Questi motori sono prodotti quasi interamente in Cina e storicamente sono stati soggetti a una notevole volatilità dei prezzi. Date queste problematiche, è sorprendente constatare che una ricerca di IDTechEx ha rilevato che i motori a magneti permanenti in terre rare hanno mantenuto oltre il 77% della quota di mercato dei veicoli elettrici negli ultimi nove anni. Perché?
Quota di mercato della tecnologia dei motori nelle auto BEV e PHEV. Fonte: IDTechEx
Il rapporto IDTechEx, "Electric Motors for Electric Vehicles 2024-2034", prevede che saranno necessari oltre 140 milioni di motori elettrici per il mercato dei veicoli elettrici. Pur prevedendo un calo della quota di mercato dei motori a terre rare, stima che nel 2034 la maggior parte del mercato si baserà ancora su motori a magneti permanenti.
Cosa ti preoccupa?
La Cina controlla in larga misura l'offerta di materiali delle terre rare, il che ha storicamente portato a una significativa volatilità dei prezzi. Nel 2011, dopo che la Cina ha limitato le sue esportazioni di terre rare, il prezzo del neodimio e del disprosio è aumentato rispettivamente di circa il 750% e il 2.000%. I prezzi sono aumentati nuovamente nel 2021 e nel 2022, raggiungendo il picco nel 2022 a circa quattro volte la loro media degli ultimi otto anni. Sebbene i prezzi si siano stabilizzati nel 2023 e all'inizio del 2024, rimangono una fonte di preoccupazione per il futuro.
L'approvvigionamento locale di materiali e il rafforzamento delle catene di approvvigionamento nazionali sono diventati obiettivi sempre più importanti per molti settori industriali e governi che mirano a garantire il proprio futuro. Ad esempio, gli Stati Uniti hanno stanziato risorse per migliorare l'approvvigionamento interno di elementi delle terre rare, ma ci vorrà del tempo prima che questi progetti diventino operativi.
Gli elementi delle terre rare pongono anche problemi ambientali legati alla loro estrazione e lavorazione, nonché ai rifiuti che generano.
Qual è lo stato attuale del mercato e della tecnologia?
I motori a magneti permanenti rimangono la tecnologia dominante nei veicoli elettrici. A causa delle problematiche sopra menzionate, sono stati compiuti progressi nello sviluppo di alternative prive di terre rare. Renault utilizza motori sincroni ad eccitazione esterna (EESM) nei veicoli elettrici sin dalla Zoe, e altri produttori come BMW hanno adottato questo approccio. Tuttavia, sebbene questi motori riducano i costi dei materiali, la loro produzione è spesso più complessa a causa degli avvolgimenti in rame nel rotore e della necessità di eccitazione del rotore stesso. Pertanto, i costi di produzione sono in genere più elevati.
Un'altra soluzione, attualmente in diverse fasi di sviluppo commerciale, è rappresentata dai magneti non a base di terre rare, con aziende come Proterial che affermano che i loro magneti "offrono i livelli più elevati al mondo tra i magneti in ferrite". Niron Magnetics sta sviluppando magneti in nitruro di ferro, con versioni di nuova generazione che puntano a competere con le prestazioni del neodimio. PASSENGER è un progetto europeo che sviluppa ferrite di stronzio e leghe di manganese, alluminio e carbonio. Sebbene sia improbabile che questi materiali sostituiscano i magneti a base di terre rare nel prossimo futuro, i vantaggi di un costo inferiore e di una fornitura stabile potrebbero essere sufficienti a orientare il mercato in questa direzione. IDTechEx prevede che i magneti non a base di terre rare rappresenteranno il 12% del mercato entro il 2034.
Perché i motori a magneti permanenti rimangono la tecnologia dominante
Due sono i fattori principali (con molteplici considerazioni) che determinano la scelta della tecnologia del motore: prestazioni e costi. I motori a magneti permanenti in terre rare offrono in genere la massima densità di potenza e coppia, efficienza e bassi costi di produzione. Il loro principale svantaggio è il costo dei materiali, poiché i magneti rappresentano solitamente circa un terzo del costo totale dei materiali del motore.
Dal picco raggiunto nel 2022, i prezzi delle terre rare si sono stabilizzati, consentendo ai motori a magneti permanenti di tornare a essere competitivi in termini di costi e riducendo la necessità di alternative. La maggior parte dei fornitori di primo livello offre ora l'opzione di motori a magneti permanenti o EESM, ma la decisione finale spetta ai produttori di apparecchiature originali (OEM). Secondo le interviste condotte da IDTechEx con gli OEM, la maggior parte dispone di opzioni EESM interne o tramite fornitori, ma queste sono principalmente riservate a situazioni in cui i prezzi dei magneti aumentano significativamente o in cui aumenta la necessità di localizzare l'approvvigionamento dei materiali (a causa di pressioni geopolitiche o normative).
Una questione più ampia
A meno che non si assista a un miglioramento significativo dei magneti privi di terre rare, o a una forte spinta normativa, è probabile che i motori a magneti permanenti in terre rare mantengano la maggior parte della quota di mercato, soprattutto considerando che la Cina è il più grande mercato di veicoli elettrici e ha meno incentivi ad abbandonare le terre rare.
Una domanda che bisogna porsi è se gli automobilisti abbiano effettivamente bisogno di tutta la potenza tipicamente installata nei veicoli elettrici o nelle varianti a doppio motore. Le varianti a doppio motore sono generalmente meno efficienti e richiedono più materiali per la realizzazione e l'installazione del secondo motore. Queste potenze più elevate e i motori aggiuntivi non sono necessari nella maggior parte dei casi, così come non lo sono in generale i veicoli di grandi dimensioni. Tuttavia, i modelli più potenti e meglio equipaggiati attraggono una diversa fascia di consumatori e offrono ai produttori di apparecchiature originali (OEM) l'opportunità di aumentare i propri margini di profitto. Se ciò contribuisce a far sì che i veicoli elettrici guadagnino quote di mercato, soppiantando i motori a combustione, potrebbe essere il male minore.
Il rapporto IDTechEx, "Motori elettrici per veicoli elettrici 2024-2034", analizza le tipologie di motori elettrici utilizzati nei veicoli elettrici, nonché le alternative emergenti come i motori a flusso assiale e i motori integrati nelle ruote. Il rapporto analizza il mercato dei veicoli elettrici per autovetture, autobus, camion, furgoni, motocicli, tricicli e microcar in Cina, Europa e Stati Uniti, e include previsioni sulla domanda di motori per tecnologia e materiali utilizzati nei prossimi 10 anni.
Autore: Dr. James Edmondson, Direttore della ricerca presso IDTechEx
