Kvůli problémům s dodavatelským řetězcem a životním prostředím oddělení pohonných jednotek společnosti Tesla usilovně pracuje na odstranění magnetů ze vzácných zemin z motorů a hledá alternativní řešení.
Tesla zatím nevynalezla zcela nový magnetický materiál, takže si možná vystačí se stávající technologií, s největší pravděpodobností s použitím levného a snadno vyrobitelného feritu.
Pečlivým umístěním feritových magnetů a úpravou dalších aspektů konstrukce motoru se mění mnoho výkonnostních ukazatelů...vzácné zeminyPohonné motory lze replikovat. V tomto případě se hmotnost motoru zvýší pouze o přibližně 30 %, což může být malý rozdíl ve srovnání s celkovou hmotností automobilu.
4. Nové magnetické materiály musí mít následující tři základní vlastnosti: 1) musí mít magnetické vlastnosti; 2) musí si zachovat magnetismus i v přítomnosti jiných magnetických polí; 3) musí odolávat vysokým teplotám.
Podle serveru Tencent Technology News výrobce elektromobilů Tesla uvedl, že v motorech jeho automobilů již nebude používat prvky vzácných zemin, což znamená, že inženýři Tesly budou muset plně popustit uzdu své kreativitě při hledání alternativních řešení.
Minulý měsíc Elon Musk na akci Tesla Investor Day zveřejnil „Třetí část hlavního plánu“. Mezi nimi je i malý detail, který způsobil senzaci ve fyzice. Colin Campbell, vedoucí pracovník oddělení pohonných jednotek společnosti Tesla, oznámil, že jeho tým odstraňuje magnety ze vzácných zemin z motorů kvůli problémům s dodavatelským řetězcem a významnému negativnímu dopadu výroby magnetů ze vzácných zemin.
Aby tohoto cíle dosáhl, Campbell prezentoval dva slajdy zahrnující tři záhadné materiály chytře označené jako vzácné zeminy 1, vzácné zeminy 2 a vzácné zeminy 3. První slajd představuje současnou situaci Tesly, kde se množství vzácných zemin používaných společností v každém vozidle pohybuje od půl kilogramu do 10 gramů. Na druhém slajdu bylo použití všech prvků vzácných zemin sníženo na nulu.
Pro magnetology, kteří studují magickou sílu generovanou elektronickým pohybem v určitých materiálech, je snadno rozpoznatelná identita vzácného kovu 1, kterým je neodym. Když se tento kov přidá k běžným prvkům, jako je železo a bor, může pomoci vytvořit silné, neustále aktivní magnetické pole. Jen málo materiálů má však tuto vlastnost a ještě méně prvků vzácných zemin generuje magnetická pole, která dokáží pohybovat automobily Tesla o hmotnosti přes 2000 kilogramů, stejně jako mnoha dalšími věcmi od průmyslových robotů až po stíhačky. Pokud Tesla plánuje odstranit neodym a další prvky vzácných zemin z motoru, který magnet použije místo něj?
Pro fyziky je jedna věc jistá: Tesla nevynalezl zcela nový typ magnetického materiálu. Andy Blackburn, výkonný viceprezident pro strategii ve společnosti NIron Magnets, řekl: „Za více než 100 let budeme mít možná jen několik příležitostí k získání nových obchodních magnetů.“ NIron Magnets je jedním z mála startupů, které se snaží chopit další příležitosti.
Blackburn a další se domnívají, že je pravděpodobnější, že se Tesla rozhodl vystačit s mnohem méně silným magnetem. Z mnoha možností je nejzřejmějším kandidátem ferit: keramika složená ze železa a kyslíku smíchaná s malým množstvím kovu, jako je stroncium. Je levná a snadno se vyrábí a od 50. let 20. století se tímto způsobem vyrábějí dveře ledniček po celém světě.
Ale co se týče objemu, magnetismus feritu je pouze desetinou magnetismu neodymových magnetů, což vyvolává nové otázky. Generální ředitel Tesly Elon Musk byl vždy známý svou nekompromisností, ale pokud má Tesla přejít na ferit, zdá se, že bude nutné udělat určité ústupky.
Je snadné uvěřit, že baterie jsou hnací silou elektromobilů, ale ve skutečnosti je to elektromagnetický pohon, který elektromobily pohání. Není náhoda, že jak společnost Tesla, tak i magnetická jednotka „Tesla“ jsou pojmenovány po téže osobě. Když elektrony proudí cívkami v motoru, generují elektromagnetické pole, které pohání opačnou magnetickou sílu, což způsobuje, že se hřídel motoru otáčí spolu s koly.
Pro zadní kola vozů Tesla tyto síly zajišťují motory s permanentními magnety, což je zvláštní materiál se stabilním magnetickým polem a bez vstupního proudu díky chytré rotaci elektronů kolem atomů. Tesla začala tyto magnety do aut přidávat teprve před pěti lety, aby prodloužila dojezd a zvýšila točivý moment bez modernizace baterie. Předtím společnost používala indukční motory vyrobené s elektromagnety, které generují magnetismus spotřebou elektřiny. Modely vybavené předními motory tento režim stále používají.
Krok Tesly k opuštění drahých kovů a magnetů se zdá být poněkud zvláštní. Automobilky jsou často posedlé efektivitou, zejména v případě elektromobilů, kde se stále snaží přesvědčit řidiče, aby překonali strach z dojezdu. S tím, jak ale výrobci automobilů začínají rozšiřovat výrobní rozsah elektromobilů, se znovu objevuje mnoho projektů, které byly dříve považovány za příliš neefektivní.
To vedlo výrobce automobilů, včetně Tesly, k výrobě více vozů s použitím lithium-železitophosfátových (LFP) baterií. Ve srovnání s bateriemi obsahujícími prvky, jako je kobalt a nikl, mají tyto modely často kratší dojezd. Jedná se o starší technologii s větší hmotností a nižší úložnou kapacitou. V současné době má Model 3 poháněný nízkorychlostním pohonem dojezd přibližně 438 kilometrů (272 mil), zatímco Model S s dálkovým pohonem vybavený pokročilejšími bateriemi může dosáhnout 640 kilometrů (400 mil). Použití lithium-železitophosfátových baterií však může být rozumnější obchodní volbou, protože se vyhýbá použití dražších a dokonce i politicky rizikových materiálů.
Je však nepravděpodobné, že by Tesla magnety jednoduše nahradila něčím horším, například feritem, bez provedení jakýchkoli dalších změn. Fyzička z Univerzity v Uppsale Alaina Vishna uvedla: „V autě budete vozit obrovský magnet. Naštěstí jsou elektromotory poměrně složité stroje s mnoha dalšími součástmi, které lze teoreticky přeskupit, aby se snížil dopad používání slabších magnetů.“
V počítačových modelech nedávno společnost Proterial, která se zabývá materiály, zjistila, že mnoho výkonnostních ukazatelů motorů s pohonem ze vzácných zemin lze replikovat pečlivým umístěním feritových magnetů a úpravou dalších aspektů konstrukce motoru. V tomto případě se hmotnost motoru zvýší pouze o přibližně 30 %, což může být malý rozdíl ve srovnání s celkovou hmotností automobilu.
Navzdory těmto problémům mají automobilky stále mnoho důvodů, proč se vzdát prvků vzácných zemin, pokud to mohou udělat. Hodnota celého trhu se vzácnými zeminami je podobná hodnotě trhu s vejci ve Spojených státech a teoreticky lze prvky vzácných zemin těžit, zpracovávat a přeměňovat na magnety po celém světě, ale ve skutečnosti tyto procesy představují mnoho výzev.
Analytik minerálů a populární blogger zabývající se pozorováním vzácných zemin Thomas Krumer řekl: „Jedná se o odvětví s hodnotou 10 miliard dolarů, ale hodnota produktů vyrobených každý rok se pohybuje od 2 do 3 bilionů dolarů, což je obrovská páka. Totéž platí pro auta. I když obsahují jen několik kilogramů této látky, jejich odstranění znamená, že auta už nemohou jezdit, pokud nejste ochotni přepracovat celý motor.“
Spojené státy a Evropa se snaží diverzifikovat tento dodavatelský řetězec. Kalifornské doly na vzácné zeminy, které byly uzavřeny na počátku 21. století, se nedávno znovu otevřely a v současné době dodávají 15 % světových zdrojů vzácných zemin. Ve Spojených státech potřebují vládní agentury (zejména ministerstvo obrany) poskytovat silné magnety pro zařízení, jako jsou letadla a satelity, a s nadšením investují do dodavatelských řetězců v tuzemsku i v regionech, jako je Japonsko a Evropa. Vzhledem k nákladům, požadovaným technologiím a environmentálním problémům se však jedná o pomalý proces, který může trvat několik let nebo i desetiletí.
Čas zveřejnění: 11. května 2023