Untersuchung zu Seltenen Erden: Permanentmagnete im ... · 3 e Hintergrund Seltene Erden Seltene...
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www.oeko.de Forum 6: Energieeffiziente industrielle Antriebe und deren Abhängigkeit von Selten Erden Ressourceneffizienz- und Kreislauf- wirtschaftskongress Baden-Württemberg Dr. Matthias Buchert Stuttgart, 13. November 2013 Untersuchung zu Seltenen Erden: Permanentmagnete im industriellen Einsatz in Baden-Württemberg
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Forum 6: Energieeffiziente industrielle Antriebe und deren Abhängigkeit von
Selten Erden
Ressourceneffizienz- und Kreislauf-
wirtschaftskongress Baden-Württemberg
Dr. Matthias Buchert Stuttgart, 13. November 2013
Untersuchung zu Seltenen Erden:
Permanentmagnete im industriellen Einsatz in
Baden-Württemberg
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Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Agenda
Hintergrund
Permanentmagnete in Industrieanwendungen
Mengenabschätzung
Recyclingpotenziale
Ausweichstrategien
Ausblick: Maßnahmen zur Unterstützung der Recyclingkette
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Hintergrund
Seltene
Erden
Seltene Erden (SE) sind für die Versorgungssicherheit
zahlreicher Industriezweige und für viele
Zukunftstechnologien unverzichtbar.
Haupteinsatzgebiete der Seltenen Erden Neodym,
Praseodym und Dysprosium sind Neodym-Eisen-Bor-
Permanentmagnete.
Die Wachstumsraten der Magnetanwendungen liegen
höher als bei anderen Anwendungen der Seltenen
Erden.
Eine auffällige Lücke hinsichtlich des Wissensstandes
zu Permanentmagneten und damit zu Seltenen Erden
stellen die diversen industriellen Anwendungen dar.
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
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Seltene
Erden
Dabei weisen die Magnete die höchste Steigerungsrate auf.
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Anwendungsbereiche der Seltenen Erden
2008: 64.000 t NdFeB-Magnete (Luo 2008)
2012: 120.000 t NdFeB-Magnete (Gutfleisch 2013)
Glas, Polierung, Keramik
28%
Magnete 21%
Katalysatoren 20%
Metall-Legierung
18%
Phosphor 7%
Andere 6%
Seltene Erden-Verbrauch 2008 nach Menge (IMCOA, 2010)
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NdFeB-
Magnete
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Anwendungen von NdFeB-Magneten in der Industrie
Permanentmagnete sind weit verbreitet in der Industrie
(Einsatz von E-Motoren unterschiedlichster Größe in
diversen Branchen, Magnete als Hebewerkzeuge sowie
in Sortieranlagen der Metallrecyclingwirtschaft etc.)
Permanentmagnete in industriellen Anwendungen sind
deutlich größer als z.B. in Notebooks.
Bessere Recyclingmöglichkeit
Chance für Business-to-business-Kontakte
vergleichbar zu Industriekatalysatoren
(Edelmetalle)
‒ Permanentmagnete in industriellen Anwendungen
enthalten in der Regel einen höheren Anteil am
wertvollen Dysprosium.
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Analyse
Interviews mit Motorenherstellern
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Studie des Öko-Instituts zu Industrieanwendungen
von NdFeB-Magneten
Untersuchung
Bottom-up-Analyse über Befragung von Unternehmen
mittels Fragebogen (Unterstützung durch LVI/BDSV)
Top-Down-Analyse über Produktionsstatistiken
Erkenntnisse:
Anwender in der Industrie wissen meist wenig über die
technischen Details ihrer Anlagen / Motoren
Synchrone Servomotoren als wichtigste Anwendung
von Permanentmagneten werden nicht in offiziellen
Statistiken (z. B. Eurostat) erfasst.
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Servo-
motoren
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Synchrone Servomotoren
Produktion
Produktion in der EU: 1,5 – 2
Millionen, davon 50% in
Deutschland
ca. 50 % der Motoren aus D
werden exportiert (als Motoren
oder in Maschinen/Anlagen)
Magnete
Typisches Magnetgewicht pro Motor: 0,05 – 0,2 kg
Magnet
Magnetgewicht kann in Motoren für Industrie-
anwendungen aber auch mehrere kg betragen.
Quelle: SEW, Wikimedia Commons,
Lizenz: CC-BY-SA-3.0, www.creative-commons.org
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Servo-
motoren
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Synchrone Servomotoren: Entwicklung
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1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
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Jahr
Produktion synchroner Servomotoren in Deutschland
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Stock
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Entwicklung des Stocks an NdFeB-Magneten
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1400
1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
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[t]
Jahr
Stock an NdFeB-Permanentmagneten in der Industrie in Deutschland
davon ca. 20% in Baden-Württemberg
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IE-Klassen
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Treiber Energieeffizienzstandards EU
Die Verschärfung der Energieeffizienzstandards für Elektro-
motoren in der EU stärkt die Tendenz zu energiesparenden
Servomotoren mit NdFeB-Magneten.
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80
85
90
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100
0 1 10 100 1000
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%]
Motorenleistung [kW]
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Mengen-
potenziale
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Potenziell verfügbare Mengen pro Jahr
an NdFeB-Magneten
Ausgemusterte Motoren bzw. Maschinen / Anlagen
werden heute vielfach ins Ausland weiterverkauft.
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20
40
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80
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2010 2015 2020 2025 2030
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Ja
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Jahr
Potenziell verfügbare Magnetmengen (aus ausgemusterten Motoren in Deutschland)
Aber:
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Alternativen
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Ausweichstrategien
• SmCo-Magnete statt NdFeB-Magnete
• Reduktion des SE-Gehalts der Magnete, v. a. Dy-Gehalt
• Andere Motorentypen ohne SE, z. B. Reluktanzmotoren
• Wiederverwendung gebrauchter Rotoren
Hochpreisphase für SE 2010/11 war zu kurz, um langfristige
Änderungen zu bewirken!
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Recyling
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Heutige Situation des Recyclings I
● Motoren sind sehr beständig und können langfristig genutzt
werden (~ 15 Jahre).
● Rotoren mit Magneten sind kaum reparaturanfällig.
● Allerdings fallen auch heute schon Motoren mit NdFeB-
Magneten für die Kreislaufwirtschaft an (frühe Modelle
sowie Motoren mit unterdurchschnittlicher Lebensdauer)
● Es gibt Hinweise, dass erste Recycler und
Motorenhersteller NdFeB-Magnete aus ausgemusterten
Motoren separieren und lagern, bis Recyclinglösungen auf
wirtschaftlicher Ebene umgesetzt sind.
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Recyling
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Heutige Situation des Recyclings II
● Langfristig werden Motoren
vielfach als Teil von in
Deutschland ausgemusterten
Anlagen ins Ausland verkauft
(Osteuropa, Zentralasien,
Indien, China, …).
● Was mit den Magneten
langfristig passiert, ist bei den
Industrieanwendern bzw. den
Motorenherstellern wenig
bekannt.
● Vermutlich landen die SE bei den Metallrecyclern im
Ausland schlussendlich im Stahlrecycling oder im
Restmüll.
Elektromotorenrecycling in Nanjing, China
Quelle: Stougard, Wikimedia Commons,
Lizenz: CC-BY-SA-3.0, www.creative-commons.org
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Kreislauf-
wirtschaft
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
Kreislaufwirtschaft
● Dy-Gehalt macht Magnete aus Industriemotoren aus
wirtschaftlicher Sicht interessant.
● Gesamtmengen an zurzeit verfügbaren Magneten aus
Industriemotoren werden mittelfristig interessant.
● Aktuelle Forschungen zeigen, dass Recycling der Seltenen
Erden aus gebrauchten Magneten möglich ist.
Zur Erschließung der SE-Sekundärpotenziale aus
Magneten der Industrie (und anderen Anwendungen) ist
der Aufbau einer europaweiten Recycling-Infrastruktur
für Permanentmagnete zwingend notwendig!
Wichtig: Einfache Kennzeichnung der Magnete in
Motoren erforderlich, z. B. „NdFeB“, „SmCo“.
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Dr. Matthias Buchert
Bereich Infrastruktur & Unternehmen
Öko-Institut e.V.
Büro Darmstadt
Rheinstraße 95
64295 Darmstadt
Telefon: +49 6151 8191 147
E-Mail: [email protected]
Matthias Buchert│Stuttgart│13. November 2013
