Због проблема у ланцу снабдевања и животне средине, Теслино одељење за погонске склопове вредно ради на уклањању магнета од ретких земаља из мотора и тражи алтернативна решења.
Тесла још није изумео потпуно нови магнетни материјал, тако да би могао да се снађе са постојећом технологијом, највероватније користећи јефтин и лако производљив ферит.
Пажљивим позиционирањем феритних магнета и подешавањем других аспеката дизајна мотора, многи показатељи перформанси...ретка земљаПогонски мотори се могу реплицирати. У овом случају, тежина мотора се повећава само за око 30%, што може бити мала разлика у поређењу са укупном тежином аутомобила.
4. Нови магнетни материјали морају имати следеће три основне карактеристике: 1) морају имати магнетизам; 2) Наставити да одржавају магнетизам у присуству других магнетних поља; 3) Могу да издрже високе температуре.
Према писању Tencent Technology News-а, произвођач електричних возила Тесла изјавио је да се елементи ретких земаља више неће користити у моторима његових аутомобила, што значи да ће Теслини инжењери морати у потпуности ослободити своју креативност у проналажењу алтернативних решења.
Прошлог месеца, Илон Маск је објавио „Трећи део мастер плана“ на догађају Дан инвеститора у Теслу. Међу њима је и мали детаљ који је изазвао сензацију у области физике. Колин Кембел, виши руководилац у Теслином одељењу за погонске склопове, објавио је да његов тим уклања магнете од ретких земаља из мотора због проблема у ланцу снабдевања и значајног негативног утицаја производње магнета од ретких земаља.
Да би постигао овај циљ, Кембел је представио два слајда која укључују три мистериозна материјала, вешто означена као ретки земни елементи 1, ретки земни елементи 2 и ретки земни елементи 3. Први слајд представља тренутну ситуацију у Тесли, где се количина ретких земних елемената које компанија користи у сваком возилу креће од пола килограма до 10 грама. На другом слајду, употреба свих ретких земних елемената је сведена на нулу.
За магнетологе који проучавају магичну моћ генерисану електронским кретањем у одређеним материјалима, идентитет ретких земних елемената 1 је лако препознатљив, а то је неодимијум. Када се дода уобичајеним елементима као што су гвожђе и бор, овај метал може помоћи у стварању јаког, увек активног магнетног поља. Али мало материјала има овај квалитет, а још мање ретких земних елемената генерише магнетна поља која могу да покрећу Теслине аутомобиле тежине преко 2000 килограма, као и многе друге ствари, од индустријских робота до борбених авиона. Ако Тесла планира да уклони неодимијум и друге ретке земне елементе из мотора, који магнет ће уместо тога користити?
За физичаре, једно је сигурно: Тесла није изумео потпуно нову врсту магнетног материјала. Енди Блекберн, извршни потпредседник за стратегију у компанији NIron Magnets, рекао је: „За више од 100 година, можда ћемо имати само неколико прилика да стекнемо нове пословне магнете.“ NIron Magnets је један од ретких стартапова који покушавају да искористе следећу прилику.
Блекберн и други сматрају да је вероватније да се Тесла одлучио да се задовољи много мање снажним магнетом. Међу многим могућностима, најочигледнији кандидат је ферит: керамика састављена од гвожђа и кисеоника, помешана са малом количином метала као што је стронцијум. Јефтин је и лак за производњу, а од 1950-их, врата фрижидера широм света се производе на овај начин.
Али што се тиче запремине, магнетизам ферита је само једна десетина магнета неодимијумских магнета, што покреће нова питања. Генерални директор Тесле, Илон Маск, одувек је био познат по својој бескомпромисности, али ако Тесла жели да пређе на ферит, чини се да морају бити направљени неки уступци.
Лако је поверовати да су батерије снага електричних возила, али у стварности, електромагнетни погон покреће електрична возила. Није случајно што су и компанија Тесла и магнетна јединица „Тесла“ названи по истој особи. Када електрони теку кроз калемове у мотору, они генеришу електромагнетно поље које покреће супротну магнетну силу, узрокујући да се вратило мотора ротира заједно са точковима.
За задње точкове Теслиних аутомобила, ове силе обезбеђују мотори са перманентним магнетима, чудним материјалом са стабилним магнетним пољем и без улаза струје, захваљујући паметном окретању електрона око атома. Тесла је почела да додаје ове магнете у аутомобиле тек пре око пет година, како би продужила домет и повећала обртни момент без надоградње батерије. Пре тога, компанија је користила индукционе моторе произведене око електромагнета, који генеришу магнетизам трошећи електричну енергију. Модели опремљени предњим моторима и даље користе овај режим.
Теслин потез да напусти ретке земне елементе и магнете делује помало чудно. Аутомобилске компаније су често опседнуте ефикасношћу, посебно у случају електричних возила, где и даље покушавају да убеде возаче да превазиђу страх од домета. Али како произвођачи аутомобила почињу да шире обим производње електричних возила, многи пројекти који су раније сматрани превише неефикасним поново се појављују.
Ово је подстакло произвођаче аутомобила, укључујући Теслу, да производе више аутомобила користећи литијум-гвожђе-фосфатне (ЛФП) батерије. У поређењу са батеријама које садрже елементе попут кобалта и никла, ови модели често имају краћи домет. Ово је старија технологија са већом тежином и мањим капацитетом складиштења. Тренутно, Модел 3 са малом брзином има домет од 272 миље (приближно 438 километара), док Модел С са даљинским управљањем опремљен напреднијим батеријама може достићи 400 миља (640 километара). Међутим, употреба литијум-гвожђе-фосфатне батерије може бити разумнији пословни избор, јер избегава употребу скупљих, па чак и политички ризичних материјала.
Међутим, мало је вероватно да ће Тесла једноставно заменити магнете нечим лошијим, попут ферита, без икаквих других промена. Физичарка са Универзитета у Упсали, Алаина Вишна, рекла је: „Носићете огроман магнет у свом аутомобилу. Срећом, електромотори су прилично сложене машине са многим другим компонентама које се теоретски могу преуредити како би се смањио утицај коришћења слабијих магнета.“
У компјутерским моделима, компанија за материјале Proterial је недавно утврдила да се многи индикатори перформанси погонских мотора од ретких земних елемената могу реплицирати пажљивим позиционирањем феритних магнета и подешавањем других аспеката дизајна мотора. У овом случају, тежина мотора се повећава само за око 30%, што може бити мала разлика у поређењу са укупном тежином аутомобила.
Упркос овим главобољама, аутомобилске компаније и даље имају много разлога да одустану од елемената ретких земаља, под условом да то могу да ураде. Вредност целокупног тржишта елемената ретких земаља слична је вредности тржишта јаја у Сједињеним Државама, а теоретски, елементи ретких земаља могу се копавати, обрађивати и претварати у магнете широм света, али у стварности ови процеси представљају многе изазове.
Аналитичар минерала и популарни блогер о посматрању ретких земаља Томас Крумер рекао је: „Ово је индустрија вредна 10 милијарди долара, али вредност производа који се стварају сваке године креће се од 2 до 3 билиона долара, што је огромна полуга. Исто важи и за аутомобиле. Чак и ако садрже само неколико килограма ове супстанце, њихово уклањање значи да аутомобили више не могу да раде осим ако нисте спремни да редизајнирате цео мотор.“
Сједињене Државе и Европа покушавају да диверзификују овај ланац снабдевања. Калифорнијски рудници ретких земаља, који су затворени почетком 21. века, недавно су поново отворени и тренутно снабдевају 15% светских ресурса ретких земаља. У Сједињеним Државама, владине агенције (посебно Министарство одбране) морају да обезбеде снажне магнете за опрему као што су авиони и сателити, и оне су одушевљене улагањем у ланце снабдевања на домаћем нивоу и у регионима као што су Јапан и Европа. Али, узимајући у обзир трошкове, потребну технологију и еколошка питања, ово је спор процес који може трајати неколико година или чак деценија.
Време објаве: 11. мај 2023.