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, sehingga mungkin menggunakan teknologi yang sudah 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 ditiru. Dalam hal ini bobot motor hanya bertambah sekitar 30% saja, mungkin selisihnya kecil dibandingkan bobot keseluruhan mobil.
4. Bahan magnet baru harus memiliki tiga karakteristik dasar berikut: 1) bahan tersebut harus memiliki sifat magnet; 2) Terus mempertahankan kemagnetan dengan adanya medan magnet lainnya; 3) Dapat menahan suhu tinggi.
Menurut Tencent Technology News, produsen kendaraan listrik Tesla telah menyatakan bahwa unsur tanah jarang tidak lagi digunakan pada motor mobilnya, yang berarti para insinyur Tesla harus mengeluarkan kreativitas mereka sepenuhnya dalam menemukan solusi alternatif.
Bulan lalu, Elon Musk merilis “Bagian Ketiga dari Rencana Induk” di acara Tesla Investor Day. Diantaranya, ada detail kecil yang menimbulkan sensasi di bidang fisika. Colin Campbell, eksekutif senior di departemen powertrain Tesla, mengumumkan bahwa timnya menghilangkan magnet tanah jarang dari motor karena masalah rantai pasokan dan dampak negatif yang signifikan dari produksi magnet tanah jarang.
Untuk mencapai tujuan tersebut, Campbell menampilkan dua slide yang melibatkan tiga material misterius yang secara cerdik diberi label sebagai rare earth 1, rare earth 2, dan rare earth 3. Slide pertama mewakili situasi Tesla saat ini, dimana jumlah rare earth 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 ahli magnet yang mempelajari kekuatan magis yang dihasilkan oleh gerak elektronik pada material tertentu, identitas tanah jarang 1 mudah dikenali, yaitu neodymium. Jika ditambahkan ke unsur umum seperti besi dan boron, logam ini dapat membantu menciptakan medan magnet yang kuat dan selalu aktif. Namun hanya sedikit bahan yang memiliki kualitas ini, dan bahkan lebih sedikit lagi unsur tanah jarang yang menghasilkan medan magnet yang dapat menggerakkan mobil Tesla yang berbobot lebih dari 2000 kilogram, serta banyak hal lainnya mulai dari robot industri hingga jet tempur. Jika Tesla berencana menghilangkan neodymium dan unsur tanah jarang lainnya dari motornya, magnet manakah yang akan digunakannya?
Bagi fisikawan, satu hal yang pasti: Tesla tidak menciptakan jenis material magnetik yang benar-benar baru. Andy Blackburn, Wakil Presiden Eksekutif Strategi di NIron Magnets, mengatakan, “Dalam lebih dari 100 tahun, kita mungkin hanya memiliki sedikit peluang untuk memperoleh magnet bisnis baru.” NIron Magnets adalah salah satu dari sedikit startup yang mencoba memanfaatkan peluang berikutnya.
Blackburn dan yang lainnya percaya bahwa kemungkinan besar Tesla akan memutuskan untuk menggunakan magnet yang kurang kuat. Di antara banyak kemungkinan, kandidat yang paling jelas adalah ferit: keramik yang terdiri dari besi dan oksigen, dicampur dengan sejumlah kecil logam seperti strontium. Harganya murah dan mudah dibuat, dan sejak tahun 1950-an, pintu lemari es di seluruh dunia telah diproduksi dengan cara ini.
Namun dari segi volume, daya magnet ferit hanya sepersepuluh dari magnet neodymium, sehingga menimbulkan pertanyaan baru. CEO Tesla Elon Musk selalu dikenal tidak kenal kompromi, namun jika Tesla ingin beralih ke ferit, tampaknya ada beberapa konsesi yang harus dibuat.
Sangat mudah untuk percaya bahwa baterai adalah kekuatan kendaraan listrik, namun kenyataannya, penggerak elektromagnetiklah yang menggerakkan kendaraan listrik. Bukan suatu kebetulan bahwa Perusahaan Tesla dan unit magnetik “Tesla” diberi nama berdasarkan orang yang sama. Ketika elektron mengalir melalui kumparan di motor, mereka menghasilkan medan elektromagnetik yang menggerakkan gaya magnet berlawanan, menyebabkan poros motor berputar bersama roda.
Untuk roda belakang mobil Tesla, gaya ini disediakan oleh motor dengan magnet permanen, bahan aneh dengan medan magnet yang stabil dan tidak ada masukan arus, 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 berdasarkan elektromagnet, yang menghasilkan magnet dengan mengonsumsi listrik. Model yang dilengkapi motor depan masih menggunakan mode ini.
Langkah Tesla untuk meninggalkan logam tanah jarang dan magnet tampaknya agak aneh. Perusahaan mobil sering kali terobsesi dengan efisiensi, terutama dalam hal kendaraan listrik, di mana mereka masih berusaha membujuk pengemudi untuk mengatasi ketakutan mereka terhadap jarak tempuh. Namun ketika produsen mobil mulai memperluas skala produksi kendaraan listrik, banyak proyek yang sebelumnya dianggap terlalu tidak efisien kini muncul kembali.
Hal ini mendorong produsen mobil, termasuk Tesla, untuk lebih banyak memproduksi mobil menggunakan baterai lithium iron phosphate (LFP). Dibandingkan dengan baterai yang mengandung unsur seperti kobalt dan nikel, model ini seringkali memiliki jangkauan yang lebih pendek. Ini adalah teknologi lama dengan bobot lebih besar dan kapasitas penyimpanan lebih rendah. Saat ini, Model 3 yang ditenagai tenaga berkecepatan rendah memiliki jangkauan 272 mil (sekitar 438 kilometer), sedangkan Model S jarak jauh yang dilengkapi baterai lebih canggih dapat mencapai 400 mil (640 kilometer). Namun penggunaan baterai litium besi fosfat mungkin merupakan pilihan bisnis yang lebih masuk akal, karena menghindari penggunaan bahan yang lebih mahal dan bahkan berisiko secara politik.
Namun, Tesla tidak mungkin mengganti magnet dengan sesuatu yang lebih buruk, seperti ferit, tanpa melakukan perubahan apa pun. Fisikawan Universitas Uppsala Alaina Vishna berkata, “Anda akan membawa magnet besar di mobil Anda. Untungnya, motor listrik adalah mesin yang cukup kompleks 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 memposisikan magnet ferit secara hati-hati dan menyesuaikan aspek lain dari desain motor. Dalam hal ini bobot motor hanya bertambah sekitar 30% saja, mungkin selisihnya kecil dibandingkan bobot keseluruhan mobil.
Meski mengalami kesulitan, perusahaan mobil masih punya banyak alasan untuk meninggalkan unsur tanah jarang, asalkan mereka bisa melakukannya. Nilai seluruh pasar tanah jarang serupa dengan nilai pasar telur di Amerika Serikat, dan secara teoritis, unsur tanah jarang dapat ditambang, diproses, dan diubah menjadi magnet di seluruh dunia, namun kenyataannya, proses ini menghadirkan banyak tantangan.
Analis mineral dan blogger pengamatan tanah jarang yang terkenal, Thomas Krumer mengatakan, “Ini adalah industri senilai $10 miliar, namun nilai produk yang diciptakan setiap tahun berkisar antara $2 triliun hingga $3 triliun, yang merupakan sebuah pendorong yang sangat besar. Hal yang sama berlaku untuk mobil. Sekalipun hanya mengandung beberapa kilogram zat ini, menghilangkannya berarti mobil tidak dapat berjalan lagi kecuali Anda bersedia mendesain ulang seluruh mesinnya.
Amerika Serikat dan Eropa sedang mencoba mendiversifikasi rantai pasokan ini. Tambang logam tanah jarang di California, yang ditutup pada awal abad ke-21, baru-baru ini dibuka kembali dan saat ini memasok 15% sumber daya tanah jarang di dunia. Di Amerika Serikat, lembaga pemerintah (khususnya Departemen Pertahanan) perlu menyediakan magnet yang kuat untuk peralatan seperti pesawat terbang dan satelit, dan mereka antusias untuk berinvestasi pada rantai pasokan di dalam negeri dan di kawasan seperti Jepang dan Eropa. Namun mengingat biaya, teknologi yang dibutuhkan, dan masalah lingkungan, hal ini merupakan proses yang lambat dan dapat memakan waktu beberapa tahun atau bahkan puluhan tahun.
Waktu posting: 11 Mei-2023