Ze względu na problemy z łańcuchem dostaw i środowiskowe dział napędowy Tesli ciężko pracuje nad usunięciem magnesów ziem rzadkich z silników i szuka alternatywnych rozwiązań.
Tesla nie wymyśliła jeszcze zupełnie nowego materiału magnesu, więc może być zadowolony z istniejącej technologii, najprawdopodobniej używając taniego i łatwego produkowanego ferrytu.
Przez ostrożne ustawienie magnesów ferrytowych i regulując inne aspekty projektowania silnika, wiele wskaźników wydajnościZiemia rzadkaSilniki napędowe można powtórzyć. W tym przypadku waga silnika wzrasta tylko o około 30%, co może być niewielką różnicą w porównaniu z ogólną masą samochodu.
4. Nowe materiały magnetyczne muszą mieć następujące trzy podstawowe cechy: 1) Muszą mieć magnetyzm; 2) kontynuować utrzymanie magnetyzmu w obecności innych pól magnetycznych; 3) może wytrzymać wysokie temperatury.
Według Tencent Technology News producent pojazdów elektrycznych Tesla stwierdził, że elementy rzadkich ziem rzadkich nie będą już używane w silnikach samochodów, co oznacza, że inżynierowie Tesli będą musieli w pełni uwolnić swoją kreatywność w znalezieniu alternatywnych rozwiązań.
W zeszłym miesiącu Elon Musk wydał „trzecią część planu głównego” na imprezie Dnia Inwestycji Tesli. Wśród nich istnieje niewielki szczegół, który spowodował uczucie w dziedzinie fizyki. Colin Campbell, wyższy dyrektor wykonawczy w dziale napędowym Tesli, ogłosił, że jego zespół usuwa magnesy ziem rzadkich z silników z powodu problemów z łańcuchem dostaw i znaczącym negatywnym wpływem wytwarzania magnesów ziem rzadkich.
Aby osiągnąć ten cel, Campbell przedstawił dwa slajdy obejmujące trzy tajemnicze materiały sprytnie oznaczone jako Rare Earth 1, Rare Earth 2 i Rare Earth 3. Pierwszy slajd reprezentuje obecną sytuację Tesli, w której ilość rzadkich ziemi używanych przez firmę w każdym pojeździe wynosi od pół kilograma do 10 gramów. Na drugim slajdzie użycie wszystkich elementów ziem rzadkich zostało zmniejszone do zera.
Dla magnetologów, którzy badają magiczną moc generowaną przez ruch elektroniczny w niektórych materiałach, tożsamość Ziemi Rare Earth 1 jest łatwo rozpoznawalna, czyli neodymu. Po dodaniu do wspólnych elementów, takich jak żelazo i bor, ten metal może pomóc w stworzeniu silnego, zawsze na polu magnetycznym. Ale niewiele materiałów ma taką jakość, a nawet mniej elementów rzadkich ziem rzadkich wytwarza pola magnetyczne, które mogą przenosić samochody Tesla o wadze ponad 2000 kilogramów, a także wiele innych rzeczy, od robotów przemysłowych po myśliwce. Jeśli Tesla planuje usunąć neodym i inne pierwiastki ziem rzadkich z silnika, jakiego magnesu będzie zamiast tego użyć?
Dla fizyków jedno jest pewne: Tesla nie wymyśliła zupełnie nowego rodzaju materiału magnetycznego. Andy Blackburn, wiceprezes ds. Strategii w Niron Magnets, powiedział: „Za ponad 100 lat możemy mieć tylko kilka okazji do zdobycia nowych magnesów biznesowych”. Niron Magnets to jeden z niewielu startupów próbujących skorzystać z następnej okazji.
Blackburn i inni uważają, że bardziej prawdopodobne jest, że Tesla postanowiła zadowolić się znacznie mniej mocnym magnesem. Wśród wielu możliwości najbardziej oczywistym kandydatem jest ferryt: ceramika złożona z żelaza i tlenu, zmieszana z niewielką ilością metalu, takiego jak stront. Jest zarówno tani, jak i łatwy do produkcji, a od lat 50. drzwi lodówki na całym świecie zostały wyprodukowane w ten sposób.
Jednak pod względem objętości magnetyzm ferrytu jest tylko jedną dziesiątą magnesy neodymu, co rodzi nowe pytania. Elon Musk, dyrektor generalny Tesli, zawsze był znany z tego, że jest bezkompromisowy, ale jeśli Tesla ma przenieść się na ferryt, wydaje się, że należy dokonać pewnych ustępstw.
Łatwo uwierzyć, że akumulatory są mocą pojazdów elektrycznych, ale w rzeczywistości to elektromagnetyczna jazda napędza pojazdy elektryczne. To nie przypadek, że zarówno Tesla Company, jak i jednostka magnetyczna „Tesla” są nazwane na cześć tej samej osoby. Kiedy elektrony przepływają przez cewki w silniku, generują pole elektromagnetyczne, które napędza przeciwną siłę magnetyczną, powodując obrót wałka silnika wraz z kołami.
W przypadku tylnych kół samochodów Tesli siły te są dostarczane przez silniki z magnesami stałymi, dziwny materiał ze stabilnym polem magnetycznym i bez prądu, dzięki sprytnemu spinowi elektronów wokół atomów. Tesla zaczęła dodawać te magnesy do samochodów około pięć lat temu, aby zwiększyć zasięg i zwiększyć moment obrotowy bez zaktualizowania baterii. Wcześniej firma stosowała silniki indukcyjne wytwarzane wokół elektromagnetów, które generują magnetyzm poprzez zużycie energii elektrycznej. Te modele wyposażone w silniki przednie nadal korzystają z tego trybu.
Poruszanie Tesli porzucające ziemskie i magnesy wydaje się nieco dziwne. Firmy samochodowe często mają obsesję na punkcie wydajności, szczególnie w przypadku pojazdów elektrycznych, gdzie wciąż próbują przekonać kierowców do przezwyciężenia strachu przed zasięgiem. Ale gdy producenci samochodów zaczynają rozszerzać skalę produkcyjną pojazdów elektrycznych, wiele projektów, które wcześniej uznano za zbyt nieefektywne, wznosi się.
Skłoniło to producentów samochodów, w tym TESLA, do produkcji większej liczby samochodów przy użyciu akumulatorów fosforanu żelaza litowego (LFP). W porównaniu z akumulatorami zawierającymi elementy, takie jak kobalt i nikiel, modele te często mają krótszy zasięg. Jest to starsza technologia o większej wagi i niższej pojemności przechowywania. Obecnie Model 3 zasilany mocą o niskiej prędkości ma zasięg 272 mil (około 438 kilometrów), podczas gdy zdalny model S wyposażony w bardziej zaawansowane baterie może osiągnąć 400 mil (640 kilometrów). Jednak stosowanie akumulatora fosforanowego litowego żelaza może być bardziej rozsądnym wyborem biznesowym, ponieważ pozwala uniknąć użycia droższych, a nawet politycznie ryzykownych materiałów.
Jednak mało prawdopodobne jest, aby Tesla po prostu zastąpić magnesy na coś gorszego, takiego jak ferryt, bez wprowadzania innych zmian. Fizyk University of Uppsala, Alaina Vishna, powiedziała: „Będziesz nosił ogromny magnes w swoim samochodzie. Na szczęście silniki elektryczne są dość złożonymi maszynami z wieloma innymi komponentami, które teoretycznie można zmienić, aby zmniejszyć wpływ stosowania słabszych magnesów.
W modelach komputerowych materialna firma proterialna niedawno ustaliła, że wiele wskaźników wydajności silników napędowych Rare Earth można replikować poprzez staranne ustawienie magnesów ferrytowych i regulując inne aspekty projektowania silnika. W tym przypadku waga silnika wzrasta tylko o około 30%, co może być niewielką różnicą w porównaniu z ogólną masą samochodu.
Pomimo tych bólu głowy firmy samochodowe nadal mają wiele powodów, aby porzucić elementy ziem rzadkich, pod warunkiem, że mogą to zrobić. Wartość całego rynku ziem rzadkich jest podobna do wartości rynku jaj w Stanach Zjednoczonych, a teoretycznie elementy ziem rzadkich można wydobywać, przetwarzać i przekształcać w magnesy na całym świecie, ale w rzeczywistości procesy te stanowią wiele wyzwań.
Analityk minerałów i popularny bloger obserwacyjny Rare Earth, Thomas Krumer, powiedział: „To przemysł o wartości 10 miliardów dolarów, ale wartość produktów tworzonych każdego roku wynosi od 2 bilionów do 3 bilionów dolarów, co jest ogromną dźwignią. To samo dotyczy samochodów. Nawet jeśli zawierają tylko kilka kilogramów tej substancji, usunięcie ich oznacza, że samochody nie mogą już działać, chyba że chcesz przeprojektować cały silnik
Stany Zjednoczone i Europa próbują zdywersyfikować ten łańcuch dostaw. Kalifornijskie kopalnie ziem rzadkich, które zostały zamknięte na początku XXI wieku, niedawno ponownie otworzyły się i obecnie dostarczały 15% światowych zasobów ziem rzadkich. W Stanach Zjednoczonych agencje rządowe (zwłaszcza Departament Obrony) muszą dostarczać potężne magnesy dla sprzętu, takich jak samoloty i satelity, i entuzjastycznie inwestują w łańcuchy dostaw w kraju i w regionach takich jak Japonia i Europa. Biorąc jednak pod uwagę koszty, wymagane technologie i problemy środowiskowe, jest to powolny proces, który może trwać kilka lat, a nawet dziesięciolecia.
Czas po: 11-2023