La Cina, recentemente colpita dalla sanzioni di USA e UE sull'esportazione di auto elettriche, ha fatto la sua mossa imponendo una stretta sulle terre rare, materia prima di fondamentale importanza per produrre i motori EV. Questa mossa non può far altro che spingere l'industria automobilistica a trovare alternative per i motori delle auto elettriche, anche se al momento nessuna delle soluzioni proposte sembra sostenibile.
Un trio di ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory (ORNL) negli Stati Uniti – che ha lavorato su progetti di EV che non richiedono magneti a base di terre rare e quindi sono meno dipendenti dalla Cina – ha dichiarato che in settimana ci sono stati molti sviluppi promettenti in tal senso, ma ogni approccio sembra avere lo stesso inconveniente di base.
«In definitiva, sostituire i magneti a base di terre rare con quelli non a base di terre rare comporta un costo: prestazioni degradate del motore», ha scritto il trio per IEEE Spectrum. «Non ci siamo ancora».
Quali alternative abbiamo?
I 17 minerali considerati terre rare si trovano su gran parte dei dispositivi tecnologici moderni e, nei veicoli elettrici, tendono a essere concentrati nei motori. Quando mescolate con elementi ferromagnetici tipici come ferro o cobalto, le terre rare producono cristalli che sono sia altamente magnetici che molto resistenti alla demagnetizzazione, ideali per l'uso automobilistico.
Nei veicoli elettrici, i magneti a terre rare tendono a prendere la forma di neodimio ferro boro (NdFeB), il che ha permesso ai motori di rimanere relativamente leggeri. Eliminare questi magneti a terre rare significa optare per una delle due strade: trovare un magnete permanente privo di terre rare con sufficiente potenza, oppure sostituire tutti i magneti permanenti in un motore EV con elettromagneti.
Qualsiasi soluzione potenziale dovrebbe fare tre cose che i magneti a terre rare fanno incredibilmente bene, ha dichiarato il trio di ORNL. Essi hanno un alto prodotto energetico massimo, ma possiedono anche alta remanenza magnetica (una misura dell'intensità magnetica residua quando il campo magnetizzante viene rimosso) e alta coercitività (una misura di quanto sia difficile demagnetizzare un magnete).
«Nessun magnete permanente privo di terre rare possiede tutte queste caratteristiche»
Anche se i ricercatori riuscissero a concepire un motore privo di terre rare, questo risulterebbe molto più pesante rispetto ai corrispettivi attuali. Per essere più precisi, un motore a magneti strutturali di ferrite è circa il 30% più pesante rispetto ai motori con terre rare comparabili.
«E c'è di peggio: i motori di questo tipo possono essere complessi da fabbricare e presentano sfide meccaniche»
Secondo il team di ORNL c'è un'alternativa più conveniente, ovvero un motore che utilizza magneti realizzati con manganese-bismuto, capace di produrre la stessa quantità di coppia di un motore EV realizzato con magneti NdFeB con un costo di realizzazione inferiore del 32%. Purtroppo, raggiungere livelli di coppia equivalenti significa avere circa il 60% in più di volume e il 65% in più di massa rispetto a un motore EV tipico.
Al momento, nessuno ha ancora trovato un sostituto adatto per i magneti a terre rare nei motori EV e il tempo scorre. La Cina può fare gioco forza e decidere di aumentare i prezzi o, nel caso più estremo, bloccare completamente l'export di queste importanti materie prime congelando la produzione di EV al di fuori dei suoi confini. Per questo urge una soluzione alternativa in tempi brevi.