Hulajnoga elektryczna, dron, rower ze wspomaganiem, szczoteczka soniczna – wszystkie mają w środku mały silnik elektryczny, który po cichu zjada energię z baterii. Europejscy naukowcy pracują nad nowym rodzajem metalu o budowie przypominającej szkło, który może sprawić, że takie silniki będą tracić mniej energii na ciepło. Efekt? Dłuższa jazda i lot bez większego akumulatora – a na końcu możesz sprawdzić, ile wiesz o tym, co naprawdę napędza Twoje urządzenia.
Silników elektrycznych prawie nikt nie zauważa, a są dosłownie wszędzie: w pralce, lodówce, wentylatorze laptopa, windzie w akademiku, pociągu, którym studenci wracają na weekend do domu, i w coraz popularniejszych hulajnogach. Pojedynczo wiele z nich działa już bardzo sprawnie. Problem w tym, że jest ich miliardy, więc nawet drobna poprawa daje w skali kontynentu ogromne oszczędności.
Jak ogromne? Hiszpańska badaczka dr María Teresa Pérez Prado z instytutu IMDEA Materials w Madrycie przyznała, że była zdumiona, gdy poznała dane: według szacunków silniki elektryczne odpowiadały w 2020 roku za ponad 50 proc. całej energii elektrycznej zużywanej w Unii Europejskiej.
„Kiedy odkryłam te liczby, byłam kompletnie zaskoczona” – mówi Pérez Prado. Jak dodaje magazyn Horizon (tekst z 1 września 2026 roku), stało się to dla niej trwałą motywacją do pracy.
Unia już teraz wymusza lepsze silniki przepisami o ekoprojekcie, czyli minimalnymi wymaganiami efektywności energetycznej dla produktów sprzedawanych na jej rynku. Według danych przytoczonych przez Horizon (stan na 1 września 2026 roku) takie regulacje mają do 2030 roku oszczędzać około 106 TWh energii elektrycznej rocznie. To mniej więcej tyle, ile przez rok zużywa cała Holandia, a rachunki za prąd byłyby niższe o około 20 mld euro rocznie.
W lipcu 2026 roku UE przyjęła plan działania na rzecz elektryfikacji, który ma przyspieszyć odchodzenie od paliw kopalnych. Tyle że elektryfikacja to nie tylko produkowanie większej ilości prądu. Chodzi też o to, żeby marnować go jak najmniej.
Zespół koordynowany przez prof. Ralfa Buscha z Uniwersytetu Kraju Saary w Niemczech postawił na coś znacznie odważniejszego niż kolejne drobne ulepszenia. W projekcie AM2SoftMag, finansowanym przez UE i zakończonym w lutym 2026 roku, badacze pracowali nad tzw. szkłem metalicznym.
Zwykły metal, stygnąc, układa atomy w uporządkowane kryształy. Szkło metaliczne zastyga w chaotycznej, nieuporządkowanej strukturze – trochę jak szyba, tylko że to wciąż metal. Ta pozornie niewielka różnica wiele zmienia w pracy silnika.
„W szkle metalicznym nie ma cech mikrostruktury, to zamrożona ciecz bez przeszkód” – tłumaczy Busch.
W każdym silniku pole magnetyczne bez przerwy zmienia kierunek. Klasyczne materiały magnetyczne stawiają tym zmianom opór i część energii zamieniają w ciepło. W szkle metalicznym domeny magnetyczne mogą przesuwać się znacznie swobodniej, więc strat jest mniej.
Wymyślenie stopu było dopiero początkiem. Trzeba było jeszcze zrobić z niego części silnika tak, żeby nie zniszczyć tej szklistej struktury. Tym zajęła się grupa Pérez Prado, która wykorzystała laserowy druk 3D z metalu i bardzo dokładnie kontrolowała stygnięcie każdej mikroskopijnej warstwy.
„Jedynym sposobem na stworzenie tak nieuporządkowanej struktury jest schładzanie ciekłego stopu w tempie około miliona stopni Celsjusza na sekundę” – wyjaśnia badaczka. Wystarczy odrobina za dużo ciepła, a materiał krystalizuje się i traci właściwości, dla których w ogóle go wymyślono.
Według Buscha to pierwszy raz, gdy z takich metali o budowie szkła wykonano elementy silników elektrycznych – ważny krok w stronę wyjścia z laboratorium.
Prof. Matthias Nienhaus z tej samej uczelni, specjalista od napędów elektrycznych, zajmuje się wbudowaniem nowych części w działające silniki. „Jeśli uda nam się sprawić, że będą choćby o jeden procent wydajniejsze, zaoszczędzimy mnóstwo energii” – mówi. Badacze liczą, że w niektórych zastosowaniach możliwa będzie poprawa nawet o 5 proc.
Dla przeciętnego studenta najciekawsze jest to, co dzieje się w urządzeniach na akumulator. Sprawniejszy silnik oznacza, że przy tej samej baterii można pojechać lub polecieć dalej. W praktyce za kilka lat może to dotyczyć m.in.:
„Wiele urządzeń jest dziś zasilanych z baterii. Zwiększenie wydajności silników elektrycznych oznacza, że te urządzenia mogą działać dłużej bez potrzeby stosowania większych baterii” – podkreśla Nienhaus.
Jest też wątek surowcowy. Zespół Buscha opracował stopy bez kobaltu, surowca krytycznego obciążonego ryzykiem dostaw i problemami środowiskowymi. Część przyszłych konstrukcji może też zmniejszyć zależność Europy od magnesów z metali ziem rzadkich, których globalne łańcuchy dostaw zdominowały Chiny.
To wciąż badania podstawowe. Proces druku trzeba dopracować pod produkcję przemysłową, a straty elektryczne w gotowych elementach – dalej ograniczać. Nienhaus podchodzi do tego spokojnie: w badaniach odpowiedź na jedno pytanie zwykle rodzi kolejne. Grupa Pérez Prado dostaje już jednak prośby o nowe materiały od innych zespołów naukowych w Europie.
Silniki elektryczne według szacunków zużywały w 2020 roku ponad połowę prądu w UE, więc każdy procent ich sprawności ma znaczenie. Szkło metaliczne, drukowane w 3D przy ekstremalnie szybkim chłodzeniu, zmniejsza straty energii na ciepło. Jeśli technologia trafi do fabryk, hulajnogi, drony i elektronarzędzia mogą działać dłużej na tych samych bateriach, a Europa – mniej polegać na kobalcie i metalach ziem rzadkich.
Artykuł powstał na podstawie tekstu Anthony’ego Kinga opublikowanego w Horizon, magazynie badań i innowacji UE.
5 pytań · minuta
poleca:
