Zbog lanca nabavke i ekoloških problema, Teslin odjel za pogonske sklopove naporno radi na uklanjanju magneta retkih zemalja iz motora i traži alternativna rješenja.
Tesla još nije izumio potpuno novi magnetni materijal, pa bi se mogao zadovoljiti postojećom tehnologijom, najvjerovatnije koristeći jeftin i lako proizveden ferit.
Pažljivim pozicioniranjem feritnih magneta i podešavanjem drugih aspekata dizajna motora, mnogi pokazatelji performansiretke zemljepogonski motori se mogu replicirati. U ovom slučaju, težina motora se povećava samo za oko 30%, što može biti mala razlika u odnosu na ukupnu težinu automobila.
4. Novi magnetni materijali moraju imati sljedeće tri osnovne karakteristike: 1) moraju imati magnetizam; 2) Nastavite da održavate magnetizam u prisustvu drugih magnetnih polja; 3) Može izdržati visoke temperature.
Prema Tencent Technology News-u, proizvođač električnih vozila Tesla izjavio je da se elementi retkih zemalja više neće koristiti u motorima njegovih automobila, što znači da će Teslini inženjeri morati u potpunosti da oslobode svoju kreativnost u pronalaženju alternativnih rješenja.
Prošlog mjeseca, Elon Musk je objavio “Treći dio master plana” na događaju Tesla Investor Day. Među njima je i jedan mali detalj koji je izazvao senzaciju u polju fizike. Colin Campbell, viši izvršni direktor u Teslinom odjelu za pogonske sklopove, najavio je da njegov tim uklanja magnete retkih zemalja iz motora zbog problema u lancu opskrbe i značajnog negativnog utjecaja proizvodnje magneta retkih zemalja.
Da bi postigao ovaj cilj, Campbell je predstavio dva slajda koja uključuju tri misteriozna materijala pametno označena kao rijetke zemlje 1, rijetke zemlje 2 i rijetke zemlje 3. Prvi slajd predstavlja Teslinu trenutnu situaciju, gdje je količina retkih zemalja koju kompanija koristi u svakom vozilu kreće se od pola kilograma do 10 grama. Na drugom slajdu, upotreba svih rijetkih zemnih elemenata svedena je na nulu.
Za magnetologe koji proučavaju magičnu snagu koju stvara elektronsko kretanje u određenim materijalima, identitet rijetke zemlje 1 je lako prepoznatljiv, a to je neodimijum. Kada se doda uobičajenim elementima kao što su gvožđe i bor, ovaj metal može pomoći u stvaranju jakog, uvek aktivnog magnetnog polja. Ali malo materijala ima ovaj kvalitet, a još manje rijetkih zemnih elemenata stvara magnetna polja koja mogu pokretati Tesline automobile teške preko 2000 kilograma, kao i mnoge druge stvari od industrijskih robota do borbenih aviona. Ako Tesla planira ukloniti neodimijum i druge elemente rijetkih zemalja iz motora, koji magnet će koristiti umjesto toga?
Za fizičare je jedno sigurno: Tesla nije izmislio potpuno novu vrstu magnetnog materijala. Andy Blackburn, izvršni potpredsjednik za strategiju u NIron Magnets, rekao je: "Za više od 100 godina, možda ćemo imati samo nekoliko prilika za stjecanje novih poslovnih magneta." NIron Magnets je jedan od rijetkih startupa koji pokušava iskoristiti sljedeću priliku.
Blackburn i drugi vjeruju da je vjerovatnije da je Tesla odlučio da se zadovolji sa mnogo manje snažnim magnetom. Među mnogim mogućnostima, najočitiji kandidat je ferit: keramika sastavljena od željeza i kisika, pomiješana s malom količinom metala kao što je stroncij. Ujedno je jeftina i jednostavna za proizvodnju, a od 1950-ih, vrata hladnjaka širom svijeta se proizvode na ovaj način.
Ali u smislu zapremine, magnetizam ferita je samo jedna desetina magneta neodimijuma, što postavlja nova pitanja. Izvršni direktor Tesle Elon Musk oduvijek je bio poznat po tome što je bio beskompromisan, ali ako Tesla želi preći na ferit, čini se da se moraju napraviti neki ustupci.
Lako je vjerovati da su baterije snaga električnih vozila, ali u stvarnosti elektromagnetna vožnja pokreće električna vozila. Nije slučajno da i kompanija Tesla i magnetna jedinica „Tesla“ nose ime po istoj osobi. Kada elektroni prolaze kroz zavojnice u motoru, stvaraju elektromagnetno polje koje pokreće suprotnu magnetnu silu, uzrokujući da se osovina motora rotira zajedno s kotačima.
Za zadnje točkove Tesla automobila ove sile obezbeđuju motori sa trajnim magnetima, čudan materijal sa stabilnim magnetnim poljem i bez ulaza struje, zahvaljujući pametnom okretanju elektrona oko atoma. Tesla je tek prije pet godina počeo dodavati ove magnete u automobile, kako bi proširio domet i povećao obrtni moment bez nadogradnje baterije. Prije toga, kompanija je koristila indukcione motore proizvedene oko elektromagneta, koji generiraju magnetizam trošenjem električne energije. Oni modeli opremljeni prednjim motorima i dalje koriste ovaj način rada.
Teslin potez da napusti retke zemlje i magnete deluje pomalo čudno. Automobilske kompanije su često opsjednute efikasnošću, posebno u slučaju električnih vozila, gdje još uvijek pokušavaju uvjeriti vozače da prevladaju strah od dometa. Ali kako proizvođači automobila počinju širiti opseg proizvodnje električnih vozila, mnogi projekti za koje se ranije smatralo da su previše neefikasni ponovo se pojavljuju.
Ovo je navelo proizvođače automobila, uključujući Teslu, da proizvode više automobila koristeći litijum-gvozdeno-fosfatne (LFP) baterije. U poređenju sa baterijama koje sadrže elemente kao što su kobalt i nikl, ovi modeli često imaju kraći domet. Ovo je starija tehnologija sa većom težinom i manjim kapacitetom skladištenja. Trenutno, Model 3 koji se napaja energijom malih brzina ima domet od 272 milje (otprilike 438 kilometara), dok daljinski model S opremljen naprednijim baterijama može doseći 400 milja (640 kilometara). Međutim, upotreba litijum-željezo-fosfatnih baterija može biti razumniji poslovni izbor, jer izbegava upotrebu skupljih, pa čak i politički rizičnih materijala.
Međutim, malo je vjerovatno da će Tesla jednostavno zamijeniti magnete nečim lošijim, kao što je ferit, bez ikakvih drugih promjena. Fizičarka sa Univerziteta Upsala Alaina Vishna rekla je: „Nosit ćete ogroman magnet u svom automobilu. Na sreću, električni motori su prilično složene mašine sa mnogo drugih komponenti koje se teoretski mogu preurediti kako bi se smanjio uticaj upotrebe slabijih magneta.
U kompjuterskim modelima, kompanija za materijal Proterial je nedavno utvrdila da se mnogi pokazatelji performansi pogonskih motora retkih zemalja mogu replicirati pažljivim pozicioniranjem feritnih magneta i podešavanjem drugih aspekata dizajna motora. U ovom slučaju, težina motora se povećava samo za oko 30%, što može biti mala razlika u odnosu na ukupnu težinu automobila.
Uprkos ovim glavoboljama, automobilske kompanije i dalje imaju mnogo razloga da napuste elemente retkih zemalja, pod uslovom da to mogu. Vrijednost cjelokupnog tržišta rijetkih zemalja je slična onoj na tržištu jaja u Sjedinjenim Državama, te teoretski, rijetki zemljani elementi mogu se kopati, prerađivati i pretvarati u magnete širom svijeta, ali u stvarnosti ovi procesi predstavljaju mnoge izazove.
Analitičar minerala i popularni bloger za promatranje rijetkih zemalja Thomas Krumer rekao je: „Ovo je industrija vrijedna 10 milijardi dolara, ali vrijednost proizvoda stvorenih svake godine kreće se od 2 do 3 biliona dolara, što je ogromna poluga. Isto važi i za automobile. Čak i ako sadrže samo nekoliko kilograma ove tvari, njihovo uklanjanje znači da automobili više ne mogu raditi osim ako niste voljni redizajnirati cijeli motor
Sjedinjene Države i Evropa pokušavaju da diverzifikuju ovaj lanac snabdevanja. Kalifornijski rudnici retkih zemalja, koji su zatvoreni početkom 21. veka, nedavno su ponovo otvoreni i trenutno snabdevaju 15% svetskih resursa retkih zemalja. U Sjedinjenim Državama, vladine agencije (posebno Ministarstvo obrane) trebaju osigurati snažne magnete za opremu kao što su avioni i sateliti, i oduševljeni su ulaganjem u lance opskrbe u zemlji i regijama kao što su Japan i Europa. Ali s obzirom na troškove, potrebnu tehnologiju i ekološka pitanja, ovo je spor proces koji može trajati nekoliko godina ili čak decenija.
Vrijeme objave: Maj-11-2023