Двигун Tesla без рідкісноземельних металів: чому це важливо для ринку

Під час нещодавньої презентації автономного таксі Cybercab американський виробник показав новий двигун Tesla без рідкісноземельних металів, який відрізняється суттєво підвищеною питомою потужністю та покращеною ефективністю. Попри високий інтерес до події, важливо розібратися, що саме означає ця розробка для автомобільної індустрії та чи є вона справжнім технологічним проривом.

Що таке рідкісноземельні елементи та де їх застосовують

У періодичній системі хімічних елементів до рідкісноземельних належать лантаноїди, а також скандій та ітрій. Попри свою назву, більшість із них не є надзвичайно рідкісними в земній корі. Наприклад, неодим трапляється приблизно на дві третини так само часто, як і мідь.

Саме неодим є ключовим елементом для автомобілебудування. Його використовують для створення потужних постійних магнітів, які потрібні для компактної електроніки, динаміків, жорстких дисків та електромоторів. Як додаткові домішки до неодимових магнітів також часто застосовують диспрозій, тербій і празеодим.

Як рідкісноземельні метали використовуються в електромобілях

У тягових літій-іонних батареях ці елементи зазвичай відсутні, тому основне їх споживання припадає саме на силову установку. У середньому на один електромобіль із постійними магнітами витрачається близько 1 кг рідкісноземельних металів. У масштабах масового виробництва це формує величезний попит.

Варто зазначити, що подібні матеріали потрібні не для всіх типів моторів:

• Асинхронні двигуни (AC induction) створюють магнітне поле за допомогою електричного струму без фізичних постійних магнітів. На початку своєї історії Tesla використовувала саме їх у Model S та Model X, віддаючи шану своєму тезці Ніколі Теслі.
• Двигуни на постійних магнітах (DC permanent magnet) потребують рідкісноземельних елементів. Вперше компанія застосувала такий агрегат у Model 3, після чого поступово перевела на подібну схему весь свій модельний ряд.

Технічні характеристики нового мотора Cybercab

Ще у 2023 році компанія оголосила про намір створити силову установку без використання рідкісноземельних матеріалів. Інженери розглядали варіанти із застосуванням феритів заліза або сплавів алюмінію, нікелю й кобальту, хоча останній варіант лише змінює один ланцюг проблемного постачання на інший.

Під час презентації роботаксі Cybercab було оголошено, що новий агрегат виявився на 18% меншим за розмірами та на 25% легшим порівняно з поточними топовими силовими блоками. Глава компанії Ілон Маск підтвердив у мережі X (Twitter), що мотор взагалі не містить рідкісноземельних металів.

Офіційне енергоспоживання Cybercab сертифіковано на рівні 165 Вт·год/милю (близько 10,2 кВт·год на 100 км), що робить його найефективнішим електромобілем на ринку. На це вплинули компактні габарити, аеродинамічний низький силует, мала маса двомісного кузова та ефективніший силовий агрегат. Поки компанія виготовила лише близько 45 зареєстрованих прототипів у штаті Техас, проте надалі ця технологія може з’явитися й на інших серійних машинах бренду. Якщо вас цікавлять майбутні новинки компанії, варто також прочитати про те, як Tesla готує потрійний реліз у вересні.

Чому приріст ефективності двигуна має обмежене значення

Справа в тому, що сучасні електромотори самі по собі мають надзвичайно високий ККД. Навіть найменш ефективні з них перетворюють понад 90% вхідної енергії в крутний момент на колесах. Спроба витиснути ще кілька відсотків не дасть вражаючого стрибка в загальному запасі ходу.

Головна перевага, яку дає новий двигун Tesla без рідкісноземельних металів, полягає в його компонуванні. Висока питома потужність при менших габаритах дозволяє економити простір усередині компактного кузова Cybercab та знизити загальну масу конструкції.

Геополітична залежність та постачання з Китаю

Основна причина відмови від неодиму та інших подібних елементів полягає не стільки в їхній абсолютній нестачі, скільки в геополітиці. Майже весь світовий обсяг видобутку та переробки рідкісноземельних металів зосереджений у Китаї.

Останнім часом Пекін запровадив суворіші експортні обмеження на технології переробки цих матеріалів. Це змусило автовиробників у США та Європі терміново шукати альтернативні джерела постачання або змінювати конструкцію моторів, щоб знизити залежність від китайського імпорту.

Підсумки та оцінка розробки

Представлений мотор не є фундаментальним науковим відкриттям, адже концепції безмагнітних або феритних двигунів розроблялися давно. Проте Tesla стала однією з перших, хто довів цю технологію до практичного застосування у масовому транспорті.

Це важливий крок для оптимізації собівартості та захисту ланцюгів постачання від зовнішніх ризиків, однак назвати його сенсаційним переворотом у галузі електромобілів також не можна.