Conifer stawia na silniki elektryczne bez metali ziem rzadkich
Chiny dominują 90% światowego rynku metali ziem rzadkich, kontrolując zarówno ich wydobycie, jak i rafinację. Elementy takie jak neodym, dysproz lub terb są niezbędne w silnikach elektrycznych, turbinach wiatrowych i urządzeniach elektronicznych. Ta zależność sprawia, że globalny przemysł jest podatny na napięcia geopolityczne, wahania cen i ograniczenia handlowe.
Kalifornijska firma Conifer Motors proponuje śmiałą alternatywę: całkowite wyeliminowanie metali ziem rzadkich i wykorzystanie jednego z najpowszechniejszych i najłatwiej dostępnych materiałów na świecie: żelaza. Osiąga to dzięki architekturze osiowej, mniej eksploatowanej niż tradycyjna konstrukcja promieniowa, ale oferującej interesujące zalety w połączeniu z nowoczesną technologią.
W przeciwieństwie do silników promieniowych — najczęściej stosowanych w przemyśle — silniki o przepływie osiowym działają w formie dysku, w którym strumień magnetyczny porusza się wzdłuż osi. Taka konfiguracja pozwala uzyskać większy moment obrotowy przy mniejszej objętości, co jest szczególnie cenne w zastosowaniach kompaktowych.
Przez dziesięciolecia konstrukcja ta była uważana za niepraktyczną ze względu na trudności produkcyjne i problemy termiczne. Jednak sytuacja uległa zmianie: postępy w zarządzaniu temperaturą, precyzyjnej obróbce skrawaniem i materiałach kompozytowych wyeliminowały wiele z tych barier. I właśnie tam firma Conifer dostrzegła swoją szansę.
Ich innowacyjność nie opiera się wyłącznie na geometrii. Wykorzystują magnesy ferrytowe, które są mniej wydajne, ale znacznie bardziej dostępne i tańsze. Dzięki inteligentnej konstrukcji — umieszczeniu większej masy magnetycznej z dala od osi i wykorzystaniu tzw. „efektu koła zamachowego” — osiągają konkurencyjną wydajność w wielu zastosowaniach, w których rozmiar i waga nie mają kluczowego znaczenia.
Praktyczne podejście: od warsztatu do skutera elektrycznego
Conifer nie zamierza konkurować z producentami samochodów elektrycznych klasy premium. Zamiast tego skupia się na sektorach, w których ekstremalna wydajność nie jest niezbędna, ale niezawodność, koszt i lokalna produkcja mają kluczowe znaczenie.
Firma produkuje silniki o mocy od 0,75 do 18,65 kilowatów, idealne do wentylatorów przemysłowych, sprężarek, elektronarzędzi, pomp lub lekkich pojazdów, takich jak skutery, wózki dostawcze lub elektryczne quady. Ich konstrukcja zintegrowana z kołem eliminuje wały, mechanizmy różnicowe i inne części mechaniczne, zmniejszając całkowitą masę, zużycie energii i koszty konserwacji.
Konkretny przykład: firma zajmująca się dostawami miejskimi mogłaby zelektryfikować swoją flotę bez konieczności korzystania z drogich silników importowanych i martwienia się o międzynarodowy łańcuch dostaw. Ponadto, dzięki silnikowi w każdym kole, można wdrożyć inteligentne systemy napędu, które poprawiają bezpieczeństwo i efektywność energetyczną.
Lokalna produkcja, skalowalność i mniej odpadów
Conifer przemyślał również sposób produkcji tych silników. Zamiast tradycyjnego ręcznego lub zautomatyzowanego nawijania za pomocą skomplikowanych maszyn, firma dostosowała technikę inspirowaną montażem baterii: płaskie i ułożone w stosy uzwojenia, które można łatwo zautomatyzować. Wynik: 90% redukcja kosztów nawijania i elastyczna linia montażowa, która nie wymaga rekonfiguracji w celu produkcji silników o różnych rozmiarach.
Oznacza to znaczącą zmianę: mniej odpadów materiałowych, mniejsze zużycie energii podczas produkcji i większa odporność przemysłowa, ponieważ umożliwia to montaż fabryki w niemal każdym miejscu z dostępem do stali i podstawowej technologii.
Rzeczywiste, ale akceptowalne wady
Prawdą jest, że magnesy ferrytowe nie mogą konkurować pod względem mocy z magnesami ziem rzadkich. Dlatego nie zobaczymy tych silników w samochodach elektrycznych o wysokich osiągach, takich jak Tesla czy Rivian. Ponadto w przypadku pojazdów lekkich zastosowanie silników w kołach powoduje zwiększenie masy nieresorowanej, co może wpływać na jakość jazdy w terenie nierównym.
Jednak w wielu kontekstach — takich jak systemy HVAC, skutery miejskie lub pojazdy rolnicze — wady te są nieistotne w porównaniu z zaletami: niższy koszt, mniejsza złożoność, lokalna produkcja i brak zależności geopolitycznej.
Potencjał
Technologia Conifer ma potencjał, aby radykalnie zmniejszyć ślad ekologiczny elektryfikacji w sektorach, które obecnie są uzależnione od importowanych komponentów o krytycznym znaczeniu. Do jej najważniejszych zalet należą:
- Dekarbonizacja maszyn przemysłowych dzięki dostępnym i wydajnym silnikom.
- Niedroga elektryfikacja lekkich flot do logistyki miejskiej lub rolnictwa.
- Lokalna reindustrializacja dzięki wyeliminowaniu zapotrzebowania na trudno dostępne materiały strategiczne.
- Modułowe i nadające się do recyklingu konstrukcje, które ułatwiają konserwację i wydłużają żywotność sprzętu.
W sytuacji, gdy globalna transformacja energetyczna nie może opierać się na kilku krajach ani na rzadkich surowcach, rozwiązania takie jak Conifer otwierają nowe możliwości. Nie rozwiązują one wszystkich problemów, ale otwierają szeroki wachlarz bardzo konkretnych, praktycznych i skalowalnych możliwości. A w walce z kryzysem klimatycznym liczy się każda realna opcja.