Cách thoát khỏi sự thống trị của Trung Quốc
Sẽ thế nào nếu thế giới tìm ra được cách thoát khỏi sự phụ thuộc vào đất hiếm của Trung Quốc, thứ mà quốc gia này đã nhiều lần sử dụng như một cách để trả đũa trong các cuộc chiến thương mại?
Theo WSJ, chìa khóa ở đây chính là các loại động cơ điện mới – thứ vốn rất phụ thuộc vào đất hiếm – nhưng giờ có thể hoàn toàn không cần đến chúng. Một công ty khởi nghiệp có tên Conifer, đã hé lộ loại động cơ giá rẻ dễ sản xuất, sử dụng nam châm làm từ sắt thông thường thay vì đất hiếm.
Trưởng nhóm kỹ thuật của Conifer, Yateendra Deshpande, đã dành nhiều năm tham gia thiết kế những động cơ điện tiên tiến nhất thế giới, bao gồm cả những động cơ cung cấp năng lượng cho xe hơi hạng sang Lucid Motors.
Ông đã làm việc tại Apple trong dự án xe không thành của công ty này. Người đồng sáng lập cùng với ông là Ankit Somani, cũng từng có thời gian thiết kế trung tâm dữ liệu tại Oracle và Google.
Họ cùng nhau ra mắt Conifer để giải quyết một thị trường có tiềm năng lớn: nhu cầu về hàng tỷ động cơ nhỏ lắp vào các loại máy móc hiện có và giúp điện khí hóa lực lượng xe xăng hiện đang là phương tiện di chuyển chủ yếu của hàng tỷ người.
Conifer, có trụ sở tại Thung lũng Silicon, tập trung cao độ vào chi phí, sự đơn giản và nguồn cung ứng. Giải pháp của họ là sử dụng thiết kế có sẵn trong siêu xe hybrid cao cấp, sau đó thu nhỏ kích thước và danh mục vật liệu. Thay vì những nam châm đất hiếm, động cơ của họ có thể sử dụng nam châm vĩnh cửu dựa trên sắt thông thường.
Công việc của họ có nhiều rủi ro khi công nghệ này chưa từng được ứng dụng trước đây vì rất khó sản xuất. Cùng với đó, nam châm sắt vốn không cung cấp đủ năng lượng. Nhưng nếu kết hợp đúng cách giữa chi phí và khả năng sản xuất, động cơ của họ có tiềm năng trở thành trái tim sức mạnh giá rẻ cho vô số ứng dụng.
Đối với các nhà sản xuất mọi thứ từ xe điện đến robot, đây đúng là giấc mơ: một động cơ điện giá cả phải chăng, dễ sản xuất có thể được chế tạo hoàn toàn từ các vật liệu có trong biên giới của hầu hết các quốc gia.
Đó là thứ công nghệ miễn thuế. Và hiện tại, khi Trung Quốc kiểm soát 90% nguồn cung khoáng sản đất hiếm của thế giới, đóng vai trò nam châm trong hầu hết các động cơ và thiết bị điện tử khác, công nghệ mới như vậy là điều cần thiết.
Động cơ mới khác gì?
Động cơ điện thông thường là "từ thông hướng tâm": một cuộn dây đồng uốn lượn quanh trục trung tâm có nam châm gắn vào. Khi có điện, từ trường trong dây đồng vuông góc với trục và bắt đầu quay.
Ngược lại, động cơ của Conifer là "từ thông trục". Chúng bao gồm một lớp các tấm thép, một số cố định trong khi một số khác, được gắn vào trục, có thể quay tự do. Nam châm nằm trên các tấm này và từ trường song song với trục.
Động cơ từ thông trục có từ nhiều thế kỷ trước, giống như các động cơ từ thông xuyên tâm. Nhưng động cơ hiện đại hoạt động tốt hơn nhiều vì hiện nay chúng ta có thiết bị điện tử công suất chuyển mạch nhanh, bật và tắt dòng điện hàng trăm lần một giây, điều chỉnh tần số đó một cách trơn tru khi chúng quay chậm hơn và nhanh hơn.
James Edmondson, giám đốc nghiên cứu tại công ty phân tích công nghệ mới nổi IDTechEx, cho biết động cơ từ thông trục khó sản xuất hơn và thường đòi hỏi mức độ chính xác và kiểm soát phần mềm khiến chúng không được áp dụng rộng rãi. Tuy nhiên, chúng đang bắt đầu cho thấy tiềm năng.
Thông thường, cả hai loại động cơ đều yêu cầu nam châm được làm từ hỗn hợp các nguyên tố đất hiếm. Neodymium có thể tạo nên khối lượng của nam châm trong khi dysprosi có thể giúp nam châm chịu được tốc độ và nhiệt độ cao.
Nhưng các kỹ sư của Conifer đã nhìn thấy một cơ hội với thiết kế từ thông trục: Bằng cách sử dụng khối lượng nam châm lớn hơn, đặt xa hơn trên các tấm quay và quay các tấm đó với tốc độ cao hơn bình thường, Conifer đã có thể sử dụng nam châm gốc sắt yếu hơn.
Mục tiêu khiêm tốn đầu tiên của Conifer: tạo ra một sự thay thế cho các động cơ hiện có được lắp vào xe tay ga điện giống như Vespa. Công ty cũng đã phát triển một số kích cỡ động cơ có thể phù hợp với các máy móc khác, từ hệ thống HVAC đến thiết bị điện tử gia dụng. Công nghệ này có thể mở rộng quy mô để cung cấp năng lượng cho một chiếc xe điện. Công ty kỳ vọng một chiếc xe điện cỡ nhỏ được cung cấp năng lượng bởi động cơ của Conifer có thể ra đời trong vòng bốn năm.
Tương lai mới
Lyra Energy ấp ủ giấc mơ làm những chiếc xe "Tesla hai bánh" dành cho các nước đang phát triển. Chúng là các mẫu xe máy điện cao cấp và được hỗ trợ bởi mạng lưới sạc riêng. Công ty khởi nghiệp có trụ sở tại Los Angeles này đang sử dụng động cơ của Conifer.
"Về lâu dài, tôi nghĩ với Conifer, chúng ta có cơ hội giảm chi phí cho hệ thống, đặc biệt là nếu hệ thống ít phụ thuộc vào đất hiếm hơn", Criswell Choi, CEO của Lyra cho biết.
Thị trường toàn cầu cho loại xe Lyra đang tung ra, như ở Indonesia, là rất lớn. Chỉ riêng ở châu Á, 45 triệu chiếc được bán ra mỗi năm và thị trường xe hai bánh toàn cầu dự kiến sẽ tăng lên 218 tỷ USD vào năm 2029, theo báo cáo của McKinsey.
Choi cho biết động cơ trong bánh xe của Conifer có giá tương đương với động cơ truyền thống. Và chúng đi kèm với một lợi ích bổ sung: Chúng thực sự hiệu quả hơn 20% so với động cơ thông thường, với khả năng tăng tương ứng phạm vi hoạt động của xe.
Công nghệ động cơ này cũng có thể được mở rộng để cung cấp năng lượng cho xe điện bốn bánh, nhưng sẽ có giới hạn về lượng điện mà nó có thể cung cấp nếu không có nam châm đất hiếm.
Việc sử dụng động cơ của Conifer cũng đòi hỏi phải thay đổi thiết kế xe điện. Hầu hết các xe điện đều có động cơ điện tập trung truyền công suất đến bánh xe. Động cơ của Conifer nằm ngay ở bánh xe. Việc chế tạo EV với động cơ như vậy từ lâu đã là giấc mơ của một số nhà thiết kế ô tô, vì nó có thể cải thiện hiệu suất và lực kéo tổng thể.
Thực hiện quá nhiều thay đổi cùng một lúc không phải là điều mà các nhà sản xuất có thể thực hiện trong chớp mắt. Nhưng nếu các nhà sản xuất sẵn sàng từ bỏ thiết kế đã thống trị trong hơn một thế kỷ, sẽ có ngày càng nhiều lựa chọn thay thế cho họ.
Người ta cũng có quyền mơ về một tương lai mà phương tiện có thể được sản xuất hoàn toàn tại nước Mỹ.
