Kwa sababu ya ugavi na masuala ya mazingira, idara ya Tesla powertrain inafanya kazi kwa bidii ili kuondoa sumaku adimu za dunia kutoka kwa injini na inatafuta suluhu mbadala.
Tesla bado haijavumbua nyenzo mpya kabisa ya sumaku, kwa hivyo inaweza kufanya na teknolojia iliyopo, uwezekano mkubwa wa kutumia feri ya bei nafuu na inayotengenezwa kwa urahisi.
Kwa kuweka kwa uangalifu sumaku za ferrite na kurekebisha vipengele vingine vya muundo wa magari, viashiria vingi vya utendaji vyaardhi adimugari motors inaweza kuigwa. Katika kesi hiyo, uzito wa motor huongezeka tu kwa karibu 30%, ambayo inaweza kuwa tofauti ndogo ikilinganishwa na uzito wa jumla wa gari.
4. Nyenzo mpya za sumaku zinahitaji kuwa na sifa tatu za msingi zifuatazo: 1) zinahitaji kuwa na sumaku; 2) Endelea kudumisha magnetism mbele ya mashamba mengine ya magnetic; 3) Inaweza kuhimili joto la juu.
Kwa mujibu wa Tencent Technology News, mtengenezaji wa gari la umeme Tesla amesema kuwa vipengele vya dunia vya nadra havitatumika tena katika motors zake za gari, ambayo ina maana kwamba wahandisi wa Tesla watalazimika kufunua kikamilifu ubunifu wao katika kutafuta ufumbuzi mbadala.
Mwezi uliopita, Elon Musk alitoa "Sehemu ya Tatu ya Mpango Mkuu" katika tukio la Siku ya Wawekezaji wa Tesla. Miongoni mwao, kuna maelezo madogo ambayo yamesababisha hisia katika uwanja wa fizikia. Colin Campbell, mtendaji mkuu katika idara ya treni ya umeme ya Tesla, alitangaza kuwa timu yake inaondoa sumaku adimu kutoka kwa injini kwa sababu ya maswala ya ugavi na athari mbaya ya kutengeneza sumaku adimu za ardhi.
Ili kufikia lengo hili, Campbell aliwasilisha slaidi mbili zinazohusisha nyenzo tatu za ajabu zilizoandikwa kwa ustadi kuwa adimu 1, dunia adimu 2 na adimu 3. Slaidi ya kwanza inawakilisha hali ya sasa ya Tesla, ambapo kiasi cha ardhi adimu inayotumiwa na kampuni katika kila gari. kutoka nusu kilo hadi gramu 10. Kwenye slaidi ya pili, matumizi ya vipengele vyote adimu vya dunia yamepunguzwa hadi sifuri.
Kwa wataalamu wa sumaku wanaosoma nguvu za kichawi zinazozalishwa na mwendo wa elektroniki katika nyenzo fulani, utambulisho wa ardhi adimu 1 unatambulika kwa urahisi, ambayo ni neodymium. Inapoongezwa kwa vipengele vya kawaida kama vile chuma na boroni, chuma hiki kinaweza kusaidia kuunda nguvu, daima kwenye uwanja wa sumaku. Lakini vifaa vichache vina ubora huu, na hata vipengele vichache vya dunia vinazalisha sehemu za sumaku zinazoweza kuhamisha magari ya Tesla yenye uzito wa zaidi ya kilo 2000, pamoja na vitu vingine vingi kutoka kwa roboti za viwandani hadi ndege za kivita. Ikiwa Tesla inapanga kuondoa neodymium na vitu vingine vya nadra vya ardhi kutoka kwa motor, itatumia sumaku gani badala yake?
Kwa wanafizikia, jambo moja ni hakika: Tesla hakuzua aina mpya kabisa ya nyenzo za sumaku. Andy Blackburn, Makamu wa Rais Mtendaji wa Mikakati katika Niron Magnets, alisema, "Katika zaidi ya miaka 100, tunaweza kuwa na fursa chache tu za kupata sumaku mpya za biashara." Niron Sumaku ni mojawapo ya waanzishaji wachache wanaojaribu kuchukua fursa inayofuata.
Blackburn na wengine wanaamini kuna uwezekano mkubwa kwamba Tesla ameamua kufanya na sumaku isiyo na nguvu sana. Miongoni mwa uwezekano mwingi, mgombea dhahiri zaidi ni ferrite: kauri inayojumuisha chuma na oksijeni, iliyochanganywa na kiasi kidogo cha chuma kama vile strontium. Ni ya bei nafuu na rahisi kutengeneza, na tangu miaka ya 1950, milango ya friji duniani kote imetengenezwa kwa njia hii.
Lakini kwa suala la kiasi, sumaku ya ferrite ni sehemu ya kumi tu ya sumaku za neodymium, ambayo inaleta maswali mapya. Mkurugenzi Mtendaji wa Tesla Elon Musk amekuwa akijulikana kwa kutokuwa na maelewano, lakini ikiwa Tesla atahama kwa ferrite, inaonekana kwamba makubaliano kadhaa lazima yafanywe.
Ni rahisi kuamini kwamba betri ni nguvu ya magari ya umeme, lakini kwa kweli, ni uendeshaji wa umeme unaoendesha magari ya umeme. Sio bahati mbaya kwamba Kampuni ya Tesla na kitengo cha sumaku "Tesla" huitwa jina la mtu mmoja. Elektroni zinapotiririka kupitia koili kwenye injini, hutoa sehemu ya sumakuumeme ambayo huendesha nguvu ya sumaku iliyo kinyume, na kusababisha shimoni la injini kuzunguka na magurudumu.
Kwa magurudumu ya nyuma ya magari ya Tesla, nguvu hizi hutolewa na motors na sumaku za kudumu, nyenzo za ajabu na shamba la magnetic imara na hakuna pembejeo ya sasa, shukrani kwa spin ya wajanja ya elektroni karibu na atomi. Tesla alianza tu kuongeza sumaku hizi kwa magari takriban miaka mitano iliyopita, ili kupanua anuwai na kuongeza torque bila kuboresha betri. Kabla ya hili, kampuni ilitumia injini za induction zilizotengenezwa karibu na sumaku-umeme, ambazo hutoa sumaku kwa kutumia umeme. Mifano hizo zilizo na motors za mbele bado zinatumia hali hii.
Hatua ya Tesla ya kuachana na ardhi adimu na sumaku inaonekana kuwa ya ajabu. Makampuni ya magari mara nyingi huzingatia ufanisi, hasa katika kesi ya magari ya umeme, ambapo bado wanajaribu kuwashawishi madereva kuondokana na hofu yao ya aina mbalimbali. Lakini watengenezaji wa magari wanapoanza kupanua kiwango cha uzalishaji wa magari ya umeme, miradi mingi ambayo hapo awali ilizingatiwa kuwa haina ufanisi inaibuka tena.
Hii imesababisha watengenezaji wa magari, ikiwa ni pamoja na Tesla, kuzalisha magari zaidi kwa kutumia betri za lithiamu iron phosphate (LFP). Ikilinganishwa na betri zilizo na vipengele kama vile kobalti na nikeli, miundo hii mara nyingi huwa na masafa mafupi. Hii ni teknolojia ya zamani yenye uzito mkubwa na uwezo mdogo wa kuhifadhi. Kwa sasa, Model 3 inayoendeshwa na nguvu ya kasi ya chini ina safu ya maili 272 (takriban kilomita 438), wakati Model S ya mbali iliyo na betri za hali ya juu zaidi inaweza kufikia maili 400 (kilomita 640). Hata hivyo, matumizi ya betri ya lithiamu ya phosphate ya chuma inaweza kuwa chaguo la biashara la busara zaidi, kwa sababu inaepuka matumizi ya vifaa vya gharama kubwa zaidi na hata vya kisiasa.
Walakini, Tesla hakuna uwezekano wa kuchukua nafasi ya sumaku na kitu kibaya zaidi, kama vile ferrite, bila kufanya mabadiliko mengine yoyote. Mwanafizikia wa Chuo Kikuu cha Uppsala Alaina Vishna alisema, “Utabeba sumaku kubwa kwenye gari lako. Kwa bahati nzuri, motors za umeme ni mashine ngumu kabisa na vifaa vingine vingi ambavyo vinaweza kupangwa upya kinadharia ili kupunguza athari za kutumia sumaku dhaifu.
Katika mifano ya kompyuta, kampuni ya nyenzo Proterial hivi karibuni iliamua kuwa viashiria vingi vya utendaji vya motors adimu za kuendesha dunia vinaweza kuigwa kwa kuweka kwa uangalifu sumaku za ferrite na kurekebisha mambo mengine ya muundo wa gari. Katika kesi hiyo, uzito wa motor huongezeka tu kwa karibu 30%, ambayo inaweza kuwa tofauti ndogo ikilinganishwa na uzito wa jumla wa gari.
Licha ya maumivu haya ya kichwa, makampuni ya magari bado yana sababu nyingi za kuacha vipengele vya dunia adimu, mradi wanaweza kufanya hivyo. Thamani ya soko zima la dunia adimu ni sawa na ile ya soko la mayai nchini Marekani, na kinadharia, vipengele adimu vya ardhi vinaweza kuchimbwa, kusindika, na kubadilishwa kuwa sumaku duniani kote, lakini kwa kweli, taratibu hizi hutoa changamoto nyingi.
Mchambuzi wa madini na mwanablogu maarufu wa uchunguzi wa adimu duniani Thomas Krumer alisema, “Hii ni tasnia ya dola bilioni 10, lakini thamani ya bidhaa zinazoundwa kila mwaka ni kati ya dola trilioni 2 hadi trilioni 3, ambayo ni lever kubwa. Vivyo hivyo kwa magari. Hata kama zina kilo chache tu za dutu hii, kuziondoa inamaanisha kuwa magari hayawezi kukimbia tena isipokuwa uko tayari kuunda upya injini nzima.
Marekani na Ulaya zinajaribu kubadilisha msururu huu wa ugavi. Migodi ya madini adimu ya California, ambayo ilifungwa mwanzoni mwa karne ya 21, imefunguliwa tena hivi karibuni na kwa sasa inatoa 15% ya rasilimali adimu duniani. Nchini Marekani, mashirika ya serikali (hasa Idara ya Ulinzi) yanahitaji kutoa sumaku zenye nguvu kwa ajili ya vifaa kama vile ndege na setilaiti, na yana shauku ya kuwekeza katika misururu ya usambazaji bidhaa ndani na katika maeneo kama vile Japani na Ulaya. Lakini kwa kuzingatia gharama, teknolojia inayohitajika, na masuala ya mazingira, huu ni mchakato wa polepole ambao unaweza kudumu kwa miaka kadhaa au hata miongo.
Muda wa kutuma: Mei-11-2023