Din cauza lanțului de aprovizionare și a problemelor de mediu, departamentul de propulsie al Tesla lucrează din greu pentru a elimina magneții cu pământuri rare din motoare și caută soluții alternative.
Tesla nu a inventat încă un material magnetic complet nou, așa că se poate descurca cu tehnologia existentă, cel mai probabil folosind ferită ieftină și ușor de fabricat.
Prin poziționarea cu atenție a magneților de ferită și ajustarea altor aspecte ale designului motorului, mulți indicatori de performanță aipământ rarmotoarele de antrenare pot fi replicate. În acest caz, greutatea motorului crește doar cu aproximativ 30%, ceea ce poate fi o mică diferență față de greutatea totală a mașinii.
4. Noile materiale magnetice trebuie să aibă următoarele trei caracteristici de bază: 1) trebuie să aibă magnetism; 2) Continuați să mențineți magnetismul în prezența altor câmpuri magnetice; 3) Poate rezista la temperaturi ridicate.
Potrivit Tencent Technology News, producătorul de vehicule electrice Tesla a declarat că elementele din pământuri rare nu vor mai fi folosite în motoarele mașinilor sale, ceea ce înseamnă că inginerii Tesla vor trebui să-și dezlănțuie pe deplin creativitatea în găsirea de soluții alternative.
Luna trecută, Elon Musk a lansat „A treia parte a planului general” la evenimentul Tesla Investor Day. Printre acestea, se numără și un mic detaliu care a făcut furori în domeniul fizicii. Colin Campbell, un director executiv în departamentul de propulsie al Tesla, a anunțat că echipa sa îndepărtează magneții cu pământuri rare din motoare din cauza problemelor lanțului de aprovizionare și a impactului negativ semnificativ al producerii de magneți cu pământuri rare.
Pentru a atinge acest obiectiv, Campbell a prezentat două diapozitive care implică trei materiale misterioase etichetate inteligent ca pământuri rare 1, pământuri rare 2 și pământuri rare 3. Primul diapozitiv reprezintă situația actuală a Tesla, în care cantitatea de pământuri rare utilizate de companie în fiecare vehicul. variază de la jumătate de kilogram la 10 grame. Pe al doilea diapozitiv, utilizarea tuturor elementelor pământurilor rare a fost redusă la zero.
Pentru magnetologii care studiază puterea magică generată de mișcarea electronică în anumite materiale, identitatea pământului rar 1 este ușor de recunoscut, care este neodim. Atunci când este adăugat la elemente comune, cum ar fi fierul și borul, acest metal poate ajuta la crearea unui câmp magnetic puternic, mereu activ. Dar puține materiale au această calitate și și mai puține elemente de pământ rare generează câmpuri magnetice care pot muta mașinile Tesla cu o greutate de peste 2000 de kilograme, precum și multe alte lucruri de la roboți industriali la avioane de luptă. Dacă Tesla intenționează să elimine neodimul și alte elemente de pământ rare din motor, ce magnet va folosi în schimb?
Pentru fizicieni, un lucru este cert: Tesla nu a inventat un tip complet nou de material magnetic. Andy Blackburn, vicepreședinte executiv pentru strategie la NIron Magnets, a declarat: „În peste 100 de ani, este posibil să avem doar câteva oportunități de a achiziționa noi magneți de afaceri.” NIron Magnets este unul dintre puținele startup-uri care încearcă să profite de următoarea oportunitate.
Blackburn și alții cred că este mai probabil ca Tesla să fi decis să se descurce cu un magnet mult mai puțin puternic. Dintre multe posibilități, cel mai evident candidat este ferita: o ceramică compusă din fier și oxigen, amestecată cu o cantitate mică de metal precum stronțiul. Este atât ieftin, cât și ușor de fabricat, iar din anii 1950, ușile frigiderelor din întreaga lume sunt fabricate în acest fel.
Dar în ceea ce privește volumul, magnetismul feritei este doar o zecime din cel al magneților de neodim, ceea ce ridică noi întrebări. CEO-ul Tesla, Elon Musk, a fost întotdeauna cunoscut pentru că este intransigent, dar dacă Tesla vrea să treacă la ferită, se pare că trebuie făcute unele concesii.
Este ușor de crezut că bateriile sunt puterea vehiculelor electrice, dar, în realitate, conducerea electromagnetică este cea care conduce vehiculele electrice. Nu este o coincidență că atât Compania Tesla, cât și unitatea magnetică „Tesla” poartă numele aceleiași persoane. Când electronii curg prin bobinele unui motor, ei generează un câmp electromagnetic care antrenează forța magnetică opusă, determinând rotirea arborelui motorului împreună cu roțile.
Pentru roțile din spate ale mașinilor Tesla, aceste forțe sunt furnizate de motoare cu magneți permanenți, un material ciudat cu un câmp magnetic stabil și fără intrare de curent, datorită rotirii inteligente a electronilor în jurul atomilor. Tesla a început să adauge acești magneți la mașini abia în urmă cu cinci ani, pentru a extinde raza de acțiune și a crește cuplul fără a actualiza bateria. Înainte de aceasta, compania folosea motoare cu inducție fabricate în jurul electromagneților, care generează magnetism prin consumul de energie electrică. Acele modele echipate cu motoare frontale folosesc încă acest mod.
Mișcarea lui Tesla de a abandona pământurile rare și magneții pare puțin ciudată. Companiile de automobile sunt adesea obsedate de eficiență, mai ales în cazul vehiculelor electrice, unde încă încearcă să-i convingă pe șoferi să-și depășească teama de autonomie. Dar, pe măsură ce producătorii de automobile încep să extindă scara de producție a vehiculelor electrice, multe proiecte care anterior erau considerate prea ineficiente reapar la suprafață.
Acest lucru i-a determinat pe producătorii de mașini, inclusiv Tesla, să producă mai multe mașini folosind baterii cu fosfat de fier litiu (LFP). În comparație cu bateriile care conțin elemente precum cobalt și nichel, aceste modele au adesea o autonomie mai scurtă. Aceasta este o tehnologie mai veche, cu greutate mai mare și capacitate de stocare mai mică. În prezent, Modelul 3 alimentat cu putere de viteză redusă are o autonomie de 272 mile (aproximativ 438 de kilometri), în timp ce telecomanda Model S echipată cu baterii mai avansate poate ajunge la 400 mile (640 de kilometri). Cu toate acestea, utilizarea bateriei cu litiu fier fosfat poate fi o alegere de afaceri mai sensibilă, deoarece evită utilizarea de materiale mai scumpe și chiar riscante din punct de vedere politic.
Cu toate acestea, este puțin probabil ca Tesla să înlocuiască pur și simplu magneții cu ceva mai rău, cum ar fi ferita, fără a face alte modificări. Fizicianul de la Universitatea din Uppsala, Alaina Vishna, a spus: „Veți purta un magnet uriaș în mașină. Din fericire, motoarele electrice sunt mașini destul de complexe cu multe alte componente care pot fi teoretic rearanjate pentru a reduce impactul utilizării magneților mai slabi.
În modelele computerizate, compania de materiale Proterial a stabilit recent că mulți indicatori de performanță ai motoarelor cu pământuri rare pot fi replicați prin poziționarea cu atenție a magneților de ferită și ajustarea altor aspecte ale designului motorului. În acest caz, greutatea motorului crește doar cu aproximativ 30%, ceea ce poate fi o mică diferență față de greutatea totală a mașinii.
În ciuda acestor bătăi de cap, companiile auto au încă multe motive să abandoneze elementele pământurilor rare, cu condiția să poată face acest lucru. Valoarea întregii piețe a pământurilor rare este similară cu cea a pieței de ouă din Statele Unite și, teoretic, elementele pământurilor rare pot fi extrase, prelucrate și transformate în magneți în întreaga lume, dar, în realitate, aceste procese prezintă multe provocări.
Analistul de minerale și bloggerul popular de observare a pământurilor rare Thomas Krumer a spus: „Aceasta este o industrie de 10 miliarde de dolari, dar valoarea produselor create în fiecare an variază de la 2 trilioane la 3 trilioane de dolari, ceea ce este o pârghie uriașă. Același lucru este valabil și pentru mașini. Chiar dacă conțin doar câteva kilograme din această substanță, îndepărtarea lor înseamnă că mașinile nu mai pot circula decât dacă ești dispus să reproiectezi întregul motor.
Statele Unite și Europa încearcă să diversifice acest lanț de aprovizionare. Minele de pământuri rare din California, care au fost închise la începutul secolului al XXI-lea, s-au redeschis recent și furnizează în prezent 15% din resursele de pământuri rare ale lumii. În Statele Unite, agențiile guvernamentale (în special Departamentul Apărării) trebuie să furnizeze magneți puternici pentru echipamente precum avioane și sateliți și sunt entuziasmați să investească în lanțurile de aprovizionare la nivel intern și în regiuni precum Japonia și Europa. Dar având în vedere costul, tehnologia necesară și problemele de mediu, acesta este un proces lent care poate dura câțiva ani sau chiar decenii.
Ora postării: 11-mai-2023