Поради проблеми со синџирот на снабдување и животната средина, одделот за погонски склопови на „Тесла“ работи напорно на отстранување на ретки земни магнети од моторите и бара алтернативни решенија.
Тесла сè уште не измислил сосема нов магнетен материјал, па затоа може да се снајде со постоечката технологија, најверојатно користејќи евтин и лесно произведен ферит.
Со внимателно позиционирање на феритни магнети и прилагодување на други аспекти од дизајнот на моторот, многу индикатори за перформанси наретки земјипогонските мотори можат да се реплицираат. Во овој случај, тежината на моторот се зголемува само за околу 30%, што може да биде мала разлика во споредба со вкупната тежина на автомобилот.
4. Новите магнетни материјали треба да ги имаат следниве три основни карактеристики: 1) треба да имаат магнетизам; 2) да продолжат да го одржуваат магнетизмот во присуство на други магнетни полиња; 3) да можат да издржат високи температури.
Според „Tencent Technology News“, производителот на електрични возила „Tesla“ изјавил дека ретките земни елементи повеќе нема да се користат во моторите на неговите автомобили, што значи дека инженерите на „Tesla“ ќе мора целосно да ја ослободат својата креативност во пронаоѓањето алтернативни решенија.
Минатиот месец, Илон Маск го објави „Третиот дел од Мастер планот“ на настанот „Денот на инвеститорите во Тесла“. Меѓу нив, има еден мал детаљ што предизвика сензација во областа на физиката. Колин Кембел, виш извршен директор во одделот за погонски склопови на Тесла, објави дека неговиот тим ги отстранува ретките земни магнети од моторите поради проблеми со синџирот на снабдување и значителното негативно влијание од производството на ретки земни магнети.
За да ја постигне оваа цел, Кемпбел презентираше два слајдови што вклучуваат три мистериозни материјали вешто означени како ретки земни елементи 1, ретки земни елементи 2 и ретки земни елементи 3. Првиот слајд ја претставува моменталната ситуација на Тесла, каде што количината на ретки земни елементи што ги користи компанијата во секое возило се движи од половина килограм до 10 грама. На вториот слајд, употребата на сите ретки земни елементи е намалена на нула.
За магнетолозите кои ја проучуваат магичната моќ генерирана од електронското движење кај одредени материјали, идентитетот на ретките земни елементи 1 е лесно препознатлив, а тоа е неодимиумот. Кога се додава на вообичаени елементи како што се железото и борот, овој метал може да помогне во создавање силно, секогаш активно магнетно поле. Но, малку материјали го имаат овој квалитет, а уште помалку ретки земни елементи генерираат магнетни полиња што можат да ги движат автомобилите на Тесла со тежина над 2000 килограми, како и многу други работи, од индустриски роботи до борбени авиони. Ако Тесла планира да ги отстрани неодимиумот и другите ретки земни елементи од моторот, кој магнет ќе го користи наместо тоа?
За физичарите, едно е сигурно: Тесла не измислил сосема нов вид магнетен материјал. Енди Блекбурн, извршен потпретседател за стратегија во NIron Magnets, рече: „За повеќе од 100 години, можеби ќе имаме само неколку можности да стекнеме нови деловни магнети“. NIron Magnets е еден од ретките стартапи што се обидуваат да ја искористат следната можност.
Блекбурн и другите веруваат дека е поверојатно Тесла да одлучил да се снајде со многу помалку моќен магнет. Меѓу многуте можности, најочигледен кандидат е феритот: керамика составена од железо и кислород, измешана со мала количина метал како што е стронциум. Тој е и евтин и лесен за производство, а од 1950-тите, вратите на фрижидерите низ целиот свет се произведуваат на овој начин.
Но, во однос на волуменот, магнетизмот на феритот е само една десетина од оној на неодимиумските магнети, што отвора нови прашања. Извршниот директор на Тесла, Елон Маск, отсекогаш бил познат по тоа што не прави компромиси, но ако Тесла треба да се префрли на ферит, се чини дека мора да се направат некои отстапки.
Лесно е да се поверува дека батериите се погонот на електричните возила, но всушност, електромагнетното возење е она што ги движи електричните возила. Не е случајно што и компанијата Тесла и магнетната единица „Тесла“ се именувани по истата личност. Кога електроните течат низ намотките во моторот, тие генерираат електромагнетно поле кое ја движи спротивната магнетна сила, предизвикувајќи вратилото на моторот да ротира со тркалата.
За задните тркала на автомобилите на Тесла, овие сили се обезбедуваат од мотори со трајни магнети, чуден материјал со стабилно магнетно поле и без влез на струја, благодарение на паметното вртење на електроните околу атомите. Тесла почна да ги додава овие магнети во автомобилите пред околу пет години, со цел да го прошири опсегот и да го зголеми вртежниот момент без да ја надградува батеријата. Пред ова, компанијата користеше индукциски мотори произведени околу електромагнети, кои генерираат магнетизам со трошење електрична енергија. Оние модели опремени со предни мотори сè уште го користат овој режим.
Потегот на Тесла да се откаже од ретките земјини метали и магнетите изгледа малку чуден. Автомобилските компании често се опседнати со ефикасноста, особено во случај на електрични возила, каде што сè уште се обидуваат да ги убедат возачите да го надминат стравот од домет. Но, како што производителите на автомобили почнуваат да го прошируваат обемот на производство на електрични возила, многу проекти што претходно се сметаа за премногу неефикасни повторно се појавуваат.
Ова ги поттикна производителите на автомобили, вклучувајќи ја и Тесла, да произведуваат повеќе автомобили користејќи батерии од литиум железо фосфат (LFP). Во споредба со батериите што содржат елементи како кобалт и никел, овие модели често имаат пократок домет. Ова е постара технологија со поголема тежина и помал капацитет за складирање. Во моментов, Модел 3 напојуван со ниска брзина има домет од 272 милји (приближно 438 километри), додека далечинскиот управувач Модел S опремен со понапредни батерии може да достигне 400 милји (640 километри). Сепак, употребата на литиум железо фосфат батерија може да биде поразумен бизнис избор, бидејќи се избегнува употребата на поскапи, па дури и политички ризични материјали.
Сепак, Тесла веројатно нема едноставно да ги замени магнетите со нешто полошо, како што е феритот, без да направи никакви други промени. Физичарката од Универзитетот во Упсала, Алаина Вишна, рече: „Ќе носите огромен магнет во вашиот автомобил. За среќа, електричните мотори се доста сложени машини со многу други компоненти кои теоретски можат да се преуредуваат за да се намали влијанието од користењето на послаби магнети.“
Во компјутерските модели, компанијата за материјали Proterial неодамна утврди дека многу индикатори за перформанси на моторите со погон од ретки метали можат да се реплицираат со внимателно позиционирање на феритни магнети и прилагодување на други аспекти од дизајнот на моторот. Во овој случај, тежината на моторот се зголемува само за околу 30%, што може да биде мала разлика во споредба со вкупната тежина на автомобилот.
И покрај овие главоболки, автомобилските компании сè уште имаат многу причини да се откажат од ретките земни елементи, под услов да можат да го сторат тоа. Вредноста на целиот пазар на ретки земни елементи е слична на онаа на пазарот на јајца во Соединетите Американски Држави и теоретски, ретките земни елементи можат да се ископуваат, преработуваат и претвораат во магнети низ целиот свет, но всушност, овие процеси претставуваат многу предизвици.
Аналитичарот за минерали и популарен блогер за набљудување на ретки земји, Томас Крумер, рече: „Ова е индустрија од 10 милијарди долари, но вредноста на производите создадени секоја година се движи од 2 до 3 трилиони долари, што е огромна предност. Истото важи и за автомобилите. Дури и ако содржат само неколку килограми од оваа супстанца, нивното отстранување значи дека автомобилите повеќе не можат да работат освен ако не сте подготвени да го редизајнирате целиот мотор.“
Соединетите Американски Држави и Европа се обидуваат да го диверзифицираат овој синџир на снабдување. Калифорниските рудници за ретки метали, кои беа затворени на почетокот на 21 век, неодамна се отворија повторно и моментално снабдуваат 15% од светските ресурси на ретки метали. Во Соединетите Американски Држави, владините агенции (особено Министерството за одбрана) треба да обезбедат моќни магнети за опрема како што се авиони и сателити, и тие се ентузијастички настроени кон инвестирање во синџири на снабдување во земјата и во региони како што се Јапонија и Европа. Но, имајќи ги предвид трошоците, потребната технологија и еколошките прашања, ова е бавен процес што може да трае неколку години или дури децении.
Време на објавување: 11 мај 2023 година