Comment Tesla peut-il s'éloigner des terres rares
Lors de la journée des investisseurs de Tesla en mars 2023, elle a annoncé que sa prochaine génération de moteurs électriques ne contiendrait aucun matériau de terres rares. Compte tenu de l’énorme présence de Tesla Inc (NASDAQ :TSLA) sur le marché des VE (véhicules électriques), cela pourrait s’avérer une transition significative pour la conception et la durabilité des moteurs électriques.
Tesla s’éloigne des terres rares
Les premiers véhicules de Tesla, y compris les modèles S et X d’origine, utilisaient un moteur à induction, où une cage en cuivre ou en aluminium est utilisée sur le rotor (la partie rotative du moteur). Avec la sortie du modèle 3 en 2017, il a adopté l’utilisation d’un moteur à aimant permanent (PM) où des aimants puissants sont utilisés pour générer un champ magnétique sur le rotor.
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Alors qu’il a rétabli un moteur à induction pour son unité d’entraînement secondaire (fournissant des augmentations d’accélération en cas de besoin), le passage à une conception PM a permis une plus grande efficacité et une plus grande densité de puissance. En 2022, les recherches d’IDTechEx ont révélé que plus de 80 % du marché des moteurs de véhicules électriques était représenté par des moteurs PM.
L’inconvénient des moteurs PM réside dans les matériaux utilisés pour fabriquer les aimants, à savoir les terres rares. Cette catégorie comprend des matériaux comme le néodyme et le dysprosium qui sont coûteux et dont la chaîne d’approvisionnement est géographiquement limitée.
La Chine représente la grande majorité de la production mondiale, ce qui a toujours conduit à la volatilité des prix. En 2011, la Chine a restreint les exportations de terres rares, entraînant une hausse des prix d’environ 750 % et 2 000 % pour le néodyme et le dysprosium, respectivement.
Vers la fin de 2020, les prix ont recommencé à augmenter, le prix en 2022 étant en moyenne environ 2,6 fois supérieur à celui de 2017. Outre les préoccupations liées aux prix, il existe des préoccupations environnementales. L’extraction de terres rares peut produire des eaux usées qui acidifient le sol et les eaux souterraines environnantes. Les déchets radioactifs et de métaux lourds sont un autre sous-produit potentiel de l’extraction des terres rares.
L’avenir du marché des véhicules électriques
Certains constructeurs comme Audi et Mercedes ont adopté des moteurs à induction pour éviter les soucis de PM et BMW et Renault ont opté pour une configuration à rotor bobiné. Ces conceptions sont généralement plus lourdes et moins efficaces dans l’ensemble, mais de grands progrès ont été réalisés pour minimiser ces inconvénients.
Alors que Tesla a suggéré que son nouveau moteur serait exempt de terres rares, il s’agit toujours d’un moteur PM. Certains fabricants, dont Tesla, ont régulièrement réduit la teneur en terres rares, en particulier les terres rares lourdes, dans les moteurs PM.
Mais pour être exempt de terres rares, des matériaux magnétiques alternatifs comme des aimants à base de ferrite ou d’autres alliages sont nécessaires. En règle générale, ceux-ci ont un champ magnétique beaucoup plus faible, ce qui conduit à un moteur moins dense en puissance.
Il y a quelques stratégies que Tesla aurait pu adopter pour effectuer cette transition, mais probablement une combinaison de développements dans les alliages magnétiques pour améliorer l’intensité du champ et augmenter la taille du moteur pour fournir des sorties similaires tout en prenant un coup de densité de puissance, car les conducteurs ont gagné ‘t remarquer à moins que cela n’affecte les performances ou l’espace de chargement.
mais il sera intéressant de voir si (et peut) le reste du marché des véhicules électriques emboîter le pas. Tesla seul abandonnant les terres rares pourrait avoir un impact sur la demande globale, mais si d’autres constructeurs automobiles adoptent une stratégie similaire, cela pourrait être un changement important du marché vers une alternative plus durable et moins sensible aux prix aux aimants de terres rares.
Le rapport d’IDTechEx, « Moteurs électriques pour véhicules électriques 2022-2032 », se penche en profondeur sur les types de moteurs électriques utilisés dans les véhicules électriques ainsi que sur les alternatives émergentes comme le flux axial et les moteurs dans les roues.
Le rapport examine le marché des véhicules électriques pour les voitures, les bus, les camions, les camionnettes et les deux-roues en Chine, en Europe et aux États-Unis, y compris les prévisions de la demande de moteurs au cours des 10 prochaines années. Des statistiques granulaires sur les performances des moteurs sont fournies pour ces catégories et régions, y compris une référence détaillée de densité de puissance et de couple de plusieurs moteurs actuellement utilisés dans les BEV, les PHEV et les futures alternatives.
Les matériaux utilisés dans les moteurs sont également pris en compte, en tenant compte des terres rares dans les aimants en plus du cuivre et de l’aluminium utilisés dans les enroulements du moteur, avec des prévisions de demande de matériaux jusqu’en 2032.
