Λόγω των ζητημάτων της αλυσίδας εφοδιασμού και του περιβάλλοντος, το τμήμα κινητήρα της Tesla εργάζεται σκληρά για να αφαιρέσει τους μαγνήτες σπάνιων γαιών από τους κινητήρες και αναζητά εναλλακτικές λύσεις.
Η Tesla δεν έχει ακόμη εφεύρει ένα εντελώς νέο μαγνητικό υλικό, οπότε μπορεί να κάνει με την υπάρχουσα τεχνολογία, πιθανότατα χρησιμοποιώντας φτηνό και εύκολα κατασκευασμένο φερρίτη.
Με την προσεκτική τοποθέτηση μαγνήτη φερρίτη και την προσαρμογή άλλων πτυχών του σχεδιασμού του κινητήρα, πολλοί δείκτες απόδοσης τουσπάνια γηΟι κινητήρες οδήγησης μπορούν να αναπαραχθούν. Σε αυτή την περίπτωση, το βάρος του κινητήρα αυξάνεται μόνο κατά περίπου 30%, το οποίο μπορεί να είναι μια μικρή διαφορά σε σύγκριση με το συνολικό βάρος του αυτοκινήτου.
4. Τα νέα μαγνητικά υλικά πρέπει να έχουν τα ακόλουθα τρία βασικά χαρακτηριστικά: 1) πρέπει να έχουν μαγνητισμό. 2) συνεχίζουν να διατηρούν τον μαγνητισμό παρουσία άλλων μαγνητικών πεδίων. 3) Μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες.
Σύμφωνα με την Tencent Technology News, ο κατασκευαστής ηλεκτρικών οχημάτων Tesla δήλωσε ότι τα στοιχεία σπάνιων γαιών δεν θα χρησιμοποιούνται πλέον στους κινητήρες αυτοκινήτων της, πράγμα που σημαίνει ότι οι μηχανικοί της Tesla θα πρέπει να απελευθερώσουν πλήρως τη δημιουργικότητά τους στην εξεύρεση εναλλακτικών λύσεων.
Τον περασμένο μήνα, ο Elon Musk κυκλοφόρησε το "τρίτο μέρος του γενικού σχεδίου" στην εκδήλωση Tesla Investor Day. Μεταξύ αυτών, υπάρχει μια μικρή λεπτομέρεια που έχει προκαλέσει μια αίσθηση στον τομέα της φυσικής. Ο Colin Campbell, ανώτερος διευθυντής στο τμήμα κινητήρα της Tesla, ανακοίνωσε ότι η ομάδα του αφαιρεί μαγνήτες σπάνιων γαιών από κινητήρες λόγω προβλημάτων της αλυσίδας εφοδιασμού και του σημαντικού αρνητικού αντίκτυπου της παραγωγής μαγνητών σπάνιων γαιών.
Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, ο Campbell παρουσίασε δύο διαφάνειες που περιλαμβάνουν τρία μυστηριώδη υλικά που επισημαίνονται έξυπνα ως σπάνια γη 1, σπάνια γη 2 και σπάνια γη 3. Στη δεύτερη διαφάνεια, η χρήση όλων των στοιχείων σπάνιων γαιών έχει μειωθεί στο μηδέν.
Για τους μαγνητολόγους που μελετούν τη μαγική ισχύ που παράγεται από την ηλεκτρονική κίνηση σε ορισμένα υλικά, η ταυτότητα της σπάνιας γης 1 είναι εύκολα αναγνωρίσιμη, η οποία είναι νεοδύμιο. Όταν προστίθενται σε κοινά στοιχεία όπως το σίδηρο και το βόριο, αυτό το μέταλλο μπορεί να βοηθήσει στη δημιουργία ενός ισχυρού, πάντα σε μαγνητικό πεδίο. Αλλά λίγα υλικά έχουν αυτή την ποιότητα και ακόμη λιγότερα στοιχεία σπάνιων γαιών παράγουν μαγνητικά πεδία που μπορούν να μετακινήσουν τα αυτοκίνητα Tesla που ζυγίζουν πάνω από 2000 κιλά, καθώς και πολλά άλλα πράγματα από βιομηχανικά ρομπότ έως μαχητικά αεροσκάφη. Εάν ο Tesla σχεδιάζει να αφαιρέσει το νεοδύμιο και άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών από τον κινητήρα, ποιος μαγνήτης θα χρησιμοποιήσει αντ 'αυτού;
Για τους φυσικούς, ένα πράγμα είναι βέβαιο: ο Tesla δεν εφευρέθηκε ένας εντελώς νέος τύπος μαγνητικού υλικού. Ο Andy Blackburn, εκτελεστικός αντιπρόεδρος στρατηγικής στο Niron Magnets, δήλωσε: "Σε πάνω από 100 χρόνια, μπορούμε να έχουμε μόνο μερικές ευκαιρίες να αποκτήσουμε νέους επιχειρηματικούς μαγνήτες". Το Niron Magnets είναι ένας από τους λίγους νεοσύστατες επιχειρήσεις που προσπαθούν να εκμεταλλευτούν την επόμενη ευκαιρία.
Ο Blackburn και άλλοι πιστεύουν ότι είναι πιο πιθανό ότι ο Tesla αποφάσισε να κάνει με έναν πολύ λιγότερο ισχυρό μαγνήτη. Μεταξύ πολλών δυνατοτήτων, ο πιο προφανής υποψήφιος είναι ο φερρίτης: ένα κεραμικό που αποτελείται από σίδηρο και οξυγόνο, αναμεμειγμένο με μια μικρή ποσότητα μετάλλου όπως το στροντίο. Είναι τόσο φθηνό όσο και εύκολο στην κατασκευή, και από τη δεκαετία του 1950, οι πόρτες των ψυγείων σε όλο τον κόσμο έχουν κατασκευαστεί με αυτόν τον τρόπο.
Αλλά από την άποψη του όγκου, ο μαγνητισμός του φερρίτη είναι μόνο το ένα δέκατο των μαγνητών νεοδυμίου, που εγείρει νέες ερωτήσεις. Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Tesla Elon Musk ήταν πάντα γνωστός για την ασυμβίβασή του, αλλά αν ο Tesla πρόκειται να μετατοπιστεί στο Ferrite, φαίνεται ότι πρέπει να γίνουν κάποιες παραχωρήσεις.
Είναι εύκολο να πιστέψουμε ότι οι μπαταρίες είναι η δύναμη των ηλεκτρικών οχημάτων, αλλά στην πραγματικότητα είναι ηλεκτρομαγνητική οδήγηση που οδηγεί τα ηλεκτρικά οχήματα. Δεν είναι τυχαίο ότι τόσο η εταιρεία Tesla όσο και η μαγνητική μονάδα "Tesla" ονομάζονται από το ίδιο πρόσωπο. Όταν τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσα από τα πηνία σε έναν κινητήρα, παράγουν ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που οδηγεί την αντίθετη μαγνητική δύναμη, προκαλώντας την περιστροφή του άξονα του κινητήρα με τους τροχούς.
Για τους πίσω τροχούς των αυτοκινήτων Tesla, αυτές οι δυνάμεις παρέχονται από τους κινητήρες με μόνιμους μαγνήτες, ένα παράξενο υλικό με σταθερό μαγνητικό πεδίο και χωρίς εισροή ρεύματος, χάρη στην έξυπνη περιστροφή των ηλεκτρονίων γύρω από τα άτομα. Η Tesla άρχισε να προσθέτει μόνο αυτούς τους μαγνήτες σε αυτοκίνητα πριν από περίπου πέντε χρόνια, προκειμένου να επεκτείνει το εύρος και να αυξήσει τη ροπή χωρίς αναβάθμιση της μπαταρίας. Πριν από αυτό, η εταιρεία χρησιμοποίησε κινητήρες επαγωγής που κατασκευάστηκαν γύρω από ηλεκτρομαγνήτες, οι οποίοι παράγουν μαγνητισμό καταναλώνοντας ηλεκτρική ενέργεια. Αυτά τα μοντέλα εξοπλισμένα με μπροστινούς κινητήρες εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αυτή τη λειτουργία.
Η κίνηση του Tesla για να εγκαταλείψει τις σπάνιες γη και τους μαγνήτες φαίνεται λίγο περίεργη. Οι εταιρείες αυτοκινήτων είναι συχνά εμμονή με την αποτελεσματικότητα, ειδικά στην περίπτωση των ηλεκτρικών οχημάτων, όπου προσπαθούν ακόμα να πείσουν τους οδηγούς να ξεπεράσουν τον φόβο τους για το εύρος. Όμως, καθώς οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αρχίζουν να επεκτείνουν την κλίμακα παραγωγής των ηλεκτρικών οχημάτων, πολλά έργα που θεωρήθηκαν προηγουμένως υπερβολικά αναποτελεσματικά ανανεώνονται.
Αυτό προκάλεσε τους κατασκευαστές αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένου του Tesla, να παράγουν περισσότερα αυτοκίνητα χρησιμοποιώντας μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP). Σε σύγκριση με τις μπαταρίες που περιέχουν στοιχεία όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο, αυτά τα μοντέλα συχνά έχουν μικρότερο εύρος. Πρόκειται για μια παλαιότερη τεχνολογία με μεγαλύτερο βάρος και χαμηλότερη χωρητικότητα αποθήκευσης. Επί του παρόντος, το μοντέλο 3 που τροφοδοτείται με ισχύ χαμηλής ταχύτητας έχει μια σειρά από 272 μίλια (περίπου 438 χιλιόμετρα), ενώ το απομακρυσμένο μοντέλο S εξοπλισμένο με πιο προηγμένες μπαταρίες μπορεί να φτάσει τα 400 μίλια (640 χιλιόμετρα). Ωστόσο, η χρήση της μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορεί να είναι μια πιο λογική επιχειρηματική επιλογή, επειδή αποφεύγει τη χρήση πιο ακριβών και ακόμη πολιτικά επικίνδυνων υλικών.
Ωστόσο, ο Tesla είναι απίθανο να αντικαταστήσει απλώς τους μαγνήτες με κάτι χειρότερο, όπως το φερρίτη, χωρίς να κάνει άλλες αλλαγές. Το Πανεπιστήμιο της Uppsala Physicist Alaina Vishna είπε: "Θα μεταφέρετε έναν τεράστιο μαγνήτη στο αυτοκίνητό σας. Ευτυχώς, οι ηλεκτρικοί κινητήρες είναι αρκετά περίπλοκες μηχανές με πολλά άλλα εξαρτήματα που μπορούν θεωρητικά να αναδιαμορφωθούν για να μειώσουν την επίδραση της χρήσης ασθενέστερων μαγνήτη.
Στα μοντέλα υπολογιστών, η Material Company Proterial πρόσφατα διαπίστωσε ότι πολλοί δείκτες απόδοσης των κινητήρων σπάνιων γαιών μπορούν να αναπαραχθούν με την προσεκτική τοποθέτηση μαγνήτη φερρίτη και την προσαρμογή άλλων πτυχών του σχεδιασμού του κινητήρα. Σε αυτή την περίπτωση, το βάρος του κινητήρα αυξάνεται μόνο κατά περίπου 30%, το οποίο μπορεί να είναι μια μικρή διαφορά σε σύγκριση με το συνολικό βάρος του αυτοκινήτου.
Παρά τους πονοκεφάλους αυτούς, οι εταιρείες αυτοκινήτων εξακολουθούν να έχουν πολλούς λόγους να εγκαταλείψουν τα στοιχεία σπάνιων γαιών, υπό την προϋπόθεση ότι μπορούν να το κάνουν. Η αξία ολόκληρης της αγοράς σπάνιων γαιών είναι παρόμοια με εκείνη της αγοράς αυγών στις Ηνωμένες Πολιτείες και θεωρητικά, τα στοιχεία σπάνιων γαιών μπορούν να εξορύσσονται, να μεταποιούνται και να μετατρέπονται σε μαγνήτες παγκοσμίως, αλλά στην πραγματικότητα αυτές οι διαδικασίες παρουσιάζουν πολλές προκλήσεις.
Ο αναλυτής ορυκτών και ο δημοφιλής blogger παρατήρησης σπάνιων γαιών Thomas Krumer δήλωσε: "Αυτή είναι μια βιομηχανία 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αλλά η αξία των προϊόντων που δημιουργούνται κάθε χρόνο κυμαίνεται από 2 τρισεκατομμύρια έως 3 τρισεκατομμύρια δολάρια, το οποίο είναι ένα τεράστιο μοχλό. Το ίδιο ισχύει και για τα αυτοκίνητα. Ακόμα κι αν περιέχουν μόνο μερικά κιλά αυτής της ουσίας, η αφαίρεση τους σημαίνει ότι τα αυτοκίνητα δεν μπορούν πλέον να τρέξουν αν δεν είστε πρόθυμοι να επανασχεδιάσετε ολόκληρο τον κινητήρα
Οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Ευρώπη προσπαθούν να διαφοροποιήσουν αυτήν την αλυσίδα εφοδιασμού. Τα ορυχεία σπάνιων γαιών της Καλιφόρνια, τα οποία έκλεισαν στις αρχές του 21ου αιώνα, πρόσφατα άνοιξαν ξανά και παρέχουν σήμερα το 15% των πόρων της σπάνιας γης στον κόσμο. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι κυβερνητικές υπηρεσίες (ειδικά το Υπουργείο Άμυνας) πρέπει να παρέχουν ισχυρούς μαγνήτες για εξοπλισμό όπως αεροπλάνα και δορυφόρους και είναι ενθουσιώδεις για την επένδυση σε αλυσίδες εφοδιασμού στην εγχώρια και σε περιοχές όπως η Ιαπωνία και η Ευρώπη. Αλλά λαμβάνοντας υπόψη το κόστος, την απαιτούμενη τεχνολογία και τα περιβαλλοντικά ζητήματα, αυτή είναι μια αργή διαδικασία που μπορεί να διαρκέσει για αρκετά χρόνια ή και δεκαετίες.
Χρόνος δημοσίευσης: Μάιος-11-2023