Piegādes ķēdes un vides problēmu dēļ Tesla spēka agregātu nodaļa cītīgi strādā, lai no motoriem izņemtu retzemju magnētus, un meklē alternatīvus risinājumus.
Tesla vēl nav izgudrojusi pilnīgi jaunu magnēta materiālu, tāpēc tā varētu iztikt ar esošajām tehnoloģijām, visticamāk, izmantojot lētu un viegli izgatavojamu ferītu.
Rūpīgi novietojot ferīta magnētus un pielāgojot citus motora konstrukcijas aspektus, daudzi veiktspējas rādītājiretzemjuPiedziņas motorus var atkārtot. Šajā gadījumā motora svars palielinās tikai par aptuveni 30%, kas var būt neliela atšķirība salīdzinājumā ar kopējo automašīnas svaru.
4. Jauniem magnētu materiāliem jāpiemīt šādām trim pamatīpašībām: 1) tiem jāpiemīt magnētismam; 2) tiem jāturpina saglabāt magnētismu citu magnētisko lauku klātbūtnē; 3) tiem jāspēj izturēt augstu temperatūru.
Kā vēsta Tencent Technology News, elektrotransportlīdzekļu ražotājs Tesla ir paziņojis, ka tā automašīnu motoros vairs netiks izmantoti retzemju elementi, kas nozīmē, ka Tesla inženieriem būs pilnībā jāatbrīvo sava radošums, meklējot alternatīvus risinājumus.
Pagājušajā mēnesī Elons Masks Tesla investoru dienas pasākumā publiskoja "Ģenerālplāna trešo daļu". Starp tām ir neliela detaļa, kas izraisījusi sensāciju fizikas jomā. Kolins Kempbels, Tesla spēka agregātu nodaļas vecākais vadītājs, paziņoja, ka viņa komanda izņem retzemju magnētus no motoriem piegādes ķēdes problēmu un retzemju magnētu ražošanas ievērojamās negatīvās ietekmes dēļ.
Lai sasniegtu šo mērķi, Kempbels prezentēja divus slaidus, kuros bija iekļauti trīs noslēpumaini materiāli, kas gudri apzīmēti kā retzemju elements 1, retzemju elements 2 un retzemju elements 3. Pirmais slaids atspoguļo Tesla pašreizējo situāciju, kur uzņēmuma izmantoto retzemju elementu daudzums katrā transportlīdzeklī svārstās no puskilograma līdz 10 gramiem. Otrajā slaidā visu retzemju elementu izmantošana ir samazināta līdz nullei.
Magnetologiem, kuri pēta maģisko spēku, ko rada elektroniskā kustība noteiktos materiālos, retzemju elementa 1 identitāte ir viegli atpazīstama – neodīms. Pievienojot šo metālu tādiem izplatītiem elementiem kā dzelzs un bors, tas var palīdzēt radīt spēcīgu, vienmēr ieslēgtu magnētisko lauku. Taču tikai dažiem materiāliem piemīt šāda īpašība, un vēl mazāk retzemju elementu rada magnētiskos laukus, kas spēj pārvietot Tesla automašīnas, kuru svars pārsniedz 2000 kilogramus, kā arī daudzas citas lietas, sākot no rūpnieciskajiem robotiem līdz iznīcinātājiem. Ja Tesla plāno izņemt no motora neodīmu un citus retzemju elementus, kādu magnētu tā izmantos tā vietā?
Fiziķiem viena lieta ir skaidra: Tesla neizgudroja pilnīgi jauna veida magnētisko materiālu. Endijs Blekbērns, NIron Magnets stratēģijas izpildviceprezidents, teica: "Vairāk nekā 100 gadu laikā mums, iespējams, būs tikai dažas iespējas iegūt jaunus biznesa magnētus." NIron Magnets ir viens no nedaudzajiem jaunuzņēmumiem, kas cenšas izmantot nākamo iespēju.
Blekbērns un citi uzskata, ka, visticamāk, Tesla ir nolēmusi iztikt ar daudz mazāk jaudīgu magnētu. Starp daudzām iespējām visacīmredzamākais kandidāts ir ferīts: keramika, kas sastāv no dzelzs un skābekļa, sajaukta ar nelielu daudzumu metāla, piemēram, stroncija. Tā ir gan lēta, gan viegli izgatavojama, un kopš 20. gs. piecdesmitajiem gadiem ledusskapju durvis visā pasaulē tiek ražotas šādā veidā.
Taču apjoma ziņā ferīta magnētisms ir tikai viena desmitā daļa no neodīma magnētu magnētisma, kas rada jaunus jautājumus. Tesla izpilddirektors Elons Masks vienmēr ir bijis pazīstams ar savu nepiekāpību, taču, ja Tesla plāno pāriet uz ferītu, šķiet, ka ir jāpiekāpjas.
Ir viegli noticēt, ka akumulatori ir elektrotransportlīdzekļu jauda, taču patiesībā elektrotransportlīdzekļus darbina elektromagnētiskā piedziņa. Nav nejaušība, ka gan Tesla uzņēmums, gan magnētiskā vienība “Tesla” ir nosaukti viena un tā paša cilvēka vārdā. Kad elektroni plūst caur motora spolēm, tie ģenerē elektromagnētisko lauku, kas virza pretēju magnētisko spēku, liekot motora vārpstai griezties kopā ar riteņiem.
Tesla automašīnu aizmugurējiem riteņiem šos spēkus nodrošina motori ar pastāvīgajiem magnētiem — dīvainu materiālu ar stabilu magnētisko lauku un bez strāvas padeves, pateicoties gudrai elektronu griešanai ap atomiem. Tesla sāka pievienot šos magnētus automašīnām tikai pirms aptuveni pieciem gadiem, lai palielinātu nobraucamo attālumu un griezes momentu, neuzlabojot akumulatoru. Pirms tam uzņēmums izmantoja indukcijas motorus, kas ražoti ap elektromagnētiem, kuri ģenerē magnētismu, patērējot elektrību. Modeļi, kas aprīkoti ar priekšējiem motoriem, joprojām izmanto šo režīmu.
Tesla lēmums atteikties no retzemju elementiem un magnētiem šķiet nedaudz dīvains. Automobiļu ražotāji bieži vien ir apsēsti ar efektivitāti, īpaši elektrotransportlīdzekļu gadījumā, kur tie joprojām cenšas pārliecināt autovadītājus pārvarēt bailes no nobraukuma. Taču, tā kā automašīnu ražotāji sāk paplašināt elektrotransportlīdzekļu ražošanas apjomu, daudzi projekti, kas iepriekš tika uzskatīti par pārāk neefektīviem, atkal parādās.
Tas ir pamudinājis automašīnu ražotājus, tostarp Tesla, ražot vairāk automašīnu, izmantojot litija dzelzs fosfāta (LFP) akumulatorus. Salīdzinot ar akumulatoriem, kas satur tādus elementus kā kobalts un niķelis, šiem modeļiem bieži vien ir īsāks darbības rādiuss. Šī ir vecāka tehnoloģija ar lielāku svaru un mazāku uzglabāšanas ietilpību. Pašlaik Model 3, ko darbina zema ātruma jauda, nobraukums ir 272 jūdzes (aptuveni 438 kilometri), savukārt tālvadāmais Model S, kas aprīkots ar modernākām baterijām, var sasniegt 400 jūdzes (640 kilometrus). Tomēr litija dzelzs fosfāta akumulatora izmantošana varētu būt saprātīgāka biznesa izvēle, jo tā ļauj izvairīties no dārgāku un pat politiski riskantu materiālu izmantošanas.
Tomēr maz ticams, ka Tesla vienkārši aizstās magnētus ar kaut ko sliktāku, piemēram, ferītu, neveicot nekādas citas izmaiņas. Upsalas Universitātes fiziķe Alaina Višna sacīja: “Jūs savā automašīnā nēsāsiet milzīgu magnētu. Par laimi, elektromotori ir diezgan sarežģītas mašīnas ar daudzām citām sastāvdaļām, kuras teorētiski var pārkārtot, lai samazinātu vājāku magnētu izmantošanas ietekmi.”
Datoru modeļos materiālu uzņēmums Proterial nesen noteica, ka daudzus retzemju piedziņas motoru veiktspējas rādītājus var atkārtot, rūpīgi novietojot ferīta magnētus un pielāgojot citus motora konstrukcijas aspektus. Šajā gadījumā motora svars palielinās tikai par aptuveni 30%, kas var būt neliela atšķirība salīdzinājumā ar automašīnas kopējo svaru.
Neskatoties uz šīm galvassāpēm, automašīnu ražotājiem joprojām ir daudz iemeslu atteikties no retzemju elementiem, ja vien viņi to var izdarīt. Visa retzemju elementu tirgus vērtība ir līdzīga olu tirgus vērtībai Amerikas Savienotajās Valstīs, un teorētiski retzemju elementus var iegūt, apstrādāt un pārveidot magnētos visā pasaulē, taču patiesībā šie procesi rada daudz izaicinājumu.
Derīgo izrakteņu analītiķis un populārs retzemju elementu novērošanas blogeris Tomass Krūmers teica: “Šī ir 10 miljardu dolāru vērta nozare, bet katru gadu radīto produktu vērtība svārstās no 2 līdz 3 triljoniem dolāru, kas ir milzīgs sviras efekts. Tas pats attiecas uz automašīnām. Pat ja tajās ir tikai daži kilogrami šīs vielas, to noņemšana nozīmē, ka automašīnas vairs nevarēs darboties, ja vien neesat gatavs pārveidot visu dzinēju.”
Amerikas Savienotās Valstis un Eiropa cenšas dažādot šo piegādes ķēdi. Kalifornijas retzemju raktuves, kas tika slēgtas 21. gadsimta sākumā, nesen ir atkārtoti atvērtas un pašlaik piegādā 15% no pasaules retzemju resursiem. Amerikas Savienotajās Valstīs valdības aģentūrām (īpaši Aizsardzības ministrijai) ir jānodrošina jaudīgi magnēti tādām iekārtām kā lidmašīnas un satelīti, un tās ir ieinteresētas ieguldīt piegādes ķēdēs gan vietējā tirgū, gan tādos reģionos kā Japāna un Eiropa. Taču, ņemot vērā izmaksas, nepieciešamo tehnoloģiju un vides jautājumus, tas ir lēns process, kas var ilgt vairākus gadus vai pat gadu desmitus.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 11. maijs