Tesla ametangaza hivi punde kwamba kizazi kijacho cha motors za sumaku za kudumu zilizoundwa kwenye magari yao ya umeme hazitatumia vifaa vya adimu vya dunia hata kidogo!
Kauli mbiu ya Tesla: Sumaku adimu za kudumu duniani huondolewa kabisa
hii ni kweli?
Kwa kweli, mnamo 2018, 93% ya magari ya umeme ulimwenguni yalikuwa na treni ya nguvu inayoendeshwa na motor ya kudumu ya sumaku iliyotengenezwa na ardhi adimu. Mnamo 2020, 77% ya soko la kimataifa la magari ya umeme hutumia motors za sumaku za kudumu. Waangalizi wa sekta ya magari ya umeme wanaamini kwamba kwa vile China imekuwa moja ya soko kubwa la magari ya umeme, na China imedhibiti kwa kiasi kikubwa usambazaji wa ardhi adimu, hakuna uwezekano kwamba China itabadilisha kutoka kwa mashine za kudumu za sumaku. Lakini hali ya Tesla ni nini na inafikiriaje juu yake? Mnamo mwaka wa 2018, Tesla alitumia injini ya sumaku ya kudumu iliyopachikwa kwa mara ya kwanza kwenye Mfano wa 3, huku akibakiza injini ya kuingizwa kwenye axle ya mbele. Hivi sasa, Tesla hutumia aina mbili za motors katika magari yake ya umeme ya Model S na X, moja ni motor adimu ya kudumu ya sumaku ya dunia na nyingine ni motor induction. Mitambo ya kuingiza inaweza kutoa nguvu zaidi, na injini za induction zilizo na sumaku za kudumu zinafaa zaidi na zinaweza kuboresha safu ya uendeshaji kwa 10%.
Asili ya motor ya sumaku ya kudumu Kuzungumza juu ya hili, tunapaswa kutaja jinsi motor ya sumaku ya kudumu ya dunia ilikuja. Kila mtu anajua kwamba sumaku huzalisha umeme na umeme huzalisha sumaku, na kizazi cha motor haiwezi kutenganishwa na shamba la magnetic. Kwa hiyo, kuna njia mbili za kutoa shamba la magnetic: msisimko na sumaku ya kudumu. Mota za DC, motors zinazolingana na injini nyingi maalum ndogo zote zinahitaji uwanja wa sumaku wa DC. Njia ya jadi ni kutumia coil yenye nguvu (inayoitwa pole ya sumaku) na msingi wa chuma ili kupata shamba la sumaku, lakini hasara kubwa ya njia hii ni kwamba sasa ina upotezaji wa nishati katika upinzani wa coil (kizazi cha joto), na hivyo kupunguza. ufanisi wa magari na kuongeza gharama za uendeshaji. Kwa wakati huu, watu walidhani - ikiwa kuna uwanja wa magnetic wa kudumu, na umeme hautumiwi tena kuzalisha magnetism, basi index ya kiuchumi ya motor itaboreshwa. Kwa hiyo karibu miaka ya 1980, aina mbalimbali za vifaa vya sumaku za kudumu zilionekana, na kisha zikatumiwa kwa motors, na kufanya motors za sumaku za kudumu.
Gari ya sumaku ya kudumu ya dunia inaongoza Kwa hivyo ni nyenzo gani zinaweza kutengeneza sumaku za kudumu? Watumiaji wengi wa mtandao wanafikiri kwamba kuna aina moja tu ya nyenzo. Kwa kweli, kuna aina nne kuu za sumaku zinazoweza kuzalisha uga wa sumaku wa kudumu, yaani: kauri (ferrite), cobalt ya nikeli ya alumini (AlNiCo), samarium cobalt (SmCo) na boroni ya chuma ya neodymium (NdFeB). Aloi maalum za sumaku za neodymium ikiwa ni pamoja na terbium na dysprosium zimetengenezwa kwa halijoto ya juu ya Curie, na kuziruhusu kustahimili halijoto ya juu zaidi ya hadi 200°C.
Kabla ya miaka ya 1980, nyenzo za sumaku za kudumu zilikuwa sumaku za kudumu za ferrite na sumaku za kudumu za alnico, lakini ubaki wa nyenzo hizi sio nguvu sana, kwa hivyo uwanja wa sumaku unaozalishwa ni dhaifu. Sio hivyo tu, lakini nguvu ya kulazimishwa ya aina hizi mbili za sumaku za kudumu ni ya chini, na mara tu wanapokutana na shamba la nje la sumaku, huathirika kwa urahisi na kufutwa, ambayo huzuia maendeleo ya motors za kudumu za sumaku. Wacha tuzungumze juu ya sumaku adimu za ardhini. Kwa kweli, sumaku za nadra za ardhi zimegawanywa katika aina mbili za sumaku za kudumu: ardhi nyepesi na adimu nzito. Hifadhi ya dunia adimu ina takriban 85% ya dunia adimu nyepesi na 15% ya ardhi adimu nzito. Mwisho hutoa sumaku zilizopimwa joto la juu zinazofaa kwa programu nyingi za magari. Baada ya miaka ya 1980, sumaku ya kudumu ya sumaku adimu-NdFeB yenye utendaji wa juu ilionekana. Nyenzo kama hizo zina ubakiaji wa juu, pamoja na nguvu ya juu na uzalishaji wa nishati, lakini kwa ujumla hupunguza joto la Curie kuliko mbadala. Adimu ya sumaku ya kudumu ya dunia iliyotengenezwa nayo ina faida nyingi, kama vile ufanisi wa juu, hakuna coil ya uchochezi, kwa hivyo hakuna upotezaji wa nishati ya msisimko; upenyezaji wa sumaku wa jamaa ni karibu na ule wa mashine ya hewa, ambayo hupunguza inductance ya motor na inaboresha sababu ya nguvu. Ni kwa sababu ya msongamano bora wa nguvu na ufanisi wa motors za sumaku za kudumu za dunia ambazo kuna miundo mingi tofauti ya motors za gari la umeme, na maarufu zaidi ni motors za sumaku za kudumu za dunia. Tesla anataka kujiondoa Utegemezi wa ardhi adimu za Kichina?
Kila mtu anajua kwamba Uchina hutoa idadi kubwa ya rasilimali adimu duniani. Marekani pia imeona hili katika miaka ya hivi karibuni. Hawataki kulazimishwa na Uchina katika usambazaji wa ardhi adimu. Kwa hivyo, baada ya Biden kuchukua madaraka, alijaribu kuongeza ushiriki wake katika mnyororo wa usambazaji wa ardhi adimu. Ni mojawapo ya vipaumbele vya pendekezo la miundombinu la $2 trilioni. MP Materials, ambayo ilinunua mgodi uliofungwa hapo awali huko California mnamo 2017, inagombea kurejesha mnyororo wa usambazaji wa ardhi adimu wa Amerika, ikilenga neodymium na praseodymium, na inatarajia kuwa mzalishaji wa bei ya chini. Lynas amepokea ufadhili wa serikali wa kujenga kiwanda cha kusindika ardhi nyepesi na adimu huko Texas na ana mkataba mwingine wa kituo kikubwa cha kutenganisha ardhi nadra huko Texas. Ijapokuwa Marekani imefanya juhudi nyingi, watu katika sekta hiyo wanaamini kuwa katika muda mfupi, hasa katika suala la gharama, China itadumisha nafasi kubwa katika utoaji wa ardhi adimu, na Marekani haiwezi kuitingisha hata kidogo.
Labda Tesla aliona hii, na walifikiria kutumia sumaku za kudumu ambazo hazitumii ardhi adimu kabisa kama motors. Hii ni dhana ya ujasiri, au mzaha, bado hatujui. Ikiwa Tesla ataacha motors za sumaku za kudumu na kubadili nyuma kwa injini za induction, hii haionekani kuwa mtindo wao wa kufanya mambo. Na Tesla anataka kutumia motors za sumaku za kudumu, na kuacha kabisa sumaku za kudumu za dunia, kwa hiyo kuna uwezekano mbili: moja ni kuwa na matokeo ya ubunifu kwenye kauri ya awali (ferrite) na sumaku za kudumu za AlNiCo, pili ni kwamba sumaku za kudumu zilizofanywa kwa nyenzo nyingine zisizo adimu za aloi pia zinaweza kudumisha athari sawa na sumaku adimu za kudumu za dunia. Ikiwa sio hizi mbili, basi Tesla anaweza kucheza na dhana. Da Vukovich, rais wa Alliance LLC, aliwahi kusema kwamba “kutokana na sifa za sumaku adimu za dunia, hakuna nyenzo nyingine ya sumaku inayoweza kuendana na utendaji wao wa nguvu nyingi. Kwa kweli huwezi kubadilisha sumaku adimu za dunia”.
Bila kujali kama Tesla anacheza na dhana au anataka kweli kuondoa utegemezi wake kwa usambazaji wa ardhi adimu wa China katika suala la injini za sumaku za kudumu, mhariri anaamini kwamba rasilimali za ardhi adimu ni za thamani sana, na tunapaswa kuziendeleza kwa busara, na kulipa zaidi. umakini kwa vizazi vijavyo. Wakati huo huo, watafiti wanahitaji kuongeza juhudi zao za utafiti. Wacha tuseme ikiwa uundaji wa Tesla ni mzuri au la, angalau umetupa vidokezo na msukumo.
