Nissan vuole tagliare i prezzi “domando” le terre rare
1. Volkswagen ID3 (2.383); 2. MG4 (2.064); 3. Skoda Enyaq (1.920)
Nissan Motor lo scorso marzo ha aggiornato il proprio business plan strategico, che include l’obiettivo di ridurre il costo dei veicoli elettrici in modo significativo. Il gruppo giapponese intende portare i costi di produzione dei veicoli elettrici allo stesso livello di quelli a benzina entro l’anno fiscale 2030, il che richiederebbe di tagliare i costi di produzione dei veicoli elettrici del 30%.
Di fronte alla concorrenza specialmente cinese, nel settore dei BEV la reazione pavloviana è di guardare alle batterie. Ma la casa automobilistica partner dell’Alleanza franco-giapponese vede gli sviluppi nei magneti come la chiave per ottenere un vantaggio: i motori elettrici sono un fattore sostanziale.
Infatti la ricerca Nissan anche su questo da anni si focalizza: con progetti sui propulsori stessi, ma anche sulle materie prime ad essi indispensabili, come ad esempio le terre rare, su cui Nissan già lavora ad esempio insieme all’Università Waseda per ottimizzarne il riciclo.
Se i gruppi auto e i loro fornitori da tempo rispondono alle criticità della disponibilità di certe materie prime differenziando la gamma di motori elettrici per proporre propulsori in grado di ridurne l’impiego o farne del tutto a meno, nel caso Nissan la strada presa dalla ricerca è alternativa.
L’idea è lavorare a un magnete del motore elettrico creato utilizzando materiale poco costoso. Il magnete è stato recentemente sviluppato utilizzando samario-ferro, che pure è una lega che appartiene alla famiglia delle terre rare. La casa automobilistica giapponese prevede di portare il nuovo magnete alla fattibilità commerciale entro l’anno fiscale 2030, che per le aziende giapponesi terminerà a marzo 2031.
I motori dei veicoli elettrici in genere incorporano magneti che ampliano la loro potenza grazie al neodimio: più forte è il magnete, maggiore è la coppia e l’energia meccanica. Oltre al neodimio, metallo a sua volta della famiglia delle terre rare, la scelta cade anche su disprosio e terbio, altre due metalli delle terre rare con proprietà di resistenza al calore.
Sebbene di recente anche in Europa siano stati identificate riserve interessanti, in particolare in Scandinavia, per il mondo automotive è critico che le forniture di neodimio e disprosio provengono in gran parte dalla Cina, rappresentando un rischio per la catena di approvvigionamento.
Il magnete samario-ferro di Nissan non utilizza nessuno dei tre metalli appartenenti alle terre rare e la casa, citata dal Nikkei ha affermato che il magnete è realizzato principalmente con samario e ferro, sebbene l’azienda stia abbottonata sulla esatta composizione del materiale. Sebbene il samario sia a sua volta un metallo delle terra rara, si ottiene come sottoprodotto della produzione del neodimio, quindi le forniture sono più accessibili rispetto al neodimio e al disprosio.
Il samario viene solitamente utilizzato nei magneti samario-cobalto presenti nei motori degli aerei. Nissan sarebbe la prima al mondo a utilizzare il samario per un’applicazione per veicoli elettrici, secondo l’azienda. Nel caso del mercato del Giappone, la domanda annuale di samario è stata di 80 tonnellate, secondo i dati diffusi lo scorso anno dal Ministero dell’Economia, del Commercio e dell’Industria giapponese, un volume è ben al di sotto della domanda di circa 5.000 tonnellate di neodimio e didimio (un derivato del neodimio).
Il prezzo di mercato del samario è una frazione di quello del neodimio, il che significa che, secondo Nissan, i magneti samario-ferro possono ridurre i costi di produzione di circa il 30% rispetto ai magneti al neodimio. Rispetto alle batterie, che hanno scritto una serie storica che ha portato il prezzo medio verso la fatidica soglia dei $100/kWh e che continua a scendere specie per le celle a base ferrosa prive di nichel e cobalto, i costi industriali dei motori sono invece diminuiti in modo lento, finora.
La previsione è che alternative come quelle dei magneti in samario-ferro possano rappresentare l’occasione di prendere due piccioni con una fava evitando i rischi di approvvigionamento e riducendo i costi di produzione dei motori. Svilupparli ha richiesto sforzi.
Generalmente, la realizzazione di un magnete prevede una fase in cui il materiale viene compresso, migliorandone le prestazioni. Nel caso dei magneti al neodimio, questa fase è nota come sinterizzazione, ovvero la compressione del materiale a temperature elevate al di sotto del punto di ebollizione.
Ma la sinterizzazione può alterare la composizione dei magneti in samario-ferro, influenzandone la funzionalità. Nissan ha sviluppato un metodo di compressione alternativo basato su catalizzatori di scarico, sebbene non abbia rivelato i dettagli. I magneti in ferrite, che non contengono metalli delle terre rare, sono un’altra alternativa allo studio per i motori dei veicoli elettrici. Ma attualmente sono molto più deboli dei magneti al neodimio e non hanno visto un uso diffuso.
Secondo Nissan, il suo magnete in samario-ferro ha una capacità di flusso magnetico (una misura della sua forza magnetica) collocata a metà strada tra i magneti al neodimio e quelli in ferrite. Si avvicina quindi ai magneti al neodimio nella resistenza al calore.
Nissan finora ha prodotto il magnete al samario-ferro solo come parte di un test di laboratorio. Deve ancora sviluppare una versione più grande del magnete e capire come produrre in serie il componente.
Nissan utilizza già un motore senza magneti permanenti nel suo nuovo SUV elettrico Ariya, sfruttando l’esperienza del partner dell’alleanza Renault per ridurre la necessità di metalli delle terre rare. Ma i motori non magnetici tendono ad essere più grandi e più pesanti e Nissan vuole opzioni alternative anche per i motori magnetici.
