Zbog problema u lancu snabdijevanja i okoliša, Teslin odjel za pogonske sklopove naporno radi na uklanjanju rijetkih zemnih magneta iz motora i traži alternativna rješenja.
Tesla još nije izumio potpuno novi magnetni materijal, tako da 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 performansi...rijetka zemljaPogonski motori se mogu replicirati. U ovom slučaju, težina motora se povećava samo za oko 30%, što može biti mala razlika u poređenju sa ukupnom težinom automobila.
4. Novi magnetni materijali moraju imati sljedeće tri osnovne karakteristike: 1) moraju imati magnetizam; 2) Moraju održavati magnetizam u prisustvu drugih magnetnih polja; 3) Moraju izdržati visoke temperature.
Prema Tencent Technology Newsu, proizvođač električnih vozila Tesla izjavio je da se rijetki zemni elementi više neće koristiti u motorima njegovih automobila, što znači da će Teslini inženjeri morati u potpunosti osloboditi svoju kreativnost u pronalaženju alternativnih rješenja.
Prošlog mjeseca, Elon Musk je na događaju Tesla Investor Day objavio "Treći dio Master plana". Među njima je i mali detalj koji je izazvao senzaciju u oblasti fizike. Colin Campbell, viši rukovodilac u Teslinom odjelu za pogonske sklopove, najavio je da njegov tim uklanja rijetke zemne magnete iz motora zbog problema u lancu snabdijevanja i značajnog negativnog utjecaja proizvodnje rijetkih zemnih magneta.
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 trenutnu situaciju u Tesli, gdje se količina rijetkih zemalja koje kompanija koristi u svakom vozilu kreće od pola kilograma do 10 grama. Na drugom slajdu, upotreba svih rijetkih zemalja svedena je na nulu.
Za magnetologe koji proučavaju magičnu moć generiranu elektronskim kretanjem u određenim materijalima, identitet rijetkog zemnog elementa 1 je lako prepoznatljiv, a to je neodimij. Kada se doda uobičajenim elementima poput željeza i bora, ovaj metal može pomoći u stvaranju jakog, uvijek aktivnog magnetskog polja. Ali malo materijala ima ovu kvalitetu, a još manje rijetkozemnih elemenata generira magnetska polja koja mogu pokretati Tesla automobile težine preko 2000 kilograma, kao i mnoge druge stvari, od industrijskih robota do borbenih aviona. Ako Tesla planira ukloniti neodimij i druge rijetkozemne elemente iz motora, koji će magnet umjesto toga koristiti?
Za fizičare, jedno je sigurno: Tesla nije izumio potpuno novu vrstu magnetskog materijala. Andy Blackburn, izvršni potpredsjednik za strategiju u NIron Magnetsu, rekao je: „Za više od 100 godina, možda ćemo imati samo nekoliko prilika za sticanje novih poslovnih magneta.“ NIron Magnets je jedan od rijetkih startupova koji pokušavaju iskoristiti sljedeću priliku.
Blackburn i drugi vjeruju da je vjerovatnije da se Tesla odlučio zadovoljiti 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. Jeftin je i jednostavan za proizvodnju, a od 1950-ih, vrata hladnjaka širom svijeta se proizvode na ovaj način.
Ali što se tiče volumena, magnetizam ferita je samo desetina magnetizma neodimijumskih magneta, što postavlja nova pitanja. Izvršni direktor Tesle, Elon Musk, oduvijek je bio poznat po svojoj beskompromisnosti, ali ako Tesla pređe na ferit, čini se da se moraju napraviti neki ustupci.
Lako je povjerovati da su baterije pokretačka snaga električnih vozila, ali u stvarnosti, elektromagnetski pogon pokreće električna vozila. Nije slučajno da su i kompanija Tesla i magnetna jedinica „Tesla“ nazvani po istoj osobi. Kada elektroni teku kroz zavojnice u motoru, oni generiraju elektromagnetsko polje koje pokreće suprotnu magnetsku silu, uzrokujući rotaciju osovine motora zajedno s kotačima.
Za zadnje točkove Tesla automobila, ove sile obezbjeđuju motori sa permanentnim magnetima, neobičnim materijalom sa stabilnim magnetnim poljem i bez ulazne struje, zahvaljujući pametnom rotiranju elektrona oko atoma. Tesla je tek prije otprilike pet godina počela dodavati ove magnete u automobile, kako bi produžila domet i povećala obrtni moment bez nadogradnje baterije. Prije toga, kompanija je koristila indukcione motore proizvedene oko elektromagneta, koji generišu magnetizam trošeći električnu energiju. Modeli opremljeni prednjim motorima i dalje koriste ovaj način rada.
Teslin potez da napusti rijetke zemlje i magnete djeluje pomalo čudno. Automobilske kompanije su često opsjednute efikasnošću, posebno u slučaju električnih vozila, gdje još uvijek pokušavaju uvjeriti vozače da prevaziđu strah od dometa. Ali kako proizvođači automobila počinju širiti obim proizvodnje električnih vozila, mnogi projekti koji su se ranije smatrali previše neefikasnim ponovo se pojavljuju.
Ovo je podstaklo proizvođače automobila, uključujući Teslu, da proizvode više automobila koristeći litijum-željezno-fosfatne (LFP) baterije. U poređenju sa baterijama koje sadrže elemente poput kobalta i nikla, ovi modeli često imaju kraći domet. Ovo je starija tehnologija sa većom težinom i manjim kapacitetom skladištenja. Trenutno, Model 3 pogonjen malom brzinom ima domet od 272 milje (približno 438 kilometara), dok Model S sa daljinskim upravljanjem opremljen naprednijim baterijama može dostići 400 milja (640 kilometara). Međutim, upotreba litijum-željezno-fosfatne baterije može biti razumniji poslovni izbor, jer izbjegava upotrebu skupljih, pa čak i politički rizičnih materijala.
Međutim, malo je vjerovatno da će Tesla jednostavno zamijeniti magnete nečim gorim, poput ferita, bez ikakvih drugih promjena. Fizičarka sa Univerziteta Uppsala, Alaina Vishna, rekla je: „U automobilu ćete nositi ogroman magnet. Srećom, elektromotori su prilično složene mašine s mnogim drugim komponentama koje se teoretski mogu preurediti kako bi se smanjio utjecaj korištenja slabijih magneta.“
U kompjuterskim modelima, kompanija za materijale Proterial je nedavno utvrdila da se mnogi pokazatelji performansi motora od rijetkih 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 poređenju s ukupnom težinom automobila.
Uprkos ovim problemima, automobilske kompanije i dalje imaju mnogo razloga da odustanu od rijetkih zemalja, pod uslovom da to mogu učiniti. Vrijednost cijelog tržišta rijetkih zemalja slična je vrijednosti tržišta jaja u Sjedinjenim Državama, a teoretski, rijetki zemni elementi mogu se iskopavati, prerađivati i pretvarati u magnete širom svijeta, ali u stvarnosti ovi procesi predstavljaju mnoge izazove.
Analitičar minerala i popularni bloger o promatranju rijetkih zemalja Thomas Krumer rekao je: „Ovo je industrija vrijedna 10 milijardi dolara, ali vrijednost proizvoda koji se stvaraju svake godine kreće se od 2 do 3 biliona dolara, što je ogromna poluga. Isto vrijedi i za automobile. Čak i ako sadrže samo nekoliko kilograma ove tvari, njihovo uklanjanje znači da automobili više ne mogu raditi osim ako niste spremni redizajnirati cijeli motor.“
Sjedinjene Američke Države i Evropa pokušavaju diverzificirati ovaj lanac snabdijevanja. Rudnici rijetkih zemalja u Kaliforniji, koji su zatvoreni početkom 21. stoljeća, nedavno su ponovo otvoreni i trenutno snabdijevaju 15% svjetskih resursa rijetkih zemalja. U Sjedinjenim Američkim Državama, vladine agencije (posebno Ministarstvo odbrane) moraju osigurati snažne magnete za opremu poput aviona i satelita, te su entuzijastične u pogledu ulaganja u lance snabdijevanja na domaćem tržištu i u regijama poput Japana i Evrope. Ali uzimajući u obzir troškove, potrebnu tehnologiju i ekološka pitanja, ovo je spor proces koji može trajati nekoliko godina ili čak decenija.
Vrijeme objave: 11. maj 2023.