La Escasez de Tierras Raras y los Imanes Permanentes en Coches Eléctricos: ¿Cuál es la Solución?

Alternativas a los Imanes de Tierras Raras en Coches Eléctricos: La Respuesta a la Escasez

En el mundo de la movilidad eléctrica, los motores con imanes permanentes son fundamentales debido a su alta eficiencia y rendimiento. Sin embargo, la producción de estos imanes depende en gran medida de las tierras raras, un grupo de elementos químicos escasos y difíciles de obtener. A pesar de la creciente escasez y los problemas ambientales asociados con la minería de tierras raras, los fabricantes de coches eléctricos siguen optando por estos motores. Este artículo explora las razones detrás de esta elección y examina posibles soluciones para reducir o eliminar la dependencia de tierras raras en la fabricación de imanes permanentes.

Importancia de los Imanes Permanentes en Coches Eléctricos

Los imanes permanentes, especialmente los de neodimio, son cruciales para los motores eléctricos de los coches debido a varias ventajas clave. Estos motores ofrecen una alta densidad de potencia, lo que significa que pueden generar mucha fuerza en un espacio relativamente pequeño. Además, son altamente eficientes, lo que se traduce en menor consumo de energía y mayor autonomía para los vehículos eléctricos. Estas características hacen que los imanes permanentes sean la opción preferida para muchos fabricantes de coches eléctricos.

Otra razón por la que los fabricantes insisten en utilizar motores con imanes permanentes es la reducción de costos a largo plazo. Aunque los imanes permanentes pueden ser caros debido al precio de las tierras raras, su eficiencia energética y durabilidad pueden compensar los costos iniciales elevados. Esto es especialmente importante en un mercado donde la competencia es feroz y la eficiencia es un factor crucial para atraer a los consumidores.

Problema de la Escasez de Tierras Raras

Las tierras raras son un grupo de 17 elementos químicos que, a pesar de su nombre, no son necesariamente escasos en la corteza terrestre. Sin embargo, su extracción y procesamiento son complejos y costosos, lo que las hace relativamente escasas en términos económicos. El neodimio y el disprosio, dos tierras raras críticas para los imanes permanentes, son especialmente difíciles de obtener.

La minería de tierras raras tiene un impacto ambiental significativo. El proceso de extracción genera grandes cantidades de residuos tóxicos y puede causar contaminación del suelo y el agua. Además, la mayoría de las tierras raras se extraen en China, lo que crea una dependencia geopolítica y económica que puede ser problemática para los fabricantes de coches eléctricos en otros países. Se ha experimentado también una volatilidad de precios en estos materiales principales de los imanes de motores eléctricos. Según IDTech más del 77% del mercado de coches eléctricos se ha mantenido gracias a los imanes de tierras raras de los imanes de motores durante los últimos 9 años.

La escasez de tierras raras y las preocupaciones ambientales y geopolíticas asociadas han llevado a una creciente demanda de soluciones alternativas que puedan reducir o eliminar la dependencia de estos elementos en la fabricación de imanes permanentes. Sin embrago a pesar de que se prevé que se reduzca el la implementación de motores con tierras raras para 2034, la mayoría de fabricantes seguirán empleando motores con imanes permanentes.

Además en contraposición, desde el 2022 los costes de las tierras raras tiende a estabilizarse, volviendo a continuar de alguna forma como una alternativa muy adecuada y rediciendo de alguna forma la urgencia por implementar otras alternativas a estas.

Soluciones y Alternativas

Para abordar el problema de la escasez de tierras raras, los investigadores y fabricantes están explorando varias alternativas innovadoras. Una de las soluciones más prometedoras es el desarrollo de motores eléctricos que no requieren imanes permanentes. Estos motores, conocidos como motores de inducción o motores sincrónicos de reluctancia, utilizan diferentes principios electromagnéticos para generar movimiento, eliminando así la necesidad de tierras raras.

Los motores de inducción, por ejemplo, no dependen de imanes permanentes y son una tecnología probada que ya se utiliza en algunos coches eléctricos, como el Tesla Model S. Aunque estos motores pueden ser menos eficientes (requieren excitación externa) que los motores con imanes permanentes, las mejoras continuas en su diseño y tecnología están cerrando esta brecha de eficiencia. Otros ejemplos de la utilización de motores síncronos son Renault en su modelo Zoe, así también como BMW. Los motores síncronos también son más caros de fabricar.

Otra solución es la investigación y desarrollo de nuevos materiales que puedan reemplazar las tierras raras en los imanes permanentes. Científicos de todo el mundo están trabajando en el desarrollo de imanes a base de ferrita y otros compuestos que no contienen tierras raras. Estos materiales aún están en fase de investigación, pero los avances recientes son prometedores y podrían ofrecer una alternativa viable en el futuro cercano.

Por ejemplo la empresa Proterial afirma que tienen imanes de ferrita con los niveles más altos del mundo, por otro lado Niron Magnetics investiga el desarrollo de imanes de nitruro de hierro para tratar de igualar a los de neodimio en rendimiento. Por último PASSENGER desarrolla aleaciones de ferrita de estroncio y magnesio junto con aluminio y carbono.

Además, las innovaciones en el diseño de motores eléctricos también juegan un papel crucial. Los avances en la ingeniería de motores y la optimización de sistemas de control pueden mejorar la eficiencia de los motores sin imanes permanentes, haciendo que sean una opción más atractiva para los fabricantes de coches eléctricos.

Conclusión

A pesar de la escasez de tierras raras y los problemas ambientales y económicos asociados con su extracción, los fabricantes de coches eléctricos siguen utilizando motores con imanes permanentes debido a su alta eficiencia y rendimiento. Sin embargo, la búsqueda de soluciones alternativas está en marcha, y el desarrollo de motores sin imanes permanentes y materiales sustitutos ofrece esperanza para un futuro más sostenible y menos dependiente de tierras raras.

La industria automotriz debe continuar invirtiendo en investigación y desarrollo para encontrar y adoptar estas alternativas. La innovación y la sostenibilidad deben ser prioridades clave en el diseño y fabricación de coches eléctricos, no solo para reducir la dependencia de tierras raras, sino también para minimizar el impacto ambiental y asegurar un suministro estable y accesible de materiales críticos.

Deberíamos invitar a los líderes de la industria, investigadores y responsables de políticas a colaborar en la búsqueda de soluciones sostenibles que permitan a la movilidad eléctrica prosperar sin comprometer el medio ambiente ni la economía global.

Fuente:

Híbridos y Eléctricos.