A causa de problemes mediambientals i de la cadena de subministrament, el departament de transmissió de Tesla està treballant de valent per eliminar els imants de terres rares dels motors i està buscant solucions alternatives.
Tesla encara no ha inventat un material magnètic completament nou, per la qual cosa potser es conformarà amb la tecnologia existent, probablement utilitzant ferrita barata i fàcil de fabricar.
Posicionant acuradament els imants de ferrita i ajustant altres aspectes del disseny del motor, es poden millorar molts indicadors de rendiment deterres raresels motors d'accionament es poden replicar. En aquest cas, el pes del motor només augmenta al voltant d'un 30%, cosa que pot ser una petita diferència en comparació amb el pes total del cotxe.
4. Els nous materials magnètics han de tenir les tres característiques bàsiques següents: 1) han de tenir magnetisme; 2) Continuar mantenint el magnetisme en presència d'altres camps magnètics; 3) Poder suportar altes temperatures.
Segons Tencent Technology News, el fabricant de vehicles elèctrics Tesla ha declarat que els elements de terres rares ja no s'utilitzaran en els motors dels seus cotxes, cosa que significa que els enginyers de Tesla hauran de donar curs complet a la seva creativitat per trobar solucions alternatives.
El mes passat, Elon Musk va publicar la "Tercera part del pla mestre" a l'esdeveniment del Dia de l'Investor de Tesla. Entre ells, hi ha un petit detall que ha causat sensació en el camp de la física. Colin Campbell, un alt executiu del departament de transmissió de Tesla, va anunciar que el seu equip està eliminant els imants de terres rares dels motors a causa de problemes de la cadena de subministrament i l'impacte negatiu significatiu de la producció d'imants de terres rares.
Per aconseguir aquest objectiu, Campbell va presentar dues diapositives que incloïen tres materials misteriosos etiquetats hàbilment com a terra rara 1, terra rara 2 i terra rara 3. La primera diapositiva representa la situació actual de Tesla, on la quantitat de terres rares utilitzades per l'empresa en cada vehicle oscil·la entre mig quilo i 10 grams. A la segona diapositiva, l'ús de tots els elements de terres rares s'ha reduït a zero.
Per als magnetòlegs que estudien el poder màgic generat pel moviment electrònic en certs materials, la identitat de la terra rara 1 és fàcilment recognoscible, que és el neodimi. Quan s'afegeix a elements comuns com el ferro i el bor, aquest metall pot ajudar a crear un camp magnètic fort i sempre actiu. Però pocs materials tenen aquesta qualitat, i encara menys elements de terres rares generen camps magnètics que poden moure els cotxes Tesla que pesen més de 2000 quilograms, així com moltes altres coses, des de robots industrials fins a avions de combat. Si Tesla té previst eliminar el neodimi i altres elements de terres rares del motor, quin imant utilitzarà en lloc d'això?
Per als físics, una cosa és segura: Tesla no va inventar un tipus de material magnètic completament nou. Andy Blackburn, vicepresident executiu d'estratègia de NIron Magnets, va dir: "D'aquí a més de 100 anys, potser només tindrem unes poques oportunitats per adquirir nous imants comercials". NIron Magnets és una de les poques empreses emergents que intenta aprofitar la propera oportunitat.
Blackburn i altres creuen que és més probable que Tesla hagi decidit conformar-se amb un imant molt menys potent. Entre moltes possibilitats, la candidata més òbvia és la ferrita: una ceràmica composta de ferro i oxigen, barrejada amb una petita quantitat de metall com l'estronci. És barata i fàcil de fabricar, i des dels anys cinquanta, les portes de neveres de tot el món s'han fabricat d'aquesta manera.
Però en termes de volum, el magnetisme de la ferrita és només una dècima part del dels imants de neodimi, cosa que planteja noves preguntes. El CEO de Tesla, Elon Musk, sempre ha estat conegut per ser inflexible, però si Tesla vol canviar a la ferrita, sembla que s'han de fer algunes concessions.
És fàcil creure que les bateries són l'energia dels vehicles elèctrics, però en realitat, és la conducció electromagnètica la que impulsa els vehicles elèctrics. No és casualitat que tant l'empresa Tesla com la unitat magnètica "Tesla" portin el nom de la mateixa persona. Quan els electrons flueixen a través de les bobines d'un motor, generen un camp electromagnètic que impulsa la força magnètica oposada, fent que l'eix del motor giri amb les rodes.
Per a les rodes posteriors dels cotxes Tesla, aquestes forces les proporcionen motors amb imants permanents, un material estrany amb un camp magnètic estable i sense entrada de corrent, gràcies al gir intel·ligent dels electrons al voltant dels àtoms. Tesla va començar a afegir aquests imants als cotxes fa uns cinc anys, per tal d'ampliar l'autonomia i augmentar el parell motor sense actualitzar la bateria. Abans d'això, l'empresa utilitzava motors d'inducció fabricats al voltant d'electroimants, que generen magnetisme consumint electricitat. Els models equipats amb motors davanters encara utilitzen aquest mode.
La decisió de Tesla d'abandonar les terres rares i els imants sembla una mica estranya. Les companyies automobilístiques sovint estan obsessionades amb l'eficiència, sobretot en el cas dels vehicles elèctrics, on encara intenten persuadir els conductors perquè superin la seva por a l'autonomia. Però a mesura que els fabricants d'automòbils comencen a ampliar l'escala de producció de vehicles elèctrics, molts projectes que abans es consideraven massa ineficients estan tornant a sorgir.
Això ha impulsat els fabricants d'automòbils, inclòs Tesla, a produir més cotxes utilitzant bateries de fosfat de liti i ferro (LFP). En comparació amb les bateries que contenen elements com el cobalt i el níquel, aquests models sovint tenen una autonomia més curta. Es tracta d'una tecnologia més antiga amb més pes i menor capacitat d'emmagatzematge. Actualment, el Model 3 alimentat per energia de baixa velocitat té una autonomia de 272 milles (aproximadament 438 quilòmetres), mentre que el Model S remot equipat amb bateries més avançades pot arribar als 400 milles (640 quilòmetres). Tanmateix, l'ús de bateries de fosfat de liti i ferro pot ser una opció empresarial més sensata, ja que evita l'ús de materials més cars i fins i tot políticament arriscats.
Tanmateix, és poc probable que Tesla simplement substitueixi els imants per alguna cosa pitjor, com ara la ferrita, sense fer cap altre canvi. La física de la Universitat d'Uppsala, Alaina Vishna, va dir: "Portaràs un imant enorme al teu cotxe. Afortunadament, els motors elèctrics són màquines força complexes amb molts altres components que teòricament es poden reorganitzar per reduir l'impacte de l'ús d'imants més febles.
En models informàtics, l'empresa de materials Proterial ha determinat recentment que molts indicadors de rendiment dels motors de terres rares es poden replicar posicionant acuradament els imants de ferrita i ajustant altres aspectes del disseny del motor. En aquest cas, el pes del motor només augmenta al voltant d'un 30%, cosa que pot ser una petita diferència en comparació amb el pes total del cotxe.
Malgrat aquests maldecaps, les companyies automobilístiques encara tenen moltes raons per abandonar els elements de terres rares, sempre que puguin fer-ho. El valor de tot el mercat de terres rares és similar al del mercat dels ous als Estats Units, i teòricament, els elements de terres rares es poden extreure, processar i convertir en imants a tot el món, però en realitat, aquests processos presenten molts reptes.
L'analista de minerals i popular blogger d'observació de terres rares, Thomas Krumer, va dir: "Aquesta és una indústria de 10.000 milions de dòlars, però el valor dels productes creats cada any oscil·la entre els 2 i els 3 bilions de dòlars, cosa que representa una gran palanca. El mateix passa amb els cotxes. Fins i tot si només contenen uns quants quilograms d'aquesta substància, eliminar-los significa que els cotxes ja no poden funcionar tret que estiguis disposat a redissenyar tot el motor".
Els Estats Units i Europa intenten diversificar aquesta cadena de subministrament. Les mines de terres rares de Califòrnia, que van tancar a principis del segle XXI, han reobert recentment i actualment subministren el 15% dels recursos de terres rares del món. Als Estats Units, les agències governamentals (especialment el Departament de Defensa) necessiten proporcionar imants potents per a equips com ara avions i satèl·lits, i estan entusiasmades per invertir en cadenes de subministrament a nivell nacional i en regions com el Japó i Europa. Però tenint en compte el cost, la tecnologia requerida i els problemes mediambientals, aquest és un procés lent que pot durar diversos anys o fins i tot dècades.
Data de publicació: 11 de maig de 2023