¿Cómo puede Tesla prescindir de las tierras raras?

Tesla acaba de anunciar que su próxima generación de motores eléctricos no contendrá materiales de tierras raras. Dada la enorme presencia de Tesla en el mercado de los VE (vehículos eléctricos), esto podría suponer una transición significativa para el diseño y la sostenibilidad de los motores eléctricos.

Los primeros vehículos de Tesla, incluidos los Model S y X originales, utilizaban un motor de inducción, en el que se usa una jaula de cobre o aluminio en el rotor (la parte giratoria del motor). Con el lanzamiento del Model 3 en 2017, adoptó el uso de un motor de imanes permanentes (PM) en el que se utilizan imanes potentes para generar un campo magnético en el rotor. Aunque mantuvo un motor de inducción para su unidad de propulsión secundaria (que proporciona impulsos de aceleración cuando es necesario), el cambio a un diseño PM permitió una mayor eficiencia y densidad de potencia. En 2022, un estudio de IDTechEx reveló que más del 80% del mercado de motores para vehículos eléctricos correspondía a motores PM.

El inconveniente de los motores PM son los materiales utilizados para fabricar los imanes, es decir, las tierras raras. Esta categoría incluye materiales como el neodimio y el disprosio, que tienen un coste elevado y una cadena de suministro limitada geográficamente. China representa la gran mayoría de la producción mundial, lo que históricamente ha provocado la volatilidad de los precios. En 2011, China restringió las exportaciones de tierras raras, lo que provocó una subida de precios del 750% y el 2000%, respectivamente, para el neodimio y el disprosio. Hacia finales de 2020, los precios empezaron a subir de nuevo y en 2022 el precio medio ha sido aproximadamente 2,6 veces superior al de 2017. Además de las preocupaciones por los precios, existen preocupaciones medioambientales. La minería de tierras raras puede producir aguas residuales que acidifican el suelo y las aguas subterráneas circundantes. Los residuos radiactivos y de metales pesados son otro subproducto potencial de la minería de tierras raras.

Algunos fabricantes, como Audi y Mercedes, han optado por motores de inducción para evitar los problemas de PM, mientras que BMW y Renault han optado por una configuración de rotor bobinado. Estos diseños suelen ser más pesados y menos eficientes en general, pero se han hecho grandes progresos para minimizar estos inconvenientes. Aunque Tesla ha sugerido que su nuevo motor no contendrá tierras raras, sigue siendo un motor PM. Algunos fabricantes, como Tesla, han ido reduciendo el contenido de tierras raras, sobre todo de las más pesadas, en los motores PM. Pero para que no contengan tierras raras se necesitan materiales magnéticos alternativos, como imanes de ferrita u otras aleaciones. Normalmente, estos materiales tienen un campo magnético mucho más débil, lo que hace que el motor tenga menos potencia.

Hay varias estrategias que Tesla podría haber adoptado para realizar esta transición, pero probablemente se trate de una combinación de desarrollos en aleaciones magnéticas para mejorar la intensidad de campo y el aumento del tamaño del motor para proporcionar rendimientos similares, aunque con un golpe en la densidad de potencia, ya que los conductores no lo notarán a menos que afecte al rendimiento o al espacio de carga.

No conoceremos los detalles exactos del nuevo diseño ni de los materiales utilizados hasta más adelante, pero será interesante ver si el resto del mercado de vehículos eléctricos sigue su ejemplo. Solo el hecho de que Tesla abandone las tierras raras podría tener un impacto en la demanda global, pero si otros fabricantes de automóviles adoptan una estrategia similar, esto podría suponer un gran cambio en el mercado hacia una alternativa más sostenible y menos sensible al precio de los imanes de tierras raras.

El informe de IDTechEx, "Motores eléctricos para vehículos eléctricos 2022-2023” profundiza en los tipos de motores eléctricos utilizados en los vehículos eléctricos, así como en las alternativas emergentes como los motores de flujo axial y los motores en las ruedas. El informe analiza el mercado de vehículos eléctricos para coches, autobuses, camiones, furgonetas y vehículos de dos ruedas en China, Europa y Estados Unidos, e incluye previsiones de demanda de motores para los próximos 10 años. Se ofrecen estadísticas detalladas sobre el rendimiento de los motores en estas categorías y regiones, incluida una evaluación comparativa detallada de la potencia y la densidad de par de varios motores utilizados actualmente en BEV, PHEV y alternativas futuras. Los materiales utilizados en los motores también se tienen en cuenta, abordando las tierras raras en los imanes, además del cobre y el aluminio utilizados en los bobinados del motor, con previsiones de demanda de materiales hasta 2032.