Zaradi dobavne verige in okoljskih težav si Teslin oddelek za pogonske sklope močno prizadeva odstraniti magnete redkih zemelj iz motorjev in išče alternativne rešitve.
Tesla še ni izumil popolnoma novega magnetnega materiala, zato se bo morda zadovoljil z obstoječo tehnologijo, najverjetneje z uporabo poceni in enostavno izdelanega ferita.
S previdnim pozicioniranjem feritnih magnetov in prilagajanjem drugih vidikov zasnove motorja se številni kazalci delovanjaredke zemljepogonske motorje je mogoče posnemati. V tem primeru se teža motorja poveča le za približno 30 %, kar je morda majhna razlika v primerjavi s celotno težo avtomobila.
4. Novi magnetni materiali morajo imeti naslednje tri osnovne lastnosti: 1) imeti morajo magnetizem; 2) Nadaljujte z ohranjanjem magnetizma v prisotnosti drugih magnetnih polj; 3) Lahko prenese visoke temperature.
Po poročanju Tencent Technology News je proizvajalec električnih vozil Tesla izjavil, da redkih zemeljskih elementov ne bo več uporabljal v njegovih avtomobilskih motorjih, kar pomeni, da bodo morali Teslini inženirji v celoti sprostiti svojo ustvarjalnost pri iskanju alternativnih rešitev.
Prejšnji mesec je Elon Musk izdal "Tretji del glavnega načrta" na dogodku Tesla Investor Day. Med njimi je majhna podrobnost, ki je povzročila senzacijo na področju fizike. Colin Campbell, višji izvršni direktor v Teslinem oddelku za pogonske sklope, je napovedal, da njegova ekipa odstranjuje magnete redkih zemelj iz motorjev zaradi težav z dobavno verigo in znatnega negativnega vpliva proizvodnje magnetov redkih zemelj.
Da bi dosegel ta cilj, je Campbell predstavil dva diapozitiva, ki vključujeta tri skrivnostne materiale, premeteno označene kot redka zemlja 1, redka zemlja 2 in redka zemlja 3. Prvi diapozitiv predstavlja Teslino trenutno situacijo, kjer količina redkih zemelj, ki jih podjetje uporablja v vsakem vozilu giblje od pol kilograma do 10 gramov. Na drugem diapozitivu je bila uporaba vseh elementov redkih zemelj zmanjšana na nič.
Za magnetologe, ki preučujejo magično moč, ki jo ustvarja elektronsko gibanje v določenih materialih, je identiteta redke zemlje 1 zlahka prepoznavna, to je neodim. Če jo dodamo običajnim elementom, kot sta železo in bor, lahko ta kovina pomaga ustvariti močno, vedno vklopljeno magnetno polje. Toda malo materialov ima to kakovost in še manj redkih zemeljskih elementov ustvarja magnetna polja, ki lahko premikajo avtomobile Tesla, ki tehtajo več kot 2000 kilogramov, pa tudi številne druge stvari, od industrijskih robotov do bojnih letal. Če Tesla namerava odstraniti neodim in druge redke zemeljske elemente iz motorja, kateri magnet bo uporabil namesto tega?
Za fizike je nekaj gotovo: Tesla ni izumil popolnoma nove vrste magnetnega materiala. Andy Blackburn, izvršni podpredsednik strategije pri NIron Magnets, je dejal: "V več kot 100 letih bomo morda imeli le nekaj priložnosti za pridobitev novih poslovnih magnetov." NIron Magnets je eno redkih startupov, ki poskušajo izkoristiti naslednjo priložnost.
Blackburn in drugi menijo, da je bolj verjetno, da se je Tesla odločila zadovoljiti z veliko manj močnim magnetom. Med številnimi možnostmi je najbolj očiten kandidat ferit: keramika, sestavljena iz železa in kisika, pomešana z majhno količino kovine, kot je stroncij. Je poceni in enostavna za izdelavo, od petdesetih let 20. stoletja pa na ta način izdelujejo vrata hladilnikov po vsem svetu.
Toda glede na prostornino je magnetizem ferita le ena desetina magnetizma neodimovih magnetov, kar odpira nova vprašanja. Izvršni direktor Tesle Elon Musk je bil vedno znan po brezkompromisnosti, a če se želi Tesla preusmeriti na ferit, se zdi, da je treba nekaj popustiti.
Zlahka je verjeti, da so baterije moč električnih vozil, v resnici pa električna vozila poganja elektromagnetna vožnja. Ni naključje, da sta podjetje Tesla in magnetna enota "Tesla" poimenovana po isti osebi. Ko elektroni tečejo skozi tuljave v motorju, ustvarijo elektromagnetno polje, ki poganja nasprotno magnetno silo, kar povzroči, da se gred motorja vrti skupaj s kolesi.
Za zadnja kolesa avtomobilov Tesla te sile zagotavljajo motorji s trajnimi magneti, nenavaden material s stabilnim magnetnim poljem in brez vhodnega toka, zahvaljujoč pametnemu vrtenju elektronov okoli atomov. Tesla je začela dodajati te magnete v avtomobile šele pred približno petimi leti, da bi razširila doseg in povečala navor brez nadgradnje baterije. Pred tem je podjetje uporabljalo indukcijske motorje, izdelane okoli elektromagnetov, ki ustvarjajo magnetizem s porabo električne energije. Tisti modeli, opremljeni s sprednjimi motorji, še vedno uporabljajo ta način.
Teslina poteza, da opusti redke zemlje in magnete, se zdi nekoliko čudna. Avtomobilska podjetja so pogosto obsedena z učinkovitostjo, še posebej pri električnih vozilih, kjer še vedno poskušajo prepričati voznike, naj premagajo strah pred dosegom. Ko pa proizvajalci avtomobilov začnejo širiti proizvodni obseg električnih vozil, se znova pojavljajo številni projekti, ki so prej veljali za preveč neučinkovite.
To je spodbudilo proizvajalce avtomobilov, vključno s Teslo, da proizvedejo več avtomobilov z baterijami iz litijevega železovega fosfata (LFP). V primerjavi z baterijami, ki vsebujejo elemente, kot sta kobalt in nikelj, imajo ti modeli pogosto krajši doseg. To je starejša tehnologija z večjo težo in manjšo zmogljivostjo shranjevanja. Trenutno ima model 3, ki ga poganja nizka hitrost, doseg 272 milj (približno 438 kilometrov), medtem ko lahko daljinski model S, opremljen z naprednejšimi baterijami, doseže 400 milj (640 kilometrov). Vendar je lahko uporaba litij-železo-fosfatne baterije bolj smiselna poslovna izbira, saj se s tem izognemo uporabi dražjih in celo politično tveganih materialov.
Vendar je malo verjetno, da bo Tesla preprosto zamenjal magnete z nečim slabšim, kot je ferit, brez kakršnih koli drugih sprememb. Fizičarka Univerze v Uppsali Alaina Vishna je dejala: »V avtu boste prevažali ogromen magnet. Na srečo so elektromotorji precej zapleteni stroji s številnimi drugimi komponentami, ki jih je teoretično mogoče preurediti, da zmanjšajo vpliv uporabe šibkejših magnetov.
Pri računalniških modelih je podjetje za materiale Proterial pred kratkim ugotovilo, da je mogoče številne kazalnike delovanja pogonskih motorjev redkih zemelj posnemati s previdnim pozicioniranjem feritnih magnetov in prilagoditvijo drugih vidikov zasnove motorja. V tem primeru se teža motorja poveča le za približno 30 %, kar je morda majhna razlika v primerjavi s celotno težo avtomobila.
Kljub tem glavobolom imajo avtomobilska podjetja še vedno veliko razlogov, da opustijo redke zemeljske elemente, pod pogojem, da to lahko storijo. Vrednost celotnega trga redkih zemelj je podobna vrednosti trga jajc v Združenih državah in teoretično je redke zemeljske elemente mogoče izkopati, predelati in pretvoriti v magnete po vsem svetu, v resnici pa ti procesi predstavljajo številne izzive.
Analitik mineralov in priljubljeni bloger o opazovanju redkih zemelj Thomas Krumer je dejal: »To je industrija vredna 10 milijard dolarjev, vendar se vrednost izdelkov, ustvarjenih vsako leto, giblje od 2 bilijona do 3 bilijonov dolarjev, kar je ogromen vzvod. Enako velja za avtomobile. Tudi če vsebujejo le nekaj kilogramov te snovi, njihova odstranitev pomeni, da avtomobili ne morejo več delovati, razen če ste pripravljeni preoblikovati celoten motor
Združene države in Evropa poskušajo diverzificirati to dobavno verigo. Kalifornijski rudniki redkih zemelj, ki so bili zaprti v začetku 21. stoletja, so bili nedavno ponovno odprti in trenutno zagotavljajo 15 % svetovnih virov redkih zemelj. V Združenih državah morajo vladne agencije (zlasti Ministrstvo za obrambo) zagotoviti močne magnete za opremo, kot so letala in sateliti, in so navdušene nad vlaganjem v dobavne verige doma in v regijah, kot sta Japonska in Evropa. Toda glede na stroške, potrebno tehnologijo in okoljska vprašanja je to počasen proces, ki lahko traja več let ali celo desetletij.
Čas objave: 11. maja 2023