Auto elettriche, tutti contro la Cina: è corsa nell’industria automobilistica del mondo a produrre motori per veicoli elettrici con poco o nessun contenuto di terre rare
Case automobilistiche e fornitori europei, statunitensi e giapponesi corrono per trovare alternative in un’area dominata dalla Cina.
Reuters riporta un interessante articolo di Nick Carey e Christina Amann: “La spinta delle case automobilistiche per evitare il dominio cinese delle terre rare nei veicoli elettrici sta accelerando”.
Le case automobilistiche si sono affidate principalmente a motori con magneti permanenti a base di terre rare, che sono stati i più efficienti nel fornire la coppia per alimentare i veicoli elettrici.
Ma diversi tipi di motori senza magneti permanenti, che in precedenza erano troppo grandi e troppo inefficienti, o quelli con un contenuto di terre rare notevolmente ridotto, sono diventati commercialmente fattibili, spingendo alla ricerca di alternative.
Il leader di mercato Tesla ha fatto notizia all’inizio di quest’anno affermando che avrebbe eliminato le terre rare dai suoi veicoli elettrici di prossima generazione.
Ma le altre case automobilistiche, da General Motorsa Jaguar Land Rover e i principali fornitori come BorgWarner, stanno ricercando o hanno sviluppato motori con un contenuto di terre rare da basso a zero, come quelli privi di magneti note come externally excited synchronous machines (EESM), macchine che generano un campo magnetico utilizzando corrente elettrica.
Altri come Nissan stanno andando oltre, con una duplice strategia per sviluppare sia i nuovi motori sia anche per sviluppare motori a magneti permanenti in cui il contenuto di terre rare verrà gradualmente eliminato del tutto.
La Cina domina l’estrazione e la lavorazione di un gruppo di 17 metalli conosciuti come terre rare, anche se le aziende di altri paesi stanno cercando di allentare la presa della Cina.
Le recenti restrizioni cinesi sulle esportazioni di gallio e grafite, fondamentali per la produzione di veicoli elettrici, hanno evidenziato il rischio di un’eccessiva dipendenza dalla Cina.
Il fornitore tedesco ZF ha sviluppato un motore EESM che, secondo il Chief Technology Officer Otmar Scharrer, corrisponde alle dimensioni e alle prestazioni dei motori a magneti permanenti.
“Si tratta di un contributo importante per renderci un po’ più indipendenti dalla Cina”, ha affermato.
ZF è in trattative con le case automobilistiche statunitensi, europee e cinesi per fornire il motore e potrebbe mettere in produzione modelli di veicoli elettrici entro due anni, ha affermato Scharrer.
A parte l’eccessiva dipendenza dalla Cina, la raffinazione delle terre rare, come il neodimio e il disprosio, coinvolge solventi e rifiuti tossici che sono in conflitto con gli obiettivi di sostenibilità.
“Se lo fai bene, hai un prodotto molto più sostenibile”, Ben Chiswick, direttore dello sviluppo del business ingegneristico presso Drive System Design con sede a Detroit, che sta sviluppando motori privi di terre rare con tre case automobilistiche.
Alcune case di auto, come la BMW, affermano di esserci già dopo anni di ricerca.
“Non è stato un successo… ma funziona molto bene senza terre rare”, ha detto Uwe Deuke, l’ingegnere responsabile dello sviluppo del motore EESM della BMW per i suoi veicoli elettrici di prossima generazione.
Il motore a magnete permanente medio di un veicolo elettrico utilizza circa 600 grammi di neodimio pesante di terre rare. I prezzi del neodimio hanno oscillato notevolmente: attualmente sono intorno ai 125 dollari al kg, in calo rispetto al picco di circa 223 dollari dello scorso anno, ma ben al di sopra dei 65 dollari nel 2020.
L’annuncio di Tesla sull’eliminazione delle terre rare “ha aperto gli occhi degli acquirenti sul fatto che non sono realmente necessarie le terre rare per produrre magneti per veicoli elettrici”, ha affermato il CEO di Niron Jonathan Rowntree.
L’ultimo round di finanziamento di Niron ha incluso investimenti da parte di GM e Stellantis.
Nissan utilizza un motore EESM nel suo crossover Ariya. Shunji Oki, leader esperto della divisione powertrain e ingegneria delle auto elettriche della casa automobilistica, ha affermato che Nissan sta sviluppando sia motori EESM migliori che magneti permanenti laddove le terre rare verranno gradualmente eliminate.
James Edmondson, analista della società di consulenza IDTechEx, ha affermato che le case automobilistiche si sono affrettate a trovare alternative con l’aumento dei prezzi delle terre rare, ma ora che i prezzi sono scesi stanno osservando attentamente la Cina e aspettando di vedere se i governi intraprendono azioni per frenare l’uso delle terre rare cinesi, come lo ha fatto l’Inflation Reduction Act degli Stati Uniti.
“Ecco perché loro (le case di auto) hanno altre tecnologie in attesa dietro le quinte”, ha detto.
IDTechEx prevede che a partire da ora i motori a magneti permanenti in terre rare perderanno una parte della quota di mercato globale nel prossimo decennio, ma costituiranno comunque più del 70% poiché i produttori cinesi di auto elettriche non dovranno affrontare pressioni per ridurne l’uso, anche se la loro quota sarà molto più vicina a Il 50% in Europa, ha detto Edmondson.
E laddove le case automobilistiche occidentali si attengono ai magneti permanenti delle terre rare, stanno lavorando per ridurne drasticamente il contenuto, ha aggiunto.
La piattaforma EV di prossima generazione di Mercedes-Benz (MBGn.DE), ad esempio, non ha quasi nessun contenuto di terre rare pesanti.
La sfida va oltre i motori. In alcuni veicoli elettrici, circa un terzo delle terre rare utilizzate si trova negli altoparlanti del sistema audio. L’azienda britannica Warwick Acoustics ha sviluppato altoparlanti privi di terre rare che sono il 90% più leggeri e più efficienti dal punto di vista energetico rispetto a quelli convenzionali. Ha registrato il suo primo cliente di una casa automobilistica di lusso e sta parlando con altri, ha affermato il CEO Mike Grant.