El futuro de los motores eléctricos: hacia una industria menos dependiente de las tierras raras

La mayoría de los coches eléctricos actuales emplean motores síncronos de imanes permanentes (PMSM), que dependen de imanes fabricados con tierras raras. Estos elementos proporcionan un rendimiento superior, pero también generan preocupaciones económicas, políticas y ambientales debido a su extracción y procesamiento. China domina el mercado de tierras raras con un suministro del 70-80%, lo que deja a los fabricantes en una situación vulnerable ante posibles restricciones comerciales o fluctuaciones en los precios.

Ante este desafío, la industria está explorando alternativas para reducir la dependencia de estos materiales críticos. Empresas como ZF han desarrollado nuevas tecnologías que permiten mantener la densidad de potencia y par de los motores PMSM, pero sin necesidad de utilizar imanes de tierras raras. Esto facilita la transición de los fabricantes de automóviles que actualmente dependen de estos motores.

Una de las iniciativas más destacadas en Europa es el proyecto Sustainable Recovery, Reprocessing and Reuse of Rare-Earth Magnets in a European Circular Economy, que busca optimizar la reutilización de imanes de tierras raras. Dentro de este consorcio, ZF está evaluando el uso de imanes reciclados y diseñando motores eléctricos que sean más fáciles de desmontar y reciclar.

La clave para este avance es el método Hydrogen Processing of Magnet Scrap (HPMS), desarrollado por la Universidad de Birmingham, que convierte los imanes en un polvo no magnético reutilizable sin necesidad de desmontar el rotor. Este proceso reduce en un 88% la energía necesaria para producir nuevos imanes en comparación con los métodos tradicionales.

Motores eléctricos sin tierras raras

Otra estrategia para evitar el uso de tierras raras es la eliminación total de los imanes en los motores eléctricos. Renault ya ha utilizado desde 2012 motores síncronos con excitación externa, que reemplazan los imanes por bobinas electromagnéticas. Sin embargo, este diseño suele requerir el uso de escobillas, lo que introduce un desgaste mecánico.

Para superar esta limitación, ZF ha desarrollado el motor I2SM (in-rotor inductive excited synchronous motor), que incorpora un pequeño generador eléctrico dentro del eje del rotor. Esta innovación elimina la necesidad de escobillas y permite un diseño más compacto y eficiente.

Puntos positivos motor I2SM de ZF

✅ Elimina el uso de imanes permanentes → Reduce la dependencia de tierras raras y mejora la sostenibilidad.
✅ No usa escobillas → Evita el desgaste mecánico y reduce el mantenimiento.
✅ Diseño compacto y eficiente → Facilita su integración en vehículos eléctricos actuales.
✅ Densidad de potencia y par comparable a un PMSM → No compromete el rendimiento.
✅ Facilita la producción y reciclaje → Mejora la economía circular en la fabricación de motores eléctricos.

Puntos negativos del motor I2SM de ZF

❌ Tecnología en fase de desarrollo → Aún no ha sido adoptado de forma masiva en la industria.
❌ Mayor complejidad de diseño → Puede requerir ajustes en la producción y adaptación por parte de los fabricantes.
❌ Posible coste inicial elevado → Como toda nueva tecnología, su fabricación puede ser más cara en las primeras etapas.

En general, el motor I2SM se perfila como una alternativa innovadora y sostenible, pero su éxito dependerá de la aceptación por parte de la industria, que tiene que valorar cuestiones como los cambios a realizar en las cadenas de producción y suministro, y los costes que ello supone.

El avance en estas tecnologías abre el camino hacia una producción de motores eléctricos más sostenible y menos dependiente de recursos críticos. Con el desarrollo de imanes reciclados y motores sin tierras raras, la industria automotriz podría reducir su huella ecológica y mejorar su seguridad de suministro, impulsando la adopción del coche eléctrico a nivel global.