Los vehículos eléctricos dependen de las tierras raras, según IDTechEx

Los vehículos eléctricos dependen de las tierras raras, IDTechEx habla de problemas, soluciones y lo que realmente está sucediendo

Los vehículos eléctricos ciertamente marcan el camino hacia un futuro más respetuoso con el medio ambiente, pero todavía existen preocupaciones sobre el suministro de ciertos componentes o materiales dentro de los vehículos eléctricos.

A medida que el mercado de vehículos eléctricos se expande rápidamente, la demanda de componentes como motores eléctricos también lo hace. En 2021, se espera que la demanda de motores EV aumente en un 40% solo en el mercado de automóviles. Los motores eléctricos impulsan literalmente los vehículos eléctricos, pero muchos diseños utilizan kilogramos de materiales magnéticos. 

Estos imanes dependen en gran medida de materiales de tierras raras como el neodimio y el disprosio, que son costosos, producen muchos desechos y tienen diversas preocupaciones mineras. ¿Seguirán los fabricantes de vehículos eléctricos dependiendo tanto de las tierras raras en el futuro?

El problema de la cadena de suministro de tierras raras 

La cadena de suministro de tierras raras está extremadamente restringida geográficamente. China representa la gran mayoría de la producción mundial, lo que históricamente ha llevado a la volatilidad de los precios. En 2011, China restringió las exportaciones de tierras raras al ver un aumento de precio aproximado del 750% y 2000% para el neodimio y el disprosio, respectivamente. Desde entonces, los precios se han mantenido bastante estables, aparte de un aumento de 1,5 veces en 2017 gracias a las reformas ambientales en China . 2021 está demostrando ser especialmente volátil, con un aumento de 2,2 veces a principios de año que aún no se ha asentado.

Además de las preocupaciones sobre los precios, existen preocupaciones medioambientales. Las tierras raras se extraen de minerales que pueden contener materiales radiactivos como el torio y la extracción de las tierras raras necesarias normalmente utiliza una gran cantidad de compuestos cancerígenos como amoniaco, ácido clorhídrico y sulfatos. Se ha estimado que procesar 1 tonelada de tierras raras puede producir hasta 2000 toneladas de desechos tóxicos.

Para que los vehículos eléctricos sean realmente una transición a la tecnología ecológica, algo de la situación tiene que cambiar.

Los vehículos eléctricos dependen de las tierras raras, según IDTechEx

La solución

Los motores de accionamiento eléctrico vienen en muchos diseños diferentes, siendo los más populares las máquinas de imán permanente, pero algunos diseños no requieren imanes permanentes (y por lo tanto, tierras raras). El motor de inducción utiliza una jaula de cobre o aluminio en su rotor, este diseño ha sido utilizado históricamente por Tesla para su Model S y X. Algunos han adoptado una configuración de rotor bobinado con bobinados de cobre en el rotor, como Renault para su Zoe. Algunos, especialmente en los segmentos de vehículos pesados ​​o comerciales, están optando por el motor de reluctancia conmutada que tiene un rotor de acero al silicio sin la necesidad de imanes o cobre en el rotor.

Por lo general, los motores de imanes permanentes presentan una mejor densidad de potencia y eficiencia, de ahí que muchos los utilicen. Además de eliminar los imanes, se están realizando esfuerzos para reducir el contenido de tierras raras o al menos un elevado contenido de tierras raras de los imanes. Los fabricantes de equipos originales como Honda y Nissan han reducido o eliminado el componente pesado de tierras raras.

¿Qué está pasando realmente?

A pesar de las preocupaciones anteriores, según la investigación de IDTechEx (" Motores de vehículos eléctricos 2022-2032 "), en 2020, el 77% del mercado de automóviles eléctricos utilizó motores de imanes permanentes, una proporción que se ha mantenido bastante constante durante los últimos 5 años.

El enorme aumento del precio del neodimio en 2011 puede haber influido en la decisión de Renault de continuar con su diseño de rotor bobinado y para el desarrollo de los motores de inducción de Audi utilizados para el e-tron, pero en general, con el precio establecido, estamos viendo más. anuncios de un cambio a imanes permanentes. En 2018, Tesla adoptó un motor de imán permanente para su Model 3 en adelante mientras mantiene un motor de inducción en el eje delantero y el nuevo Q4 e-tron de Audi para 2021 adopta un enfoque similar. Uno de los jugadores clave que recientemente se ha hecho el cambio a un diseño de rotor bobinado es BMW por su 5 ª generación de sistema de accionamiento que alimentará sus vehículos eléctricos próxima generación, incluyendo los IX3, I4, y otros.

Si bien hemos visto alguna diferenciación en el mercado europeo, ya que China controla en gran medida el suministro de tierras raras, la volatilidad de los precios no es tan preocupante y es poco probable que se alejen de las máquinas de imanes permanentes. Dado que China es uno de los mercados de vehículos eléctricos más grandes, esto significa que los motores de imanes permanentes llegaron para quedarse.

Las escalas de tiempo de desarrollo automotriz son largas, normalmente en la escala de varios años, con la volatilidad del precio del neodimio en 2021, podríamos ver algunos anuncios más sobre la reducción de tierras raras en los próximos años.

Estados Unidos intenta competir

Estados Unidos ha hecho intentos anteriores para aumentar su participación en la cadena de suministro de tierras raras y ahora la administración de Biden lo ha convertido en una de sus prioridades bajo la propuesta de infraestructura de $ 2 billones . MP Materials compró una mina previamente cerrada en California en 2017, compitiendo por restaurar la cadena de suministro de tierras raras de EE. UU. Con un enfoque en neodimio y praseodimio, y espera convertirse en el productor de menor costo. MP Materials planea completar sus objetivos para 2025, listos para el aumento de la producción de vehículos eléctricos en los EE. UU. Lynas Corporation ha recibido fondos del gobierno para una planta de procesamiento en Texas para tierras raras ligeras y tiene otro contrato para una instalación de separación de tierras raras pesadas también en Texas. A pesar de estos objetivos e inversiones, China ha invertido aproximadamente el doble que EE. UU. En la transición relacionada con la energía durante la última década. Estados Unidos ciertamente tendrá una gran tarea para intentar competir con China , especialmente en costos y esperaríamos que China siga siendo dominante al menos en el corto plazo.

panorama

Con el dominio actual de China en el suministro de tierras raras, es probable que continúen utilizando motores de imanes permanentes a lo grande. En la UE, estamos viendo alguna diferenciación en los diseños de motores para evitar las tierras raras, pero en general, están convergiendo aún más en los diseños de imanes permanentes por su eficiencia y densidad de potencia superiores. Sin embargo, se están haciendo esfuerzos para disminuir la utilización de materiales magnéticos y especialmente de tierras raras pesadas. Incluso con estas disminuciones, IDTechEx espera que la demanda de volumen de neodimio de los vehículos eléctricos de batería en 2032 sea 11 veces mayor que la demanda experimentada en 2021.

El nuevo informe de IDTechEx " Electric Vehicle Motors 2022-2032 " profundiza en los tipos de motores eléctricos utilizados en los vehículos eléctricos, así como en las alternativas emergentes como el flujo axial y los motores en las ruedas. 

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