Mehrere Werkstoffspezifikationen und der damit verbundene Innovationsbedarf werden dieses Thema unterstützen, z. B. erneuerbare Energien und Effizienz, erneuerbare und wiederverwertbare Werkstoffe, nachhaltige Zusatzstoffe und Katalysatoren, fortschrittliche Oberflächen, Design für Kreislaufwirtschaft. Das Thema sollte mehrere Schlüsselpolitiken der Europäischen Union ansprechen, wie den Aktionsplan für eine Kreislaufwirtschaft, den Aktionsplan zur Vermeidung von Umweltverschmutzung und eine neue Industriestrategie für Europa, auch im Hinblick auf kritische und strategische Rohstoffe für die Energiespeicherung und -umwandlung.

Um die EU-Klimaziele für 2030 im Rahmen des Programms "Fit For 55" zu erreichen, wird Europa immer mehr fortschrittliche Systeme zur Energieumwandlung für Windturbinen und elektrische Antriebsstränge benötigen. Hierfür benötigt die europäische Industrie Hochleistungsmagnete unter Verwendung fortschrittlicher Werkstofflösungen für den neuen Energie-Innovationsmarkt, die angesichts der geostrategischen Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen, einschließlich Seltenerdmetallen, künftig geringere Mengen an Seltenerdmetallen enthalten sollen.

Die Vorschläge sollten mindestens vier der folgenden Aktivitäten betreffen:

• Der Einsatz von Permanentmagneten im Energiesektor (z. B. Windturbinenmotoren für die Stromerzeugung) ist für die Verwirklichung der Ziele des "Green Deal" von großer Bedeutung. Um dies zu erreichen und gleichzeitig die Abhängigkeit Europas von kritischen Rohstoffen zu verringern, sollen die Seltenerdmetalle für Magnete durch kostengünstige und unkritische Materialien ersetzt oder reduziert werden.
• Die Entwicklung neuer seltenerdfreier Dauermagnetwerkstoffe (PMM) als Ersatz für leistungsstarke, aber kritische PMM auf Seltenerdbasis könnte beispielsweise auf neuen Mn-Bi-Legierungen basieren, aber auch andere Materialzusammensetzungen könnten vorgeschlagen werden. Als alternative Strategie könnten magnetische Verbundwerkstoffe entwickelt werden. Seltenerdfreie Magnete für Turbinen mit guten Wirkungsgraden wurden bereits entwickelt und könnten weiter verwendet werden. Die Projekte müssen eine um 50 % verbesserte magnetische Leistung (Energieprodukte über 55 kJ/m³) im Vergleich zu handelsüblichen Ferriten nachweisen.
• Alternativ dazu sollte die Umgestaltung von Seltenerdmagneten wie NdFeB-Magneten fortschrittliche Materialien ermöglichen, bei denen Seltenerdmetalle wie Nd (teilweise) ersetzt werden. Diese dotierten Perowskit-Manganit-Oxid-Nanostrukturen sollten das Potenzial haben, ähnliche oder verbesserte magnetische Eigenschaften wie NdFeB-Magnete zu erzielen.
• Fortschrittliche Materialmodelle und Simulationswerkzeuge, um den Einsatzbereich der derzeitigen kritischen Materialien zu erweitern und den Entwicklungs- und Zertifizierungszyklus neuer Materialien und Prozesse zu verkürzen.
• Lebenszyklusbewertung und techno-ökonomische Bewertung (LCA/TEA) werden die wirtschaftliche Relevanz der neuen fortschrittlichen Werkstoffe für Magnete analysieren. Dabei werden auch Aspekte der Kreislaufwirtschaft und des End-of-Life berücksichtigt. Strategien für das Recycling der neuen fortschrittlichen Werkstoffe werden den gesamten Entwurfsprozess unterstützen.
• Durch eine Skalierung wird die Produktion von fortgeschrittenen Werkstoffen für Magnete, die frei von Seltenerdmetallen sind oder durch Seltenerdmetalle ersetzt werden, auf ein industrielles Niveau angehoben.

Um eine schnelle Entwicklung neuer fortgeschrittener Werkstoffe zu ermöglichen, werden digitale Werkzeuge wie Modellierungs-, Simulations- und Charakterisierungstechniken (einschließlich derer, die von analytischen Infrastrukturen bereitgestellt werden) eingesetzt, die durch fortgeschrittene Methoden, z. B. physikalische Methoden, maschinelles Lernen oder künstliche Intelligenz, unterstützt werden.

Vorschläge, die zu diesem Thema eingereicht werden, sollten einen Geschäftsplan und eine Nutzungsstrategie enthalten, wie in der Einleitung zu diesem Ziel beschrieben.

Die Projekte sollten auf bestehenden Projekten aufbauen oder eine Zusammenarbeit mit diesen anstreben und Synergien mit anderen relevanten europäischen, nationalen oder regionalen Initiativen, Finanzierungsprogrammen und Plattformen entwickeln.

Eine frühzeitige Einbeziehung der SSH-Forschung und der Endnutzer erscheint wesentlich.

Außerdem sollte eine Strategie für die Entwicklung von Fähigkeiten vorgelegt werden.

Gegebenenfalls sollten die Vorschläge Verbindungen zu den Ergebnissen früherer und laufender EU-finanzierter Forschungsprojekte, einschließlich der Projekte des Clusters 5 "Klima, Energie, Mobilität", suchen und diese nutzen.

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• Die europäische Industrie wird von fortschrittlichen Werkstoffen für Magnete profitieren, die entweder frei von Seltenerdmetallen sind oder in erheblichem Umfang einen Ersatzstoff verwenden und den Anteil von Magneten aus Seltenerdmetallen (im Vergleich zum Stand der Technik) verringern. Dies wird die Abhängigkeit und mögliche Versorgungsrisiken verringern und die offene strategische Autonomie und Wettbewerbsfähigkeit Europas stärken.
• Europa verbrauchte im Jahr 2020 16 kt Seltene Erden, die größtenteils für die Herstellung von Dauermagneten (NdFeB) verwendet wurden. Dieser Markt nimmt aufgrund der massiven Elektrifizierung der Energiewirtschaft weiter zu. Wenn es gelingt, bis 2030 eine neue Magnetzusammensetzung zu entwickeln (Nd1Fe12-Phasen, NdFeMo, hochentropische Legierungen), könnten diese Dauermagnete in großem Umfang eingesetzt werden, auch in der Offshore-Windenergie und in der Industrie.
• Die neuen fortschrittlichen Werkstoffe für Hochleistungsmagnete müssen in industriellem Maßstab verfügbar sein und eine verbesserte Energieeffizienz und Leistung aufweisen, während sie gleichzeitig leichter zu recyceln sind und einen längeren und verbesserten Lebenszyklus aufweisen.
• Dies ist insbesondere notwendig, um mit den politischen Ambitionen des Europäischen Green Deal Schritt zu halten und die steigende Nachfrage nach Energiegewinnung und -speicherung mit dem Ziel der Emissionsreduzierung in Einklang zu bringen.

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