Estes motores são produzidos quase na totalidade na China e têm sido historicamente sujeitos a uma significativa volatilidade dos preços. Perante estas preocupações, é surpreendente constatar que um inquérito da IDTechEx revelou que os motores de íman permanente de terras raras mantiveram mais de 77% da quota de mercado dos veículos elétricos nos últimos nove anos. Por quê?
Quota de mercado da tecnologia de motores em automóveis BEV e PHEV. Fonte: IDTechEx
O relatório da IDTechEx, "Motores Elétricos para Veículos Elétricos 2024-2034", prevê que serão necessários mais de 140 milhões de motores elétricos para o mercado de veículos elétricos. Embora antecipe uma queda na quota de mercado dos motores de terras raras, o relatório projeta que a maior parte do mercado em 2034 ainda dependerá dos motores de íman permanente.
O que é preocupante?
A China controla amplamente o fornecimento de materiais de terras raras, o que historicamente levou a uma significativa volatilidade dos preços. Em 2011, após a China ter restringido as suas exportações de terras raras, o preço do neodímio e do disprósio subiu aproximadamente 750% e 2.000%, respetivamente. Os preços voltaram a subir em 2021 e 2022, atingindo o pico em 2022, com um valor cerca de quatro vezes superior à média dos últimos oito anos. Embora os preços tenham estabilizado em 2023 e no início de 2024, continuam a ser uma preocupação para o futuro.
A obtenção de materiais a nível local e o reforço das cadeias de abastecimento nacionais tornaram-se objectivos cada vez mais importantes para muitas indústrias e governos que procuram garantir o seu futuro. Por exemplo, os Estados Unidos alocaram recursos para melhorar o seu fornecimento interno de elementos de terras raras, mas levará tempo até que estes projectos entrem em funcionamento.
Os elementos de terras raras representam também problemas ambientais relacionados com a sua extração e processamento, bem como com os resíduos que geram.
Qual o estado atual do mercado e da tecnologia?
Os motores de íman permanente continuam a ser a tecnologia dominante nos veículos elétricos. Devido às preocupações anteriormente mencionadas, houve avanços nas alternativas sem terras raras. A Renault utiliza motores síncronos de excitação externa (EESMs) em veículos elétricos desde o Zoe, e outros fabricantes, como a BMW, adotaram esta abordagem. No entanto, embora estes motores reduzam os custos dos materiais, o seu fabrico é normalmente mais complexo devido aos enrolamentos de cobre no rotor e à necessidade de excitação do rotor. Por conseguinte, os custos de fabrico são normalmente mais elevados.
Os ímanes que não utilizam terras raras são outra solução, em várias fases de desenvolvimento comercial, com empresas como a Proterial a afirmar que os seus ímanes “oferecem os níveis mais elevados do mundo entre os ímanes de ferrite”. A Niron Magnetics está a desenvolver ímanes de nitreto de ferro, com versões de próxima geração que visam rivalizar com o desempenho do neodímio. O projeto europeu PASSENGER está a desenvolver ferrite de estrôncio e ligas de manganês, alumínio e carbono. Embora seja improvável que estes materiais substituam os ímanes de terras raras num futuro próximo, as vantagens de menor custo e fornecimento estável podem ser suficientes para direcionar o mercado nesta direção. A IDTechEx prevê que os ímanes que não utilizam terras raras representem 12% do mercado até 2034.
Porque é que os motores de íman permanente continuam a ser a tecnologia dominante?
Existem dois fatores principais (com múltiplas considerações) que determinam a escolha da tecnologia do motor: o desempenho e o custo. Os motores de íman permanente de terras raras oferecem normalmente a maior densidade de potência e binário, eficiência e baixos custos de fabrico. A sua principal desvantagem é o custo dos materiais, uma vez que os ímanes representam geralmente cerca de um terço do custo total do material do motor.
Desde o pico em 2022, os preços das terras raras estabilizaram, permitindo que os motores de íman permanente voltem a ser competitivos em termos de custos e diminuindo a necessidade de alternativas. A maioria dos fornecedores de primeiro nível oferece agora a opção de motores de íman permanente ou EESMs (motores de íman permanente com ímanes de estado sólido), mas cabe aos fabricantes de equipamento original (OEMs) decidir. De acordo com as entrevistas da IDTechEx a OEM, a maioria tem opções de EESM disponíveis internamente ou através de fornecedores, mas estas são reservadas principalmente para situações em que os preços dos magnetos aumentam significativamente ou quando a necessidade de localizar o fornecimento de materiais aumenta (devido a pressões geopolíticas ou regulamentares).
Uma questão mais vasta
A menos que haja uma melhoria significativa dos ímanes sem terras raras, ou um grande incentivo regulamentar, é provável que os motores com ímanes permanentes de terras raras mantenham a maior parte do mercado, especialmente tendo em conta que a China é o maior mercado de veículos eléctricos e tem menos incentivo para abandonar as terras raras.
Uma questão que precisa de ser levantada é se os condutores precisam realmente de tanta potência como a que é normalmente instalada nos veículos elétricos ou nas variantes com dois motores. As variantes com dois motores são geralmente menos eficientes e utilizam mais materiais para criar e instalar o segundo motor. Esta maior potência e os motores adicionais não são necessários na maioria das vezes, tal como acontece com os veículos maiores em geral. No entanto, modelos mais potentes e melhor equipados atraem um público consumidor diferente e oferecem aos fabricantes de equipamento original (OEM) a oportunidade de aumentar as suas margens de lucro. Se isso ajudar os veículos elétricos a ganhar quota de mercado, substituindo os motores de combustão, talvez seja o menor dos males.
O relatório da IDTechEx, "Motores Elétricos para Veículos Elétricos 2024-2034", explora os tipos de motores elétricos utilizados em veículos elétricos, bem como as alternativas emergentes, como os motores de fluxo axial e os motores integrados nas rodas. O relatório analisa o mercado de veículos elétricos para automóveis de passageiros, autocarros, camiões, carrinhas, motociclos, triciclos e microcarros na China, Europa e Estados Unidos, e inclui previsões da procura de motores para a tecnologia e materiais utilizados nos próximos 10 anos.
Autor: Dr. James Edmondson, Diretor de Investigação da IDTechEx
