Elektromotor ohne Kupfer: KIST entwickelt leichten Prototypen

Kupfer zählt zu den wichtigsten Werkstoffen in Elektromotoren. Doch was wäre, wenn sich ein Elektromotor ohne Kupfer bauen ließe? Das wäre ein revolutionärer Fortschritt – und dieses Szenario ist gerade der Realität einen großen Schritt näher gekommen.

Forschende des KIST (Korea Institute of Science and Technology) haben einen Prototypen eines Elektromotors ohne Kupfer entwickelt. Statt metallischer Spulen nutzt er eine Verkabelung aus Kohlenstoffnanoröhren.

Diese Technologie könnte entscheidende Bauteile wie Elektromotoren deutlich leichter machen und zugleich die Emissionen bei der Herstellung von Motoren für Elektroautos drastisch senken.

Elektromotor ohne Kupfer im Praxistest

Das KIST hat die Machbarkeit bereits mit einem kleinen Modellfahrzeug demonstriert, das mit einem Prototyp dieses Elektromotors ohne Kupfer ausgestattet war. Der Motor erreichte bei 3 Volt 3420 rpm. Das wirkt zunächst wenig, insbesondere im Vergleich zu den 18 120 rpm eines gleichwertigen Elektromotors mit Kupfer.

Im Versuch legte das Modellfahrzeug, versorgt von einer 3-V-Batterie, 10 Meter in 25 s zurück. Das Ergebnis mag bescheiden erscheinen, entspricht jedoch dem Ziel des Projekts: Es soll zeigen, dass eine funktionierende und leichtere Alternative zu Kupfer existiert.

Geringes Gewicht als entscheidender Vorteil

Der Gewichtsunterschied gehört zu den größten Stärken. Drähte aus Nanoröhren besitzen eine Dichte von rund 1,7 g/cm³, während Kupfer bei 8,9 g/cm³ liegt. Ihre absolute elektrische Leitfähigkeit ist zwar niedriger – 7,7 Millionen S/m (Siemens pro Meter) gegenüber etwa 59 Millionen S/m bei Kupfer –, doch die spezifische Geschwindigkeit bezogen auf die Masse liegt in ähnlichen Bereichen. Bei Elektroautos, bei denen jedes Gramm zählt, kann das ausschlaggebend sein.

Warum diese Technologie alles verändern könnte

Neben der Gewichtsersparnis liegt ein weiterer großer Vorzug in der Nachhaltigkeit. Für die Herstellung werden weniger Metalle benötigt, und Nanoröhrenfasern lassen sich nahezu ohne Einbußen ihrer Eigenschaften recyceln. Dadurch könnten die mit der Produktion verbundenen Emissionen sinken.

Dennoch müssen wichtige Hürden überwunden werden. Dazu zählen die Fertigung langer, gleichmäßiger Kabel, der Kontaktwiderstand zwischen den Fasern – Verbindungen zwischen Filamenten verursachen elektrische Verluste und verringern damit die Gesamteffizienz des Systems – sowie die Anpassung an Sicherheits- und Kühlvorgaben. Hinzu kommen die weiterhin hohen Kosten.

Trotzdem ist das Potenzial eindeutig. Sinken die Kosten und bestätigt sich die Zuverlässigkeit, könnte diese Elektromotor-ohne-Kupfer-Technologie weit mehr als ein Laborexperiment sein. Sie hätte das Potenzial, die Elektromobilität mit einer leichteren, effizienteren und nachhaltigeren Lösung grundlegend zu verändern – und müsste nicht auf Automobile beschränkt bleiben.