Karena masalah rantai pasokan dan lingkungan, departemen powertrain Tesla bekerja keras untuk menghilangkan magnet tanah jarang dari motor dan mencari solusi alternatif.
Tesla belum menemukan bahan magnet yang benar-benar baru, jadi mungkin akan menggunakan teknologi yang ada, kemungkinan besar menggunakan ferit yang murah dan mudah diproduksi.
Dengan memposisikan magnet ferit secara hati-hati dan menyesuaikan aspek lain dari desain motor, banyak indikator kinerjatanah jarangmotor penggerak dapat direplikasi. Dalam kasus ini, berat motor hanya bertambah sekitar 30%, yang mungkin merupakan perbedaan kecil dibandingkan dengan berat keseluruhan mobil.
4. Bahan magnet baru harus memiliki tiga karakteristik dasar berikut: 1) harus memiliki sifat magnet; 2) Tetap mempertahankan sifat magnet di hadapan medan magnet lain; 3) Dapat menahan suhu tinggi.
Menurut Tencent Technology News, produsen kendaraan listrik Tesla telah menyatakan bahwa unsur tanah jarang tidak akan lagi digunakan pada motor mobilnya, yang berarti bahwa para insinyur Tesla harus sepenuhnya melepaskan kreativitas mereka dalam menemukan solusi alternatif.
Bulan lalu, Elon Musk merilis "Bagian Ketiga dari Rencana Induk" di acara Tesla Investor Day. Di antaranya, ada detail kecil yang telah menimbulkan sensasi di bidang fisika. Colin Campbell, seorang eksekutif senior di departemen powertrain Tesla, mengumumkan bahwa timnya akan menghilangkan magnet tanah jarang dari motor karena masalah rantai pasokan dan dampak negatif yang signifikan dari produksi magnet tanah jarang.
Untuk mencapai tujuan ini, Campbell menyajikan dua slide yang melibatkan tiga material misterius yang diberi label sebagai tanah jarang 1, tanah jarang 2, dan tanah jarang 3. Slide pertama menggambarkan situasi Tesla saat ini, di mana jumlah tanah jarang yang digunakan oleh perusahaan di setiap kendaraan berkisar antara setengah kilogram hingga 10 gram. Pada slide kedua, penggunaan semua unsur tanah jarang telah dikurangi menjadi nol.
Bagi para ahli magnet yang mempelajari kekuatan magis yang dihasilkan oleh gerakan elektronik pada material tertentu, identitas logam tanah jarang 1 mudah dikenali, yaitu neodymium. Bila ditambahkan ke elemen umum seperti besi dan boron, logam ini dapat membantu menciptakan medan magnet yang kuat dan selalu aktif. Namun, hanya sedikit material yang memiliki kualitas ini, dan bahkan lebih sedikit lagi elemen tanah jarang yang menghasilkan medan magnet yang dapat menggerakkan mobil Tesla yang beratnya lebih dari 2000 kilogram, serta banyak hal lain mulai dari robot industri hingga jet tempur. Jika Tesla berencana untuk menghilangkan neodymium dan elemen tanah jarang lainnya dari motor, magnet mana yang akan digunakannya?
Bagi fisikawan, satu hal yang pasti: Tesla tidak menciptakan jenis material magnetik yang sama sekali baru. Andy Blackburn, Wakil Presiden Eksekutif Strategi di NIron Magnets, berkata, "Dalam waktu lebih dari 100 tahun, kita mungkin hanya memiliki sedikit peluang untuk memperoleh magnet bisnis baru." NIron Magnets adalah salah satu dari sedikit perusahaan rintisan yang mencoba memanfaatkan peluang berikutnya.
Blackburn dan yang lainnya percaya bahwa Tesla lebih mungkin memutuskan untuk menggunakan magnet yang jauh lebih lemah. Di antara banyak kemungkinan, kandidat yang paling jelas adalah ferit: keramik yang terdiri dari besi dan oksigen, dicampur dengan sejumlah kecil logam seperti strontium. Ferit murah dan mudah diproduksi, dan sejak tahun 1950-an, pintu lemari es di seluruh dunia telah diproduksi dengan cara ini.
Namun dalam hal volume, daya magnet ferit hanya sepersepuluh dari daya magnet neodymium, yang menimbulkan pertanyaan baru. CEO Tesla Elon Musk selalu dikenal sebagai sosok yang tidak kenal kompromi, tetapi jika Tesla beralih ke ferit, tampaknya beberapa konsesi harus dibuat.
Mudah untuk percaya bahwa baterai adalah kekuatan kendaraan listrik, tetapi pada kenyataannya, penggerak elektromagnetiklah yang menggerakkan kendaraan listrik. Bukan kebetulan bahwa Perusahaan Tesla dan unit magnetik "Tesla" dinamai menurut nama orang yang sama. Ketika elektron mengalir melalui kumparan pada motor, mereka menghasilkan medan elektromagnetik yang menggerakkan gaya magnetik yang berlawanan, menyebabkan poros motor berputar bersama roda.
Untuk roda belakang mobil Tesla, gaya-gaya ini dihasilkan oleh motor dengan magnet permanen, material aneh dengan medan magnet stabil dan tanpa arus listrik, berkat putaran elektron yang cerdas di sekitar atom. Tesla baru mulai menambahkan magnet ini ke mobil sekitar lima tahun lalu, untuk memperluas jangkauan dan meningkatkan torsi tanpa meningkatkan baterai. Sebelumnya, perusahaan menggunakan motor induksi yang diproduksi di sekitar elektromagnet, yang menghasilkan magnet dengan mengonsumsi listrik. Model-model yang dilengkapi dengan motor depan masih menggunakan mode ini.
Langkah Tesla untuk meninggalkan tanah jarang dan magnet tampaknya agak aneh. Perusahaan mobil sering terobsesi dengan efisiensi, terutama dalam kasus kendaraan listrik, di mana mereka masih berusaha membujuk pengemudi untuk mengatasi rasa takut mereka terhadap jarak tempuh. Namun, ketika produsen mobil mulai memperluas skala produksi kendaraan listrik, banyak proyek yang sebelumnya dianggap terlalu tidak efisien muncul kembali.
Hal ini mendorong produsen mobil, termasuk Tesla, untuk memproduksi lebih banyak mobil menggunakan baterai lithium iron phosphate (LFP). Dibandingkan dengan baterai yang mengandung unsur-unsur seperti kobalt dan nikel, model-model ini sering kali memiliki jangkauan yang lebih pendek. Ini adalah teknologi lama dengan bobot yang lebih besar dan kapasitas penyimpanan yang lebih rendah. Saat ini, Model 3 yang ditenagai oleh tenaga kecepatan rendah memiliki jangkauan 272 mil (sekitar 438 kilometer), sedangkan Model S jarak jauh yang dilengkapi dengan baterai yang lebih canggih dapat mencapai 400 mil (640 kilometer). Namun, penggunaan baterai lithium iron phosphate mungkin merupakan pilihan bisnis yang lebih masuk akal, karena menghindari penggunaan material yang lebih mahal dan bahkan berisiko secara politis.
Namun, Tesla tidak mungkin mengganti magnet dengan sesuatu yang lebih buruk, seperti ferit, tanpa melakukan perubahan lain. Fisikawan Universitas Uppsala Alaina Vishna berkata, "Anda akan membawa magnet besar di mobil Anda. Untungnya, motor listrik adalah mesin yang cukup rumit dengan banyak komponen lain yang secara teoritis dapat diatur ulang untuk mengurangi dampak penggunaan magnet yang lebih lemah.
Dalam model komputer, perusahaan material Proterial baru-baru ini menetapkan bahwa banyak indikator kinerja motor penggerak tanah jarang dapat direplikasi dengan menempatkan magnet ferit secara hati-hati dan menyesuaikan aspek lain dari desain motor. Dalam kasus ini, berat motor hanya bertambah sekitar 30%, yang mungkin merupakan perbedaan kecil dibandingkan dengan berat keseluruhan mobil.
Meskipun ada masalah ini, perusahaan mobil masih punya banyak alasan untuk meninggalkan unsur tanah jarang, asalkan mereka bisa melakukannya. Nilai seluruh pasar tanah jarang sama dengan pasar telur di Amerika Serikat, dan secara teoritis, unsur tanah jarang dapat ditambang, diproses, dan diubah menjadi magnet di seluruh dunia, tetapi pada kenyataannya, proses ini menghadirkan banyak tantangan.
Analis mineral dan blogger observasi tanah jarang yang populer Thomas Krumer berkata, “Ini adalah industri senilai $10 miliar, tetapi nilai produk yang diciptakan setiap tahun berkisar antara $2 triliun hingga $3 triliun, yang merupakan daya ungkit yang sangat besar. Hal yang sama berlaku untuk mobil. Meskipun hanya mengandung beberapa kilogram zat ini, menghilangkannya berarti mobil tidak dapat lagi berjalan kecuali Anda bersedia mendesain ulang seluruh mesinnya.
Amerika Serikat dan Eropa tengah berupaya mendiversifikasi rantai pasokan ini. Tambang tanah jarang California, yang ditutup pada awal abad ke-21, baru-baru ini dibuka kembali dan saat ini memasok 15% sumber daya tanah jarang dunia. Di Amerika Serikat, lembaga pemerintah (terutama Departemen Pertahanan) perlu menyediakan magnet yang kuat untuk peralatan seperti pesawat terbang dan satelit, dan mereka antusias berinvestasi dalam rantai pasokan di dalam negeri dan di kawasan seperti Jepang dan Eropa. Namun, mengingat biaya, teknologi yang dibutuhkan, dan masalah lingkungan, ini merupakan proses yang lambat yang dapat berlangsung selama beberapa tahun atau bahkan puluhan tahun.
Waktu posting: 11-Mei-2023