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 sur le marché des véhicules électriques (véhicules électriques), cela pourrait s’avérer une transition importante pour la conception et la durabilité des moteurs électriques.
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. Bien qu’il ait conservé un moteur à induction pour son unité d’entraînement secondaire (fournissant des accélérations en cas de besoin), le passage à une conception PM a permis une plus grande efficacité et 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 est 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 ont une chaîne d’approvisionnement géographiquement limitée. La Chine représente la grande majorité de la production mondiale, ce qui a historiquement entraîné une volatilité des prix. En 2011, la Chine a restreint les exportations de terres rares, enregistrant une hausse approximative des prix de 750% et 2000% 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 plus élevé qu’en 2017. En plus des préoccupations relatives aux prix, il y a des préoccupations environnementales. L’exploitation minière des terres rares peut produire des eaux usées qui acidifient le sol environnant et les eaux souterraines. Les déchets radioactifs et de métaux lourds sont un autre sous-produit potentiel de l’exploitation minière des terres rares.
Certains constructeurs comme Audi et Mercedes ont adopté les moteurs à induction pour éviter les problèmes de PM et BMW et Renault ont opté pour une configuration de 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 sera 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 exempts 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 prendre pour faire 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 dans la densité de puissance, car les conducteurs ne le remarqueront pas à moins que cela n’affecte les performances ou l’espace de chargement.
Nous ne connaîtrons pas les détails exacts de la nouvelle conception ou des matériaux utilisés avant une date ultérieure, mais il sera intéressant de voir si (et peut) le reste du marché des véhicules électriques emboîter le pas. L’abandon des terres rares par Tesla pourrait avoir un impact sur la demande globale, mais si d’autres constructeurs automobiles adoptent une stratégie similaire, cela pourrait entraîner un grand changement de marché vers une alternative plus durable et moins sensible aux prix des aimants de terres rares.
Le rapport d’IDTechEx, « Electric Motors for Electric Vehicles 2022-2032 », examine en profondeur les types de moteurs électriques utilisés dans les véhicules électriques ainsi que les alternatives émergentes telles que le flux axial et les moteurs-roues. Le rapport examine le marché des véhicules électriques pour les voitures, les bus, les camions, les fourgonnettes 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 un indice de référence détaillé de la puissance et de la densité de couple de plusieurs moteurs utilisés actuellement dans les VEB, les VHR et les alternatives futures. 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 des moteurs, avec des prévisions de demande de matériaux jusqu’en 2032.
Pour plus d’informations :
« Moteurs électriques pour véhicules électriques 2022-2032 »
