowania neodymu i dysprozu bez znaczącej utraty mocy. Dzięki tej technologii BMW osiąga sprawność przekraczającą 95% w typowych warunkach jazdy. Silniki są dostępne w różnych klasach mocy, od 140 do 360 kilowatów, w zależności od dwóch wariantów średnicy stojana.

Decydującą zaletą jest nie tylko eliminacja surowców krytycznych, ale również ich charakterystyka eksploatacyjna. Silniki synchroniczne wzbudzane zewnętrznie można wyłączyć, eliminując w ten sposób straty oporu podczas jazdy bezwładnej. Podczas długich podróży autostradą z dużą prędkością wykazują one lepszą sprawność niż silniki z magnesami trwałymi, ponieważ nie dochodzi do strat energii w stałych polach magnetycznych. Ponadto, precyzyjna kontrola prądu wirnika pozwala na optymalne dostosowanie do zmiennych warunków obciążenia, co dodatkowo zwiększa sprawność.

Mahle stosuje jeszcze bardziej radykalne podejście, wprowadzając bezmagnesowy silnik SCT, który działa poprzez indukcyjną, a zatem bezkontaktową transmisję mocy za pośrednictwem obracającego się transformatora. Technologia ta całkowicie eliminuje zużycie mechaniczne i osiąga wyjątkową sprawność, szczególnie przy dużych prędkościach. Silnik jest wyposażony w innowacyjny, zintegrowany system chłodzenia oleju, który odprowadza ciepło dokładnie w miejscu jego powstawania. Ciągła moc wyjściowa przekracza dziewięćdziesiąt procent mocy szczytowej, co jest kluczowe w wymagających zastosowaniach, takich jak jazda elektrycznymi ciężarówkami w terenie górzystym lub powtarzające się sprinty. Mahle planuje wprowadzić tę technologię do produkcji seryjnej około 2024 roku.

Pod koniec 2024 roku firma ZF Friedrichshafen otrzymała nagrodę CLEPA Innovation Award za silnik synchroniczny z wzbudzeniem indukcyjnym wewnątrz wirnika. W tym systemie energia pola magnetycznego jest przenoszona za pośrednictwem wzbudnika indukcyjnego wewnątrz wału wirnika, co pozwala na uzyskanie wyjątkowo kompaktowego silnika o maksymalnej mocy i gęstości momentu obrotowego. W porównaniu z konwencjonalnymi systemami wzbudzenia zewnętrznego, wzbudnik indukcyjny zmniejsza straty energii przenoszonej na wirnik o piętnaście procent. Wyeliminowanie elementów szczotkowych lub pierścieni ślizgowych eliminuje konieczność stosowania dodatkowych uszczelnień, a silnik wymaga nawet o dziewięćdziesiąt milimetrów mniej miejsca w osi montażowej. Emisja CO2 podczas produkcji jest zmniejszona nawet o pięćdziesiąt procent w porównaniu z silnikami z magnesami trwałymi.

Renault, we współpracy z Valeo, opracowuje silnik trzeciej generacji o mocy 200 kilowatów, którego produkcja planowana jest na 2027 rok. Silnik E7A nie wymaga metali ziem rzadkich i, przy tej samej mocy wyjściowej, jest o około 30 procent bardziej kompaktowy niż obecne jednostki. Technologia wirnika wykorzystuje cewki nawinięte zamiast magnesów trwałych, co zmniejsza emisję CO2 związaną z produkcją o 30 procent. Ponadto silnik jest przeznaczony do instalacji 800 V, co znacznie skraca czas ładowania akumulatora. Obecny model Renault Megane E-Tech i nowy Renault 5 już wykorzystują tę technologię bez magnesów.

Nadrabianie zaległości przez Indie jako czynnik geopolityczny

Na szczególną uwagę zasługuje tempo, w jakim indyjskie firmy opracowują alternatywne technologie napędowe. Sterling Gtake E-Mobility, w swoim laboratorium o powierzchni 325 metrów kwadratowych w Faridabad, pracuje nad silnikami reluktancyjnymi, wykorzystując technologię licencjonowaną od Advanced Electric Machines, która nie wymaga stosowania pierwiastków ziem rzadkich. Siedmiu wiodących indyjskich producentów samochodów testuje już te silniki, a jeśli zostaną pomyślnie zweryfikowane, ich komercyjna produkcja mogłaby rozpocząć się w ciągu roku, znacznie wcześniej niż pierwotnie planowano w 2029 roku.

Przyspieszenie tego rozwoju jest bezpośrednią reakcją na chińskie ograniczenia eksportowe z kwietnia 2025 roku. Indie, które mają ambitne cele ekspansji w dziedzinie elektromobilności, uważają się za szczególnie narażone, ponieważ posiadają praktycznie zerowe własne moce przetwórcze pierwiastków ziem rzadkich. Pomimo piątych co do wielkości rezerw na świecie, kraj ten nie posiada niezbędnej infrastruktury przetwórczej. Rząd rozważa obecnie zachęty dla wydobycia i przetwórstwa, a także partnerstwa z firmami japońskimi i południowokoreańskimi.

Firma Simple Energy, jako pierwszy indyjski producent, we wrześniu 2025 roku wprowadziła na rynek komercyjny wytrzymałe silniki bez pierwiastków ziem rzadkich. Opatentowana architektura silnika, opracowana w całości przez wewnętrzne zespoły badawczo-rozwojowe, zastępuje ciężkie magnesy z pierwiastków ziem rzadkich zoptymalizowanymi połączeniami i opatentowanymi algorytmami do kontroli temperatury i momentu obrotowego w czasie rzeczywistym. Produkcja odbywa się w zakładzie o powierzchni 200 000 stóp kwadratowych (ok. 18 000 m²) w Hosur w stanie Tamil Nadu, z 95-procentowym wskaźnikiem lokalizacji w całym łańcuchu dostaw.

Firma Chara Technologies z siedzibą w Bengaluru pozyskała 6 milionów dolarów w ramach finansowania serii A w październiku 2025 roku, aby zwiększyć produkcję silników elektrycznych bez pierwiastków ziem rzadkich z 20 000 do 100 000 sztuk rocznie. Startup opracowuje projekty silników z przełączaną reluktancją i strumieniem, które wykorzystują zaawansowaną technologię elektromagnetyczną zamiast magnesów trwałych. Ten sukces może uczynić Indie trzecim węzłem w globalnym łańcuchu dostaw pojazdów elektrycznych, poza Chinami i Zachodem.

Brytyjska firma Advanced Electric Machines (AEM) zawarła siedmiocyfrową umowę o partnerstwie rozwojowym z jednym z największych dostawców motoryzacyjnych na świecie, którego roczne przychody sięgają dziesiątek miliardów. AEM twierdzi, że jej silniki elektryczne będą wykorzystywać bezpieczne, nadające się do recyklingu i łatwo dostępne materiały, takie jak stal i aluminium, i będą przewyższać silniki z magnesami trwałymi pod względem wydajności. Produkcja seryjna planowana jest na koniec dekady.

Ocena ekonomiczna alternatyw technologicznych

Analiza ekonomiczna różnych koncepcji silników elektrycznych ujawnia złożony obraz kompromisów i potencjału optymalizacji. Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi osiągają najwyższą gęstość mocy i sprawność w zakresie średnich prędkości obrotowych, przekraczając nawet dziewięćdziesiąt procent w większości warunków jazdy. Ich kompaktowa konstrukcja umożliwia większy zasięg przy tej samej pojemności akumulatora, co czyni je preferowaną koncepcją dla około osiemdziesięciu dwóch procent wszystkich pojazdów elektrycznych w 2022 roku.

Struktura kosztów silników elektrycznych, uśredniona dla trzech głównych typów, dzieli się w przybliżeniu na siedemdziesiąt procent kosztów materiałów, w tym półproduktów, takich jak drut nawojowy lub magnesy trwałe, oraz trzydzieści procent kosztów produkcji. Sześćset gramów neodymu w przeciętnym silniku kosztuje od siedemdziesięciu pięciu do stu pięćdziesięciu dolarów, w zależności od warunków rynkowych. Dodatkowe koszty obejmują dysproz, który stabilizuje magnesy w wysokich temperaturach. Wartość magnesów trwałych z metali ziem rzadkich do silników trakcyjnych szacuje się na około tysiąc dwieście do tysiąca sześćset juanów na pojazd.

Silniki synchroniczne z wzbudzeniem zewnętrznym eliminują te koszty surowców, ale wymagają dodatkowej elektroniki mocy do zasilania wirnika. Jednakże, ogólny koszt jest korzystniejszy, ponieważ oszczędności na kosztach magnesów z nawiązką rekompensują bardziej złożoną elektronikę. Co więcej, eliminuje to ryzyko związane ze zmiennością cen i wąskimi gardłami w dostawach. Procesy produkcyjne są w dużej mierze podobne dla różnych typów silników, więc nie jest wymagana fundamentalnie nowa infrastruktura produkcyjna.

Silniki asynchroniczne stanowią najbardziej ekonomiczną alternatywę, ponieważ nie wymagają magnesów trwałych ani skomplikowanych układów zasilania wirnika. Ich prosta konstrukcja, z wirnikiem klatkowym lub pierścieniowym, sprawia, że ​​są wytrzymałe i łatwe w utrzymaniu. Tesla stosowała tę technologię we wczesnych modelach i nadal stosuje ją w układach napędu na wszystkie koła w połączeniu z silnikami z magnesami trwałymi. Główną wadą jest ich niższa sprawność, szczególnie odczuwalna przy częściowym obciążeniu. Przy tej samej mocy wyjściowej, silniki asynchroniczne są o około trzydzieści procent większe niż silniki z magnesami trwałymi, co przekłada się na większą masę i przestrzeń montażową.

Różnice w sprawności mają bezpośredni wpływ na zasięg. Silnik z magnesami trwałymi może osiągnąć sprawność na poziomie 97%, podczas gdy silnik asynchroniczny osiąga 93%. Ta różnica czterech punktów procentowych przekłada się na około pięć procent mniejszy zasięg przy zużyciu energii na poziomie 15 kilowatogodzin na 100 kilometrów. Z akumulatorem o pojemności 70 kilowatogodzin odpowiada to około 25 kilometrom, co jest akceptowalne w wielu zastosowaniach.

Silniki synchroniczne wzbudzane zewnętrznie osiągają sprawność przekraczającą 95%, plasując się jedynie nieznacznie poniżej silników z magnesami trwałymi. W pewnych warunkach pracy, szczególnie podczas długiej jazdy autostradą z dużą prędkością, mogą być nawet bardziej wydajne, ponieważ nie występują w nich straty oporu aerodynamicznego spowodowane przez magnesy trwałe. Elastyczna regulacja prądu wirnika pozwala na precyzyjne dopasowanie pola magnetycznego do różnych warunków obciążenia, optymalizując sprawność w szerokim zakresie pracy.

Ekonomia skali i dynamika rynku do roku 2030

Rynek silników elektrycznych odnotowuje dynamiczny wzrost. Przewiduje się, że globalna sprzedaż elektrycznych systemów napędowych wzrośnie ponad dwukrotnie, z 272 mld euro w 2025 roku do 634 mld euro w 2030 roku. Z tej kwoty 60% (389 mld euro) będzie przypisane do ogniw akumulatorowych i opakowań, a 30% (186 mld euro) do napędów elektrycznych.

Te korzyści skali znacząco obniżą koszty produkcji wszystkich typów silników. Podczas gdy koszty produkcji silników z magnesami trwałymi korzystają z automatyzacji i standaryzacji, koszty surowców pozostają zmienne. Z drugiej strony, silniki synchroniczne i asynchroniczne z wzbudzeniem zewnętrznym mogą w pełni wykorzystać korzyści skali, ponieważ ich głównymi składnikami kosztowymi są miedź, żelazo i elektronika, których ceny są bardziej stabilne, a łańcuchy dostaw bardziej zróżnicowane.

Regionalny rozkład produkcji ogniw akumulatorowych pozostaje problematyczny. Oczekuje się, że do 2030 roku Chiny będą kontrolować 70% globalnych mocy produkcyjnych, Korea Południowa 15%, a Europa zaledwie 5%. Ta zależność, pogłębiona przez niedobór surowców, podkreśla fakt, że Europa traci wartość dodaną na rzecz Azji. Koszty produkcji akumulatorów wynoszą od 500 do 800 euro na pojazd, co biorąc pod uwagę miliony produkowanych pojazdów, ma poważne konsekwencje ekonomiczne.

Udział w rynku różnych typów silników ulegnie zmianie. Podczas gdy udział silników elektrycznych z metalami ziem rzadkich wynosił 82% w 2022 roku, oczekuje się, że spadnie do około 70% do 2030 roku. Nie oznacza to końca silników z magnesami trwałymi, ale znaczną dywersyfikację koncepcji napędowych. Technologie alternatywne zdobędą udział w rynku, szczególnie w segmentach, w których efektywność kosztowa jest ważniejsza niż maksymalna gęstość mocy.

Prognozy przewidują, że globalny udział w rynku pojazdów elektrycznych zasilanych bateryjnie wzrośnie z 15% w 2022 roku do prawie 60% w 2035 roku. Ten ogromny wzrost będzie oznaczał wykładniczy wzrost popytu na silniki, co dodatkowo zwiększy presję na technologie alternatywne. Każdy punkt procentowy udziału w rynku zdobyty przez silniki bezmagnesowe odpowiada 600 000 sztuk, biorąc pod uwagę około 60 milionów pojazdów produkowanych na całym świecie każdego roku.

Xpert.Digital posiada dogłębną wiedzę na temat różnych branż. Dzięki temu możemy opracowywać strategie „szyte na miarę”, które są dokładnie dopasowane do wymagań i wyzwań konkretnego segmentu rynku. Dzięki ciągłej analizie trendów rynkowych i śledzeniu rozwoju branży możemy działać dalekowzrocznie i oferować innowacyjne rozwiązania. Dzięki połączeniu doświadczenia i wiedzy generujemy wartość dodaną i dajemy naszym klientom zdecydowaną przewagę konkurencyjną.

Więcej na ten temat tutaj:

• Wykorzystaj 5-krotną wiedzę Xpert.Digital w jednym pakiecie – już od 500 €/miesiąc

Strategiczna odporność w łańcuchu dostaw

Branża motoryzacyjna coraz bardziej dostrzega, że ​​odporność łańcucha dostaw to nie tylko kwestia zarządzania ryzykiem, ale także strategicznego przetrwania. Dwadzieścia surowców uważa się za kluczowe dla transformacji przemysłu motoryzacyjnego, o dużym znaczeniu strategicznym i silnym uzależnieniu od importu spoza Europy. Oprócz pierwiastków ziem rzadkich, należą do nich lit, kobalt, nikiel, grafit i wiele innych metali.

Eksperci zalecają wielowarstwowe podejście do wzmacniania odporności. Po pierwsze, konieczna jest przejrzystość w zakresie podaży, popytu, cen i krytyczności surowców poprzez wzmocniony monitoring. Po drugie, należy zdywersyfikować dostawców i nawiązać strategiczne partnerstwa. Po trzecie, należy zintensyfikować gospodarkę o obiegu zamkniętym poprzez recykling, nawet jeśli będzie to miało ograniczony wpływ krótkoterminowy ze względu na ożywienie rynku. Po czwarte, należy rozwijać technologie, które zastąpią lub zminimalizują wykorzystanie surowców krytycznych.

Nowe rozporządzenie UE w sprawie surowców krytycznych, przyjęte w maju 2022 roku, wyznacza ambitne cele: do 2030 roku dziesięć procent zapotrzebowania na surowce strategiczne powinno pochodzić z europejskiego górnictwa. Złoże metali ziem rzadkich Per Gejer w północnej Szwecji może odegrać w tym kluczową rolę, a jego zasoby szacuje się na ponad milion ton tlenków metali. Jednak zanim te zasoby trafią na rynek, minie od dziesięciu do piętnastu lat, ponieważ poszukiwania, uzyskiwanie pozwoleń i rozwój infrastruktury wymagają czasu.

Recykling znacząco przyczyni się do bezpieczeństwa dostaw w perspektywie długoterminowej. W przypadku metali nieszlachetnych, takich jak aluminium, nikiel i miedź, surowce wtórne stanowią już znaczną część wsadu produkcyjnego. Jednak w przypadku dwunastu z dwudziestu kluczowych surowców wskaźnik recyklingu nadal wynosi znacznie poniżej pięciu procent. Nowe rozporządzenie UE w sprawie baterii i akumulatorów nakłada obowiązek zwiększenia limitów recyklingu, a procesy hydrometalurgiczne umożliwiają już odzysk litu, niklu i kobaltu z akumulatorów litowo-jonowych. Celem unijnego projektu SUSMAGPRO jest odzysk materiałów magnetycznych z wycofanych z eksploatacji pojazdów elektrycznych i turbin wiatrowych.

Rozwój silników bezmagnesowych jest w tym kontekście najbardziej eleganckim rozwiązaniem, ponieważ rozwiązuje problem u jego źródła. Zamiast dywersyfikacji zależnych łańcuchów dostaw lub angażowania się w kosztowny recykling, technologia ta całkowicie eliminuje zależność. Oszczędności ekonomiczne są znaczne, biorąc pod uwagę, że rocznie produkuje się miliony pojazdów, z których każdy wymagałby 600 gramów neodymu i innych pierwiastków ziem rzadkich.

Nadaje się do:

• Ostrzeżenie handlarza surowcami: Jak kontrola nad pierwiastkami ziem rzadkich doprowadza europejski przemysł na kolana

Implikacje polityki przemysłowej dla Europy

Europa znajduje się w niepewnej sytuacji między transformacją technologiczną a rosnącą zależnością. Dominacja Chin rozciąga się na cały łańcuch wartości elektromobilności, od surowców i produkcji akumulatorów po produkcję pojazdów. Bez zdecydowanych działań nieuchronna jest masowa utrata wartości i miejsc pracy w przemyśle.

Rozwój silników bezmagnesowych daje Europie szansę na strategiczne repozycjonowanie. Firmy takie jak BMW, ZF, Mahle i Renault posiadają wiodącą wiedzę specjalistyczną w tej technologii i mogą wyznaczać standardy, zanim dogonią je azjatyccy konkurenci. Technologiczne przywództwo w tej dziedzinie może okazać się decydującą przewagą konkurencyjną, podobnie jak niemiecka inżynieria wyznaczała standardy dla silników spalinowych przez dziesięciolecia.

Inwestycje w alternatywne technologie silnikowe są umiarkowane w porównaniu z ogólną skalą transformacji. BMW zainwestuje ponad miliard euro w Steyr do 2030 roku, co jest możliwe do osiągnięcia, biorąc pod uwagę strategiczne znaczenie zakładu. ZF i Mahle inwestują podobne kwoty. Inwestycje te nie tylko zapewniają niezależność technologiczną, ale także zabezpieczają wysoko wykwalifikowane miejsca pracy w Europie.

Ramy polityczne muszą wspierać ten rozwój. Promowanie badań i rozwoju, przyspieszenie procesów zatwierdzania zakładów produkcyjnych oraz potencjalne oferowanie tymczasowych zachęt do stosowania silników bezmagnesowych mogłoby przyspieszyć wzrost rynku. Stany Zjednoczone pokazały już w Ustawie o Produkcji Obronnej, jak można zintegrować wydobycie surowców z polityką bezpieczeństwa. Europa musi opracować podobne instrumenty, zamiast polegać wyłącznie na regulacjach.

Standaryzacja i interoperacyjność różnych typów silników to kolejny ważny aspekt. Elastyczne przełączanie platform pojazdów między różnymi koncepcjami napędu zwiększa odporność producentów. BMW już to demonstruje swoją otwartością technologiczną, produkując równolegle zarówno silniki spalinowe, jak i różne napędy elektryczne. Ta elastyczność pozwala na szybkie reagowanie na zmiany rynkowe i wąskie gardła w dostawach.

Globalna dynamika konkurencyjna ulega nasileniu.

Walka o technologiczne przywództwo w elektromobilności zaostrza się. Chiny starają się ugruntować swoją dominację poprzez integrację pionową w całym łańcuchu wartości. Kontrola eksportu pierwiastków ziem rzadkich i powiązanych z nimi technologii jest częścią tej strategii. Jednocześnie Chiny intensywnie inwestują we własną produkcję pojazdów elektrycznych, a chińscy producenci, tacy jak BYD, SAIC i Geely, szybko zdobywają udziały w rynku również w Europie.

Stany Zjednoczone reagują połączeniem zachęt inwestycyjnych, ograniczeń importowych i partnerstw strategicznych. Ustawa o redukcji inflacji (Inflation Reduction Act) zapewnia setki miliardów dolarów na zielone technologie, jednocześnie podnosząc ceny chińskich produktów poprzez cła. Donald Trump zagroził cłami sięgającymi nawet 200%, jeśli Chiny nie będą niezawodnie dostarczać magnesów z pierwiastków ziem rzadkich. Chociaż ta agresywna polityka wywiera krótkoterminową presję, nie rozwiązuje ona strukturalnego problemu zależności.

Ostatnie wydarzenia wskazują na tymczasowe złagodzenie napięć: po spotkaniu prezydenta Xi Jinpinga z Donaldem Trumpem w Pusan ​​w październiku 2025 roku Chiny ogłosiły zawieszenie zaostrzonych kontroli eksportu na rok. W zamian Stany Zjednoczone zniosły część sankcji wobec chińskich firm. Jednak ta taktyczna przerwa nie zmienia fundamentalnej podatności zachodnich łańcuchów dostaw.

Indie coraz bardziej pozycjonują się jako trzecia siła w tej konkurencji. Dzięki ambitnym celom klimatycznym, dążeniu do neutralności węglowej do 2070 roku oraz szybko rozwijającemu się rynkowi motoryzacyjnemu, kraj ten oferuje ogromny potencjał. Skupienie się na silnikach bezmagnesowych mogłoby dać Indiom przewagę konkurencyjną, ponieważ pozwoliłoby uniknąć błędów wynikających z wcześniejszej zależności. Inicjatywa „Make in India” wspiera tę strategię poprzez wymogi dotyczące lokalizacji i zachęty inwestycyjne.

Japonia i Korea Południowa również odgrywają ważną rolę, szczególnie w produkcji akumulatorów. Firmy takie jak LG Energy Solutions, Samsung SDI i Panasonic kontrolują znaczną część globalnej produkcji ogniw akumulatorowych. Ich wiedza specjalistyczna w zakresie elektroniki mocy i materiałoznawstwa czyni je cennymi partnerami dla europejskich producentów samochodów, którzy chcą zdywersyfikować swoje łańcuchy dostaw.

Ograniczenia technologiczne i potencjał innowacyjny

Rozwój silników bezmagnesowych nie dobiega końca, lecz dopiero się rozpoczyna. Chociaż silniki z magnesami trwałymi są stale udoskonalane od dziesięcioleci, alternatywne koncepcje wciąż znajdują się na stosunkowo wczesnym etapie rozwoju. Oznacza to znaczny potencjał poprawy sprawności, gęstości mocy i kosztów.

Obiecującym rozwiązaniem są magnesy ferrytowe, oparte na żelazie, a nie na pierwiastkach ziem rzadkich. Chociaż ich natężenie pola magnetycznego jest o około pięćdziesiąt do siedemdziesięciu procent niższe niż magnesów neodymowych tej samej wielkości, przemyślane konstrukcje silników mogą zrekompensować znaczną część tej różnicy. Japońska firma Proterial opracowała napęd, który osiąga tę samą gęstość mocy przy zaledwie dwudziestu procentach większej ilości materiału magnetycznego. W połączeniu z koncepcjami wysokich prędkości, takimi jak te zastosowane przez firmę Tesla w jej silniku Plaid, osiągającym prędkość do dwudziestu tysięcy obrotów na minutę, silniki ferrytowe mogą stać się konkurencyjne.

Digitalizacja procesów rozwojowych znacząco przyspiesza innowacje. Mahle wykorzystuje algorytmy ewolucyjne do symulacji różnych konstrukcji silników, umożliwiając identyfikację optymalnych konfiguracji znacznie szybciej niż w przypadku metod konwencjonalnych. Te zautomatyzowane procesy pozwalają nie tylko modyfikować parametry geometryczne blach elektrotechnicznych, ale także optymalizować schematy uzwojeń i materiały. Oszczędności czasu w porównaniu z tradycyjnymi metodami rozwoju sięgają od kilku miesięcy do lat.

Integracja silnika, skrzyni biegów i elektroniki mocy w wysoce zintegrowanych osiach elektrycznych oferuje dalszy potencjał optymalizacji. BMW udowadnia to swoim modułowym systemem, który dzięki zminimalizowanym powierzchniom kołnierzy, zintegrowanemu prowadzeniu mediów i uproszczonemu montażowi redukuje potencjalne źródła błędów i obniża koszty. Połączenie technologii 800 V z elektroniką mocy z węglika krzemu dodatkowo zwiększa wydajność i skraca czas ładowania.

Postępy w materiałoznawstwie w zakresie drutów nawojowych, blach elektrotechnicznych i systemów izolacyjnych stale poprawiają wydajność. Na przykład opatentowana przez BorgWarner technologia uzwojenia typu hairpin pozwala na uzyskanie większej gęstości miedzi w stojanie, co przekłada się na wzrost mocy i sprawności. Podobne innowacje w innych komponentach przekładają się na znaczną poprawę ogólnej wydajności.

Ocena ekonomiczna kosztów transformacji

Koszty ekonomiczne uzależnienia od pierwiastków ziem rzadkich są trudne do oszacowania, ale znaczne. Oprócz bezpośrednich kosztów surowców i ich zmienności, pojawiają się strategiczne koszty utraconych korzyści, gdy firmy muszą odkładać decyzje inwestycyjne z powodu niepewnych łańcuchów dostaw lub uwzględniać premie za ryzyko. Straty produkcyjne spowodowane chińskimi ograniczeniami eksportowymi w połowie 2025 roku ilustrują tę podatność.

Z drugiej strony, inwestycje w technologie alternatywne są stosunkowo umiarkowane i szybko się zwracają. Miliard euro na zakład BMW w Steyr wydaje się wysoki, ale można to ocenić z perspektywy jego strategicznego znaczenia i wolumenu produkcji. Przy rocznej zdolności produkcyjnej kilkuset tysięcy silników i oszczędnościach rzędu od stu do dwustu euro na jednostkę, wynikających z wyeliminowania magnesów, okres zwrotu inwestycji wynosi zaledwie kilka lat.

Makroekonomiczne skutki udanej substytucji technologii byłyby znaczące. Gdyby wszystkie pojazdy elektryczne produkowane w Europie były wyposażone w silniki bezmagnesowe, import surowców o wartości kilkuset milionów euro rocznie zostałby wyeliminowany. Jeszcze ważniejsza byłaby strategiczna autonomia i niezależność od geopolitycznych wstrząsów. Zapewnienie tworzenia wartości przemysłowej i miejsc pracy dla wysoko wykwalifikowanych pracowników uzasadnia publiczne finansowanie tych technologii.

Wpływ na zatrudnienie jest zróżnicowany. Z jednej strony, miejsca pracy znikają w produkcji silników spalinowych, z drugiej strony, powstają nowe w produkcji silników elektrycznych. BMW planuje w przyszłości zatrudnić około 1000 osób w dziale montażu silników elektrycznych w swojej fabryce w Steyr. W zależności od globalnych trendów popytu, do 2030 roku połowa całej siły roboczej mogłaby pracować w branży elektromobilności. Otwartość technologiczna firmy, umożliwiająca równoległą produkcję różnych koncepcji napędowych, zapewnia długoterminowe zatrudnienie.

Aspekty zrównoważonego rozwoju wykraczające poza zależność od surowców

Wpływ silników bezmagnesowych na środowisko wykracza poza samo unikanie problematycznych surowców. Wydobycie pierwiastków ziem rzadkich powoduje znaczne szkody w środowisku poprzez stosowanie dużych ilości chemikaliów zanieczyszczających gleby i drogi wodne. Przetwarzanie tych materiałów jest energochłonne i generuje toksyczne odpady. Nawet jeśli udoskonalenia technologiczne mogą zmniejszyć wpływ na środowisko, ślad ekologiczny pozostaje znaczący.

Silniki synchroniczne i asynchroniczne ze wzbudzeniem zewnętrznym składają się głównie z miedzi, żelaza, aluminium i podzespołów elektronicznych. Chociaż materiały te nie są pozbawione wad, ich wydobycie jest dobrze znane, mniej szkodliwe dla środowiska i lepiej regulowane. Przede wszystkim, są one znacznie łatwiejsze w recyklingu. Podczas gdy magnesy trwałe wymagają skomplikowanych procesów separacji, miedź i żelazo można odzyskać konwencjonalnymi metodami recyklingu złomu.

Emisja CO2 w procesie produkcji zmniejsza się nawet o pięćdziesiąt procent w przypadku silników bez magnesów, co potwierdza firma ZF w przypadku silnika I2SM. Renault szacuje redukcję emisji CO2 w przypadku silnika E7A na trzydzieści procent. Oszczędności te wynikają nie tylko z wyeliminowania magnesów, ale również z uproszczenia łańcuchów dostaw, ponieważ mniej złożone komponenty muszą być transportowane na duże odległości.

Całkowity wpływ pojazdu elektrycznego na środowisko w znacznym stopniu zależy od produkcji akumulatorów i źródła energii elektrycznej. Układ napędowy odpowiada tylko za część wpływu na środowisko. Niemniej jednak każdy wkład w poprawę jest istotny, zwłaszcza jeśli można go osiągnąć bez uszczerbku dla wydajności. Dłuższa żywotność i lepsza możliwość recyklingu silników bezmagnesowych dodatkowo przemawiają za tą technologią.

Silniki elektryczne bez magnesów: szansa Europy na technologiczne przywództwo

Rozwój silników elektrycznych bez magnesów znajduje się w punkcie zwrotnym. Technologia ta jest wystarczająco dojrzała, aby wprowadzić ją do masowej produkcji, co pokazało BMW, a jednocześnie wciąż istnieje znaczny potencjał optymalizacji. Zawirowania geopolityczne wokół pierwiastków ziem rzadkich stanowią silną zachętę dla producentów do przechodzenia na alternatywne koncepcje. Argumenty ekonomiczne coraz częściej przemawiają za rozwiązaniami bez magnesów, ponieważ korzyści skali wzmacniają korzyści kosztowe.

Dla europejskiego przemysłu motoryzacyjnego przesłanie jest jasne: wiodąca pozycja technologiczna w dziedzinie silników bezmagnesowych to strategiczna konieczność, a nie opcja. Inwestycje są możliwe do opanowania, ale ryzyko jest ogromne, jeśli zależność będzie się utrzymywać. Rządy powinny wspierać ten rozwój poprzez finansowanie badań, przyspieszone zatwierdzanie wniosków i potencjalnie tymczasowe zachęty rynkowe.

Dywersyfikacja oferty silników jest kluczowa. Nie każde zastosowanie wymaga maksymalnej gęstości mocy; często silniki asynchroniczne lub synchroniczne z wzbudzeniem obcym są w zupełności wystarczające. Inteligentna segmentacja oparta na profilach wymagań optymalizuje całościowy pakiet kosztów, wydajności i strategicznej odporności.

Standaryzacja interfejsów i platform ułatwia elastyczne wykorzystanie różnych typów silników. Daje to producentom większą elastyczność i pozwala im szybko reagować na zmiany rynkowe. Modułowość nowoczesnych osi elektrycznych już teraz wspiera to podejście, ale powinna być konsekwentnie rozwijana.

Na arenie międzynarodowej współpraca z wiarygodnymi partnerami jest niezbędna. Japonia, Korea Południowa i Indie oferują potencjał partnerstwa technologicznego i integracji łańcucha dostaw wykraczający poza dominację Chin. Ustanowienie wielobiegunowego porządku świata dla kluczowych technologii zwiększa stabilność i zmniejsza podatność na szantaż.

Równocześnie należy promować gospodarkę o obiegu zamkniętym. Nawet jeśli silniki bezmagnesowe zmniejszą zależność, inne kluczowe surowce, takie jak lit i kobalt, nadal będą istotne. Technologie recyklingu i koncepcje górnictwa miejskiego mogą znacząco przyczynić się do bezpieczeństwa dostaw w perspektywie średnioterminowej. Ramy regulacyjne określone w dyrektywie UE w sprawie baterii już wskazują właściwy kierunek.

Branża motoryzacyjna stoi w obliczu prawdopodobnie największej transformacji od czasu wynalezienia samochodu. Elektryfikacja jest nieunikniona, ale sposób, w jaki ta transformacja zostanie ukształtowana, pozostaje elastyczny. Bezmagnesowe silniki elektryczne to coś więcej niż tylko techniczna alternatywa. Stanowią one szansę na odzyskanie strategicznej autonomii i bezpieczne tworzenie wartości przemysłowej w Europie. Przełom jest bliższy, niż wielu myśli. BMW już je produkuje, a wkrótce pójdą w jego ślady inni. Pytanie nie brzmi już, czy, ale jak szybko ta technologia stanie się nową normą. Chiny mogą kontrolować dziś pierwiastki ziem rzadkich, ale Europa może jutro wyznaczać standardy mobilności bez nich.

☑️Naszym językiem biznesowym jest angielski lub niemiecki

☑️ NOWOŚĆ: Korespondencja w Twoim języku narodowym!

 

Chętnie będę służyć Tobie i mojemu zespołowi jako osobisty doradca.

Możesz się ze mną skontaktować wypełniając formularz kontaktowy lub po prostu dzwoniąc pod numer +49 89 89 674 804 (Monachium) . Mój adres e-mail to: wolfenstein ∂ xpert.digital

Nie mogę się doczekać naszego wspólnego projektu.

 

 

☑️ Wsparcie MŚP w zakresie strategii, doradztwa, planowania i wdrażania

☑️ Stworzenie lub dostosowanie strategii cyfrowej i cyfryzacji

☑️Rozbudowa i optymalizacja procesów sprzedaży międzynarodowej

☑️ Globalne i cyfrowe platformy handlowe B2B

☑️ Pionierski rozwój biznesu / marketing / PR / targi

Skupienie się na branży: B2B, digitalizacja (od AI do XR), inżynieria mechaniczna, logistyka, odnawialne źródła energii i przemysł

Więcej na ten temat tutaj:

• Centrum biznesowe Xpert

Centrum tematyczne z przemyśleniami i wiedzą specjalistyczną:

• Platforma wiedzy na temat globalnej i regionalnej gospodarki, innowacji i trendów branżowych
• Zbieranie analiz, impulsów i informacji ogólnych z obszarów, na których się skupiamy
• Miejsce, w którym można zdobyć wiedzę i informacje na temat bieżących wydarzeń w biznesie i technologii
• Centrum tematyczne dla firm, które chcą dowiedzieć się więcej o rynkach, cyfryzacji i innowacjach branżowych