La agitación mundial experimentada en los últimos años está haciendo aumentar los precios de prácticamente todo. Un material fundamental para los motores de los coches eléctricos son las tierras raras, con las que se crean los imanes permanentes de sus rotores. Esta tecnología siempre ha sido la preferida por los fabricantes, a pesar de contar con otras alternativas tecnológicas que no requieren de él. En 2022, a pesar del significativo incremento de precios de estos materiales y de haberse multiplicado por dos el mercado de los vehículos eléctricos, esta tecnología sigue siendo la preferida. Veamos por qué.
El precio del neodimio se mantuvo constante entre 2013 y 2020. Sin embargo, en 2022 experimentó un aumento muy pronunciado hasta que alcanzó su nivel más alto en febrero, llegando a ser 3,8 veces mayor que el promedio de los años anteriores. Si bien el precio se ha asentado un poco en las últimas semana, en octubre de 2022, todavía se mantenía 2,4 veces más alto que entre 2013 y 2020.
En su informe "Electric Motors for Electric Vehicles 2022-2032" (Motores eléctricos para vehículos eléctricos 2022-2032), la consultora IDTechEx ha llevado a cabo una amplia investigación sobre el mercado de motores eléctricos para vehículos, en la que ha incluido un análisis y una evaluación comparativa que le ha permitido establecer un pronóstico sobre la demanda de las diferentes tecnologías de motores eléctricos.
Opciones tecnológicas para los motores eléctricos
Las tres tecnologías principales utilizadas por los fabricantes para propulsar sus vehículos eléctricos son los motores de imanes permanentes, los motores de inducción y los motores de rotor bobinado. Las tres tipologías tienen en común que utilizan un estator estacionario con bobinados de cobre. Las diferencias se establecen en los materiales y la construcción del rotor.
Los motores de imanes permanentes, como su nombre indica, usan imanes en el rotor que generalmente se fabrican con tierras raras, siendo el neodimio el que entra en proporciones más grandes, aunque en los últimos años se ha progresado en los imanes a base de ferrita.
Los motores de inducción usan o una jaula o bobinados de cobre en el rotor y utilizan un principio de funcionamiento asíncrono. Finalmente, los motores de rotor bobinado también tienen bobinados de cobre en el rotor, pero en ellos la creación del campo magnético en él se hace mediante una fuente de excitación eléctrica externa.
Existen otras tecnologías como los motores de reluctancia conmutada, flujo axial o en rueda, sobre lo que se han logrado avances para adecuarlos a su aplicación para vehículos de pasajeros. Sin embargo, hasta la fecha el mercado ha estado dominado por las otras tres opciones.
Los motores en el mercado de los vehículos eléctricos
Los motores de imanes permanentes son, con diferencia, los más utilizados en el mercado de vehículos eléctricos. La razón fundamental es que, de las tecnologías descritas, son los que funcionan de manera más eficiente ofreciendo una mayor densidad de potencia y par. En 2021, los motores de imanes permanentes representaron el 84 % del mercado de automóviles eléctricos. A pesar de que Tesla empleó motores de inducción en el Model S y en el Model X esta tecnología ha sido relegada a su uso como motor de accionamiento secundario ya que su ventaja está en las mínimas pérdidas de arrastre que conlleva cuando no están en uso.
Los motores de rotor bobinado son la mejor alternativa cuando se requiere un motor de accionamiento primario libre de imanes permanentes. Es una opción que actualmente utilizan fabricantes tan importantes como Renault y por los que también ha optado BMW para sus propulsores de quinta generación.
Con el aumento de los costes de los materiales, especialmente el de las tierras raras, ha crecido el interés en eliminar su uso en motores eléctricos. Un ejemplo es el caso de Mercedes que optó por motores de inducción para el EQC uniéndose a Renault y BMW. Proveedores de motores tan importantes como MAHLE y empresas más pequeñas como Advanced Electric Machines también se están centrando en alternativas que no precisan de estos imanes. Pero a pesar de este interés, la cuota de mercado de los motores de imanes permanentes en la primera mitad de 2022 aumentó al 86 % frente al 84 % de 2021.
Hay una razón para seguir utilizando tierras raras
La industria tiene sus motivos por los que los motores de imanes permanentes han seguido siendo la opción dominante entre las tecnologías de propulsión eléctrica en 2022 hasta el momento. El primero es el mercado de automóviles eléctricos de China, el más grande del mundo. El país asiático es responsable también de la mayoría del suministro de tierras raras. Por lo tanto, el coste del neodimio no es tan preocupante como en otras regiones.
La otra razón potencial son los plazos de desarrollo de automóviles; las plataformas de vehículos vendidas en 2022 se habrán desarrollado durante varios años, con contratos existentes para el suministro de motores. Habrá un retraso entre el incremento de la implantación de los motores sin imanes y su despliegue real en los vehículos. Las tecnologías de motores alternativos también requerirán experiencia y desarrollo y, por ahora, los fabricantes se sienten cómodos con una tecnología que ya conocen.
El futuro del mercado de los vehículos eléctricos
A pesar del aumento de los costes de las tierras raras y del resto de los materiales que intervienen en la cadena de producción de un vehículo energético, IDTechEx predice que la mayor parte del mercado de vehículos eléctricos permanecerá con motores de imanes permanentes a corto y medio plazo. Y lo hará especialmente en China, que representa la mayor parte de las ventas de vehículos eléctricos
Europa se convierte así en una región clave donde se podría esperar ver una mayor adopción de tecnologías sin imanes, como ya demuestran Renault, BMW y Mercedes. Pasados unos años, con la llegada de las plataformas de vehículos de próxima generación, es muy probable que otros fabricantes se sumen al uso de alternativas sin imanes.
El informe de IDTechEx profundiza en el desarrollo de los mercados de automóviles, autobuses, camiones, furgonetas y vehículos de dos ruedas en China, Europa y EE.UU. e incluye las previsiones de la demanda de motores durante los próximos diez años. También ahonda en los tipos de motores eléctricos que se utilizan en los vehículos eléctricos, así como en las alternativas emergentes, como los motores de flujo axial y los motores en rueda. Pronostica los materiales utilizados en los motores: desde las tierras raras hasta el cobre y el aluminio utilizados en los devanados del motor, con previsiones de demanda de materiales hasta 2032.
