Λόγω της αλυσίδας εφοδιασμού και των περιβαλλοντικών ζητημάτων, το τμήμα μετάδοσης κίνησης 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 υλικό μαγνήτη, επομένως μπορεί να αρκεστεί στην υπάρχουσα τεχνολογία, πιθανότατα χρησιμοποιώντας φθηνό και εύκολα κατασκευασμένο φερρίτη.
Με την προσεκτική τοποθέτηση των μαγνητών φερρίτη και την προσαρμογή άλλων πτυχών του σχεδιασμού του κινητήρα, πολλοί δείκτες απόδοσηςσπάνια γηοι κινητήρες μετάδοσης κίνησης μπορούν να αναπαραχθούν.Σε αυτήν 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 υλικά μαγνήτη πρέπει να έχουν τα ακόλουθα τρία βασικά χαρακτηριστικά: 1) πρέπει να έχουν μαγνητισμό.2) Συνεχίστε να διατηρείτε τον μαγνητισμό παρουσία άλλων μαγνητικών πεδίων.3) Αντέχει σε υψηλές θερμοκρασίες.
Σύμφωνα με την Tencent Technology News, ο κατασκευαστής ηλεκτρικών οχημάτων Tesla δήλωσε ότι στοιχεία σπάνιων γαιών δεν θα χρησιμοποιούνται πλέον στους κινητήρες των αυτοκινήτων της, πράγμα που σημαίνει ότι οι μηχανικοί της Tesla θα πρέπει να απελευθερώσουν πλήρως τη δημιουργικότητά τους στην εύρεση εναλλακτικών λύσεων.
Τον περασμένο μήνα, ο Elon Musk κυκλοφόρησε το «Τρίτο μέρος του Master Plan» στην εκδήλωση της Tesla Investor Day.Ανάμεσά τους, υπάρχει και μια μικρή λεπτομέρεια που έχει προκαλέσει αίσθηση στο χώρο της φυσικής.Ο Colin Campbell, ανώτερο στέλεχος στο τμήμα κινητήρων της Tesla, ανακοίνωσε ότι η ομάδα του αφαιρεί μαγνήτες σπάνιων γαιών από κινητήρες λόγω προβλημάτων στην αλυσίδα εφοδιασμού και του σημαντικού αρνητικού αντίκτυπου της παραγωγής μαγνητών σπάνιων γαιών.
Για να επιτύχει αυτόν τον στόχο, ο Campbell παρουσίασε δύο διαφάνειες που περιελάμβαναν τρία μυστηριώδη υλικά με έξυπνη επισήμανση ως σπάνια γη 1, σπάνια γη 2 και σπάνια γη 3. Η πρώτη διαφάνεια αντιπροσωπεύει την τρέχουσα κατάσταση του Tesla, όπου η ποσότητα των σπάνιων γαιών που χρησιμοποιεί η εταιρεία σε κάθε όχημα κυμαίνεται από μισό κιλό έως 10 γραμμάρια.Στη δεύτερη διαφάνεια, η χρήση όλων των στοιχείων σπάνιων γαιών έχει μειωθεί στο μηδέν.
Για τους μαγνητολόγους που μελετούν τη μαγική δύναμη που δημιουργείται από την ηλεκτρονική κίνηση σε ορισμένα υλικά, η ταυτότητα της σπάνιας γης 1 είναι εύκολα αναγνωρίσιμη, που είναι το νεοδύμιο.Όταν προστίθεται σε κοινά στοιχεία όπως ο σίδηρος και το βόριο, αυτό το μέταλλο μπορεί να βοηθήσει στη δημιουργία ενός ισχυρού, πάντα σε μαγνητικό πεδίο.Όμως λίγα υλικά έχουν αυτή την ποιότητα και ακόμη λιγότερα στοιχεία σπάνιων γαιών δημιουργούν μαγνητικά πεδία που μπορούν να μετακινήσουν αυτοκίνητα Tesla βάρους άνω των 2000 κιλών, καθώς και πολλά άλλα πράγματα, από βιομηχανικά ρομπότ μέχρι μαχητικά αεροσκάφη.Εάν η Tesla σχεδιάζει να αφαιρέσει νεοδύμιο και άλλα στοιχεία σπάνιων γαιών από τον κινητήρα, ποιον μαγνήτη θα χρησιμοποιήσει αντ' αυτού;
Για τους φυσικούς, ένα πράγμα είναι σίγουρο: ο Τέσλα δεν εφηύρε έναν εντελώς νέο τύπο μαγνητικού υλικού.Ο Andy Blackburn, Εκτελεστικός Αντιπρόεδρος Στρατηγικής της NIron Magnets, δήλωσε: «Σε περισσότερα από 100 χρόνια, μπορεί να έχουμε μόνο λίγες ευκαιρίες να αποκτήσουμε νέους επιχειρηματικούς μαγνήτες».Η NIron Magnets είναι μία από τις λίγες νεοφυείς επιχειρήσεις που προσπαθούν να αδράξουν την επόμενη ευκαιρία.
Ο Blackburn και άλλοι πιστεύουν ότι είναι πιο πιθανό η Tesla να έχει αποφασίσει να αρκεστεί σε 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 στρόντιο.Είναι και φθηνό και εύκολο στην κατασκευή, και από τη δεκαετία του 1950, οι πόρτες ψυγείων σε όλο τον κόσμο κατασκευάζονται με αυτόν τον τρόπο.
Αλλά όσον αφορά τον όγκο, ο μαγνητισμός του φερρίτη είναι μόνο το ένα δέκατο των μαγνητών νεοδυμίου, γεγονός που εγείρει νέα ερωτήματα.Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Tesla, Έλον Μασκ, ήταν πάντα γνωστός ότι είναι ασυμβίβαστος, αλλά εάν η Tesla θέλει να στραφεί στον φερρίτη, φαίνεται ότι πρέπει να γίνουν κάποιες παραχωρήσεις.
Είναι εύκολο να πιστέψουμε ότι οι μπαταρίες είναι η δύναμη των ηλεκτρικών οχημάτων, αλλά στην πραγματικότητα, η ηλεκτρομαγνητική οδήγηση είναι αυτή που οδηγεί τα ηλεκτρικά οχήματα.Δεν είναι τυχαίο ότι τόσο η Tesla Company όσο και η μαγνητική μονάδα «Tesla» ονομάζονται από το ίδιο πρόσωπο.Όταν τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσα από τα πηνία σε έναν κινητήρα, δημιουργούν 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 κινητήρες με μόνιμους μαγνήτες, ένα περίεργο υλικό με σταθερό μαγνητικό πεδίο και χωρίς είσοδο ρεύματος, χάρη στο έξυπνο σπιν των ηλεκτρονίων γύρω από τα άτομα.Η Tesla άρχισε να προσθέτει αυτούς τους μαγνήτες στα αυτοκίνητα πριν από περίπου πέντε χρόνια, προκειμένου να επεκτείνει την εμβέλεια και να αυξήσει τη ροπή χωρίς να αναβαθμίσει την μπαταρία.Πριν από αυτό, η εταιρεία χρησιμοποιούσε επαγωγικούς κινητήρες που κατασκευάζονταν γύρω από ηλεκτρομαγνήτες, οι οποίοι παράγουν μαγνητισμό καταναλώνοντας ηλεκτρική ενέργεια.Αυτά τα μοντέλα που είναι εξοπλισμένα με μπροστινούς κινητήρες εξακολουθούν να χρησιμοποιούν αυτήν τη λειτουργία.
Η κίνηση του Tesla να εγκαταλείψει τις σπάνιες γαίες και τους μαγνήτες φαίνεται λίγο περίεργη.Οι εταιρείες αυτοκινήτων έχουν συχνά εμμονή με την αποτελεσματικότητα, ειδικά στην περίπτωση των ηλεκτρικών οχημάτων, όπου εξακολουθούν να προσπαθούν να πείσουν τους οδηγούς να ξεπεράσουν τον φόβο τους για την αυτονομία.Αλλά καθώς οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αρχίζουν να επεκτείνουν την κλίμακα παραγωγής ηλεκτρικών οχημάτων, πολλά έργα που προηγουμένως θεωρούνταν πολύ αναποτελεσματικά επανέρχονται στην επιφάνεια.
Αυτό ώθησε τους κατασκευαστές αυτοκινήτων, συμπεριλαμβανομένης της Tesla, να παράγουν περισσότερα αυτοκίνητα χρησιμοποιώντας μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP).Σε σύγκριση με μπαταρίες που περιέχουν στοιχεία όπως κοβάλτιο και νικέλιο, αυτά τα μοντέλα έχουν συχνά μικρότερη εμβέλεια.Αυτή είναι μια παλαιότερη τεχνολογία με μεγαλύτερο βάρος και μικρότερη χωρητικότητα αποθήκευσης.Προς το παρόν, το Model 3 που τροφοδοτείται από ισχύ χαμηλής ταχύτητας έχει αυτονομία 272 μιλίων (περίπου 438 χιλιόμετρα), ενώ το τηλεχειριστήριο Model S εξοπλισμένο με πιο προηγμένες μπαταρίες μπορεί να φτάσει τα 400 μίλια (640 χιλιόμετρα).Ωστόσο, η χρήση μπαταρίας φωσφορικού σιδήρου λιθίου μπορεί να είναι μια πιο λογική επιχειρηματική επιλογή, επειδή αποφεύγει τη χρήση ακριβότερων και ακόμη και πολιτικά επικίνδυνων υλικών.
Ωστόσο, η Tesla είναι απίθανο να αντικαταστήσει απλώς τους μαγνήτες με κάτι χειρότερο, όπως ο φερρίτης, χωρίς να κάνει άλλες αλλαγές.Η φυσική Alaina Vishna από το Πανεπιστήμιο της Ουψάλα είπε: «Θα κουβαλάς έναν τεράστιο μαγνήτη στο αυτοκίνητό σου.Ευτυχώς, οι ηλεκτροκινητήρες είναι αρκετά περίπλοκες μηχανές με πολλά άλλα εξαρτήματα που θεωρητικά μπορούν να αναδιαταχθούν για να μειωθεί ο αντίκτυπος της χρήσης ασθενέστερων μαγνητών.
Σε μοντέλα υπολογιστών, η εταιρεία υλικών Proterial πρόσφατα προσδιόρισε ότι πολλοί δείκτες απόδοσης κινητήρων σπανίων γαιών μπορούν να αναπαραχθούν με την προσεκτική τοποθέτηση μαγνητών φερρίτη και την προσαρμογή άλλων πτυχών του σχεδιασμού του κινητήρα.Σε αυτήν 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 αυτούς τους πονοκεφάλους, οι εταιρείες αυτοκινήτων εξακολουθούν να έχουν πολλούς λόγους να εγκαταλείψουν στοιχεία σπάνιων γαιών, υπό την προϋπόθεση ότι μπορούν να το κάνουν.Η αξία ολόκληρης της αγοράς σπάνιων γαιών είναι παρόμοια με αυτή της αγοράς αυγών στις Ηνωμένες Πολιτείες και θεωρητικά, τα στοιχεία σπάνιων γαιών μπορούν να εξορυχθούν, να υποστούν επεξεργασία και να μετατραπούν σε μαγνήτες παγκοσμίως, αλλά στην πραγματικότητα, αυτές οι διαδικασίες παρουσιάζουν πολλές προκλήσεις.
Ο αναλυτής ορυκτών και δημοφιλής blogger παρατηρήσεων σπάνιων γαιών Thomas Krumer είπε: «Πρόκειται για μια βιομηχανία 10 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αλλά η αξία των προϊόντων που δημιουργούνται κάθε χρόνο κυμαίνεται από 2 τρισεκατομμύρια δολάρια έως 3 τρισεκατομμύρια δολάρια, που είναι ένας τεράστιος μοχλός.Το ίδιο ισχύει και για τα αυτοκίνητα.Ακόμα κι αν περιέχουν μόνο μερικά κιλά αυτής της ουσίας, η αφαίρεσή τους σημαίνει ότι τα αυτοκίνητα δεν μπορούν πλέον να λειτουργήσουν εκτός εάν είστε διατεθειμένοι να επανασχεδιάσουν 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, άνοιξαν ξανά πρόσφατα και σήμερα παρέχουν το 15% των πόρων σπάνιων γαιών 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 επενδύσεις σε αλυσίδες εφοδιασμού στο εσωτερικό 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.
Ώρα δημοσίευσης: 11 Μαΐου 2023