A causa de la cadena de subministrament i els problemes mediambientals, el departament de propulsió de Tesla treballa intensament per eliminar els imants de la Terra Rare dels motors i busca solucions alternatives.
Tesla encara no ha inventat un material d’imant completament nou, per la qual cosa pot fer -se amb la tecnologia existent, molt probablement amb ferrita barata i fàcilment fabricat.
Si posiciona acuradament imants de ferrita i ajustant altres aspectes del disseny del motor, molts indicadors de rendiment deterra raraEls motors de la unitat 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 global del cotxe.
4. Els nous materials d’imants 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) pot suportar temperatures altes.
Segons Tencent Technology News, el fabricant de vehicles elèctrics Tesla ha afirmat que els elements de la Terra Rare ja no s’utilitzaran en els seus motors de cotxes, cosa que significa que els enginyers de Tesla hauran de desencadenar la seva creativitat per trobar solucions alternatives.
El mes passat, Elon Musk va llançar la "tercera part del pla director" a l'esdeveniment del Dia de l'Inversor de Tesla. Entre ells, hi ha un petit detall que ha provocat una sensació en el camp de la física. Colin Campbell, un executiu superior del departament de propulsió de Tesla, va anunciar que el seu equip elimina els imants de la Terra Rare dels motors a causa de problemes de la cadena de subministrament i l'impacte negatiu significatiu de la producció d'imants de la terra rara.
Per assolir aquest objectiu, Campbell va presentar dues diapositives amb tres materials misteriosos etiquetats de manera intel·ligent com a terra rara 1, terra rara 2 i terra rara. La primera diapositiva representa la situació actual de Tesla, on la quantitat de terres rares utilitzades per la companyia a cada vehicle oscil·la entre mig quilogram fins a 10 grams. A la segona diapositiva, l’ús de tots els elements de la Terra Rara s’ha reduït a zero.
Per als magnetòlegs que estudien la potència màgica generada pel moviment electrònic en determinats materials, la identitat de la terra rara 1 és fàcilment reconeixible, que és neodimi. Quan s’afegeix a elements comuns com el ferro i el bor, aquest metall pot ajudar a crear un fort, sempre en camp magnètic. Però pocs materials tenen aquesta qualitat i, fins i tot, menys elements de terra rara generen camps magnètics que poden moure els cotxes de Tesla que pesen més de 2000 quilograms, així com moltes altres coses, des de robots industrials fins a avions de caça. Si Tesla té previst eliminar el neodimi i altres elements de la terra rara del motor, quin imant utilitzarà?
Per als físics, una cosa és certa: Tesla no va inventar un tipus completament nou de material magnètic. Andy Blackburn, vicepresident executiu d’estratègia de Niron Magnets, va dir: “En més de 100 anys, només podríem tenir algunes oportunitats d’adquirir nous imants empresarials”. Niron Magnets és una de les poques startups que intenta aprofitar la propera oportunitat.
Blackburn i altres creuen que és més probable que Tesla hagi decidit fer -ho amb un imant molt menys potent. Entre moltes possibilitats, el candidat més evident és la ferrita: una ceràmica composta de ferro i oxigen, barrejat amb una petita quantitat de metall com l’estronci. És tan barat com fàcil de fabricar, i des de la dècada de 1950, les portes de la nevera a tot el món s’han fabricat d’aquesta manera.
Però en termes de volum, el magnetisme de la ferrita és només una desena part del dels imants de neodimi, que planteja noves qüestions. Elon Musk, director general de Tesla, sempre ha estat conegut per no tenir compromís, però si Tesla ha de passar a ferrita, sembla que cal fer algunes concessions.
És fàcil creure que les bateries siguin la potència dels vehicles elèctrics, però, en realitat, és la conducció electromagnètica que condueix vehicles elèctrics. No és casual que tant Tesla Company com la unitat magnètica “Tesla” tinguin el nom de la mateixa persona. Quan els electrons flueixen per les bobines en un motor, generen un camp electromagnètic que condueix la força magnètica oposada, fent que l’eix del motor gira amb les rodes.
Per a les rodes posteriors dels cotxes de Tesla, aquestes forces són proporcionades per motors amb imants permanents, un material estrany amb un camp magnètic estable i sense entrada de corrent, gràcies a la intel·ligent gir dels electrons al voltant dels àtoms. Tesla només va començar a afegir aquests imants als cotxes fa uns cinc anys, per tal d’estendre el rang i augmentar el parell sense actualitzar la bateria. Abans d’això, l’empresa utilitzava motors d’inducció fabricats al voltant d’electromagnets, que generen magnetisme consumint electricitat. Aquests models equipats amb motors frontals continuen utilitzant aquest mode.
El trasllat de Tesla per abandonar les terres rares i els imants sembla una mica estrany. Les empreses de cotxes sovint estan obsessionades amb l’eficiència, sobretot en el cas dels vehicles elèctrics, on encara estan intentant convèncer els conductors perquè superin la por a l’abast. Però, a mesura que els fabricants de vehicles comencen a ampliar l'escala de producció de vehicles elèctrics, molts projectes que abans es consideraven massa ineficients són ressorgint.
Això ha impulsat els fabricants de vehicles, inclòs Tesla, a produir més cotxes amb bateries de fosfat de ferro de liti (LFP). En comparació amb les bateries que contenen elements com el cobalt i el níquel, aquests models sovint tenen un rang més curt. Es tracta d’una tecnologia més antiga amb un pes més gran i una menor capacitat d’emmagatzematge. Actualment, el model 3 alimentat per potència de baixa velocitat té un rang de 272 milles (aproximadament 438 quilòmetres), mentre que el model remot S equipat amb bateries més avançades pot arribar a 400 quilòmetres (640 quilòmetres). Tanmateix, l’ús de la bateria de fosfat de ferro de liti pot ser una elecció empresarial més raonable, perquè evita l’ús de materials més costosos i fins i tot políticament arriscats.
Tot i això, és poc probable que Tesla substitueixi els imants per alguna cosa pitjor, com la ferrita, sense fer cap altre canvi. La física de la Universitat de Uppsala, Alaina Vishna, va dir: "Portareu un gran imant al vostre cotxe. Afortunadament, els motors elèctrics són màquines força complexes amb molts altres components que teòricament es poden reorganitzar per reduir l’impacte d’utilitzar imants més febles.
En models informàtics, la companyia de materials Proteria va determinar recentment que molts indicadors de rendiment dels motors de tracció a la terra rara es poden replicar posicionant detingudament 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 global del cotxe.
Malgrat aquests mals de cap, les empreses de vehicles encara tenen moltes raons per abandonar els elements de la Terra Rare, sempre que ho puguin fer. El valor de tot el mercat de la Terra Rara és similar al del mercat dels ous als Estats Units i, teòricament, els elements de la Terra Rara es poden extreure, processar i convertir en imants a tot el món, però en realitat aquests processos presenten molts reptes.
L’analista mineral i el popular blogger d’observació de la terra rara, Thomas Krumer, va dir: “Es tracta d’una indústria de 10.000 milions de dòlars, però el valor dels productes creats cada any oscil·la entre 2 bilions de dòlars i 3 bilions de dòlars, que és una palanca enorme. El mateix passa amb els cotxes. Fins i tot si només contenen uns quilograms d’aquesta substància, eliminar -los significa que els cotxes ja no poden funcionar a menys que estigueu disposats a redissenyar tot el motor
Els Estats Units i Europa intenten diversificar aquesta cadena de subministrament. Les mines de la Terra Rara de Califòrnia, tancades a principis del segle XXI, han reobert recentment i actualment subministren el 15% dels recursos rars del món. Als Estats Units, les agències governamentals (sobretot el Departament de Defensa) han de proporcionar potents imants per a equips com ara avions i satèl·lits, i estan entusiastes 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, es tracta d’un procés lent que pot durar diversos anys o fins i tot dècades.
Hora del post: 11-2023 de maig