En el llamado Día del Inversor, celebrado este mes de marzo, Tesla anunció que su próxima generación de motores eléctricos no contendría materiales de tierras raras. Dada la enorme presencia de Tesla en el mercado de los vehículos eléctricos, esto podría suponer una transición significativa para el diseño y la sostenibilidad de este tipo de propulsores.
Los primeros modelos de Tesla, incluidos los Model S y X originales, utilizaban un motor de inducción, en el que se emplea una jaula de cobre o aluminio en el rotor, que es la parte giratoria del motor. El lanzamiento del Model 3 en 2017 supuso la incorporación de motores de imanes permanentes (PM), en los que son necesarios imanes muy potentes para generar un campo magnético en el rotor.
Aunque la marca mantuvo un motor de inducción para su unidad de propulsión secundaria (que proporciona impulsos de aceleración cuando es necesario), el cambio a un diseño PM permitió una mayor eficiencia y densidad de potencia. En 2022, un estudio de la consultora IDTechEx reveló que más del 80% del mercado de motores para vehículos eléctricos correspondía a sistemas PM.
El inconveniente de estos radica en los materiales utilizados para fabricar los imanes, es decir, lo que se conoce como tierras raras, entre las que se cuentan, por ejemplo, el neodimio y el disprosio, que tienen un coste elevado y una cadena de suministro limitada geográficamente.
China acumula la gran mayoría de la producción mundial de estos materiales, lo que históricamente ha provocado una notable volatilidad de precios. En 2011, el país asiático restringió las exportaciones de tierras raras, lo que provocó una subida de precios del 750% y el 2.000%, respectivamente, para el neodimio y el disprosio. Hacia finales de 2020, los precios empezaron a subir de nuevo y en 2022 alcanzaron una cifra media aproximadamente 2,6 veces superior a la de 2017.
Además de las preocupaciones por los precios, existen preocupaciones medioambientales. La minería de tierras raras puede producir aguas residuales que acidifican el suelo y las aguas subterráneas circundantes. Los residuos radiactivos y de metales pesados son otro subproducto potencialmente nocivo de esta clase de minería.
Algunos fabricantes, como Audi y Mercedes, han optado por motores de inducción para evitar los problemas asociados a los PM, mientras que BMW y Renault prefieren una configuración de rotor bobinado. Estos diseños suelen ser más pesados y menos eficientes en general, pero se han hecho grandes progresos para minimizar dichos inconvenientes.
Aunque Tesla ha sugerido que su nuevo propulsor no recurrirá a tierras raras, sigue siendo un motor PM. La firma californiana ha ido reduciendo progresivamente en los últimos años el contenido de estas materias primas, sobre todo de las más pesadas, en sus motores. Pero para que no contengan tierras raras se necesitan materiales magnéticos alternativos, como imanes de ferrita u otras aleaciones, que normalmente tienen un campo magnético mucho más débil, lo que hace que el motor tenga menos potencia.
Hacia una alternativa más estable y sostenible
Hay varias estrategias que Tesla podría haber adoptado para realizar esta transición, pero probablemente se haya decantado por una combinación de desarrollos en aleaciones magnéticas para mejorar la intensidad de campo y el aumento del tamaño del motor para proporcionar rendimientos similares, aunque con un acento en la densidad de potencia, ya que los conductores no lo notarán a menos que afecte al rendimiento o al espacio de carga.
No conoceremos los detalles exactos del nuevo diseño ni de los materiales utilizados hasta más adelante, pero será interesante ver si el resto del mercado de vehículos eléctricos sigue su ejemplo. Solo el hecho de que Tesla abandone las tierras raras podría tener un impacto en la demanda global, pero si otros fabricantes de automóviles adoptan una estrategia similar, ello podría suponer un gran cambio en el mercado hacia una alternativa más sostenible y menos sensible al precio de los imanes de tierras raras.
Todas estas indagaciones sobre los nuevos motores eléctricos de Tesla se contienen en el informe de IDTechEx Motores eléctricos para vehículos eléctricos 2022-2032, que profundiza en los tipos de propulsores empleados actualmente en los modelos eléctricos, así como en las alternativas emergentes como los motores de flujo axial y los que se emplazan en las ruedas.
El estudio analiza el mercado de vehículos eléctricos para coches, autobuses, camiones, furgonetas y vehículos de dos ruedas en China, Europa y Estados Unidos, e incluye previsiones de demanda de motores para los próximos 10 años. Ofrece estadísticas detalladas sobre el rendimiento de los motores en estas categorías y regiones, incluida una evaluación comparativa detallada de la potencia y la densidad de par de varios propulsores embarcados actualmente en híbridos, híbridos enchufables y otras alternativas futuras.
En el trabajo se analizan los materiales utilizados en los motores y, especialmente, el recurso a las tierras raras en los imanes y el cobre y el aluminio usados en los bobinados del motor, además de las previsiones de demanda de materiales hasta 2032.