W skrócie:
- YASA pracuje nad silnikiem elektrycznym, który może zmienić globalną motoryzację
- Brytyjska firma należąca do Mercedes Benz Group chce zbudować jednostkę, która nie potrzebuje metali ziem rzadkich
- Zastosowana technologia oparta na osiowym strumieniu magnetycznym pozwala uzyskać bardzo wysoką gęstość mocy przy jednoczesnym ograniczeniu masy i wymiarów
- Gdyby prace zakończyły się sukcesem, wówczas zależność od Chin na pewno by nie zniknęła, ale zostałaby mocno zredukowana
- Państwo Środka odpowiadało w 2024 r. za ok. 60 proc. światowego wydobycia metali ziem rzadkich wykorzystywanych w magnesach wykorzystywanych m.in. właśnie w silnikach elektrycznych
YASA wywróci stolik?
Brytyjska firma YASA (należąca do Mercedes‑Benz Group) próbuje zrobić coś kosmicznego – zbudować silnik elektryczny o wysokiej gęstości mocy, który nie potrzebuje metali ziem rzadkich. Jeśli projekt zakończy się sukcesem, to może być jedna z najważniejszych technologicznych zmian w historii elektromobilności. I nie chodzi tu wyłącznie o parametry techniczne, lecz o geopolitykę, bezpieczeństwo surowcowe i przyszłość całej branży.
YASA od lat specjalizuje się w konstrukcjach o osiowym strumieniu magnetycznym. To technologia, która pozwala uzyskać bardzo wysoką gęstość mocy przy jednoczesnym ograniczeniu masy i wymiarów. Silnik bardziej przypomina płaski dysk niż klasyczną cylindryczną jednostkę. W październiku zeszłego roku firma pokazała prototyp o masie zaledwie 12,7 kg, który osiągnął krótkotrwałą moc 750 kW, co odpowiada gęstości mocy na poziomie 59 kW/kg. Producent określił ten wynik jako „nieoficjalny rekord świata”.
Dwie technologie
Jednak Project Resilience, wspierany przez brytyjski program DRIVE35, idzie znacznie dalej. YASA rozwija dwie równoległe technologie: jedną pozbawioną ciężkich metali ziem rzadkich, drugą – całkowicie wolną od jakichkolwiek metali ziem rzadkich. Jak podkreśla Tom Hillman, szef działu symulacji silników w YASA: „Przemysł motoryzacyjny musi przygotować się na przyszłość, w której dostępność, wpływ na środowisko i bezpieczeństwo dostaw będą równie ważne jak osiągi” – czytamy w komunikacie firmy.
To nie jest próba stworzenia jednego uniwersalnego rozwiązania. Hillman dodaje, że: „różne zastosowania wymagają różnych kompromisów między osiągami, sprawnością, kosztami i wolumenem produkcji, dlatego rozwijamy dwie uzupełniające się technologie.”
Dlaczego metale ziem rzadkich są problemem?
Silniki elektryczne o wysokiej gęstości mocy korzystają dziś z magnesów neodymowo‑żelazowo‑borowych (NdFeB). Aby zachowały właściwości w wysokich temperaturach, dodaje się do nich ciężkie metale ziem rzadkich – przede wszystkim dysproz i terb. To pierwiastki, których wydobycie i przetwarzanie jest trudne, kosztowne i obciążające środowisko.
Jeszcze większym problemem jest koncentracja łańcuchów dostaw. Według danych Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA) – Chiny odpowiadały w 2024 r. za ok. 60 proc. światowego wydobycia metali ziem rzadkich wykorzystywanych w magnesach. Na etapie rafinacji ich udział wynosił już 91 proc, zaś w produkcji spiekanych magnesów trwałych – aż 94 proc. IEA prognozuje, że do 2030 r. popyt na neodym, prazeodym, dysproz i terb wzrośnie o kolejną jedną trzecią. Od 2015 r. zapotrzebowanie na tę grupę surowców już się podwoiło.
W kwietniu 2025 r. pisaliśmy na Elektromobilni.pl, że Chiny wprowadziły kontrolę eksportową siedmiu ciężkich metali ziem rzadkich oraz części magnesów. Dostawy do Europy i USA gwałtownie spadły, a producenci samochodów zaczęli mieć problemy z utrzymaniem produkcji. Reuters informował wówczas, że niektóre fabryki ograniczały pracę lub czasowo ją wstrzymywały.
Dodatkowo IEA ocenia, że pełne wdrożenie chińskich ograniczeń mogłoby zagrozić produkcji poza Chinami o wartości 6,5 bln dolarów rocznie, z czego ponad 3 bln dolarów przypada na motoryzację.
Skąd biorą się metale ziem rzadkich?
Choć nazwa sugeruje ich rzadkość, to metale ziem rzadkich występują w skorupie ziemskiej stosunkowo często. Problemem jest ich rozproszenie i trudność w wydobyciu. Najważniejsze źródła to oczywiście Chiny – dominują zarówno w wydobyciu, jak i rafinacji. Koleiny gracz to USA – kopalnia Mountain Pass, choć większość surowca i tak trafia do Chin na dalsze etapy przetwarzania. Dalej jest Australia – rosnący producent, ale nadal zależny od chińskiej rafinacji. Potem kolejno: Malezja, Wietnam, Birma – mniejsze, ale równie istotne źródła.
I jak zwracają uwagę eksperci, największym wyzwaniem nie jest samo wydobycie, lecz separacja i rafinacja – procesy chemiczne wymagające dużych nakładów energii i generujące odpady. To właśnie te etapy są dziś niemal całkowicie kontrolowane przez Chiny.
Dlaczego YASA może zmienić rynek?
W świetle powyższego, zamiast próbować odbudować zachodni łańcuch dostaw metali ziem rzadkich, YASA proponuje inne podejście, tj. zastąpić materiały, które tworzą zależność. Portal Rare Earth Exchanges komentuje to wprost: „nie chodzi o odbudowę łańcucha dostaw, lecz o zaprojektowanie technologii, która go nie potrzebuje.”
Jeśli uda się stworzyć silnik o wysokiej gęstości mocy bez metali ziem rzadkich, nie oznacza to końca magnesów NdFeB. Jednak nawet częściowa substytucja – w samochodach, robotyce, przemyśle – może znacząco zmniejszyć zapotrzebowanie na chińskie magnesy – oceniają eksperci Rare Earth Exchanges.
Modułowa architektura – klucz do skalowania
Obie technologie YASA mają korzystać ze wspólnego stojana typu YASA (Yokeless And Segmented Armature). To konstrukcja pozbawiona klasycznego jarzma, która pozwala ograniczyć masę żelaza nawet o 80 proc. W praktyce oznacza to możliwość stworzenia modułowej rodziny silników, w której różne rotory – z magnesami lub bez – można dobierać do konkretnych zastosowań – czytamy w komunikacie. Jak podkreśla Advanced Propulsion Centre UK: „To inwestycja w zdolność Wielkiej Brytanii do projektowania i produkcji technologii, które zdefiniują pojazdy przyszłości.”
Oskar Włostowski
Fot. Mercedes-Benz
