פיתוחים גרמניים של מנוע חשמלי ויש בשורה

ירון קאן

מנועים חשמליים הם מוצר טכנולוגי מדהים. מצד אחד בעל מבנה פשוט מאוד ויעילות כמעט מושלמת, ומצד שני מאפשרים לארוז במכוניות עממיות הספקים שהיו שמורים עד לא מזמן למכוניות-על.

אבל כמו כל דבר בחיים – גם להם יש צרות, ואחת הגדולות שבהן טמונה במגנטים החזקים שנמצאים בליבם של רב מנועי המכוניות החשמליות בעולם. ולבעיה הזו קוראים Rare Earth Elements – קבוצה של 17 אלמנטים שבניגוד לשמם לא מאוד נדירים. אלא שבניגוד לרב המינרלים, אין ריכוזים שלהם בשום מקום, והם מפוזרים בצורה דלילה למדי, על פני קרום כדור הארץ, וקשה מאוד להפריד אותם מהמינרלים שסביבם. המשמעות? הפקת המינרלים הללו יוצרת כמויות אדירות של זיהום אוויר, מים וקרקע, ונזק סביבתי עצום בשל כמויות העפרה שיש לעבד.

לכל זה מצטרפת העובדה שכיום סין מפיקה את רב המינרלים הללו, ובעצם מחזיקה ב"שאלטר" שיכול לשתק כמעט לחלוטין את תעשיית הרכב החשמלי בעולם כולו (כמו גם תעשיות אלקטרוניקה נוספות התלויות במינרלים אלו). באקלים הפוליטי הנוכחי, של מלחמות סחר בין סין לארה"ב ומדינות נוספות, החשש מפני תרחיש בו סין מורידה את השאלטר, הולך וגדל, והופך לשיקול משמעותי באסטרטגיה של יצרני הרכב.

יש, כמובן, מנועים חשמליים נטולי "מגנטים קבועים", שבהם אלקטרו-מגנטים (אלמנטים שמייצרים שדה מגנטי חזק כאשר מוזרם דרכם חשמל) מחליפים את המגנטים הרגילים, ופותרים את בעיית התלות במינרלים מזהמים וברצון הטוב של סין. אלא שמנועים מסוג זה מציעים כיום יעילות ואמינות נמוכה יותר והם גדולים יותר ממנוע מגנטים קבועים מהסוג הנפוץ (PSM) בהספק דומה.

ההקדמה הארוכה הזו נדרשת כדי להבין מדוע מנועים שהציגו שתי ספקיות גרמניות גדולות, ZF ו-MAHLE (כל אחת בנפקד), יכולים לחולל מהפכה בעולם הרכב החשמלי – אם יממשו את ההבטחות של מפתחיהם.

הדמיון בין המנועים רב – בשני המקרים החברות טוענות כי מצאו דרך להעביר את החשמל אל האלקטרומגנטים שבעוגן (החלק המסתובב) מבלי להשתמש באלמנטים מכניים כגון "מברשות" המשמשות לכך בדרך כלל. הישג זה מייצר מספר יתרונות משמעותיים – רכיבים מכניים נוטים להישחק עם הזמן, כך שביטולם אמור לשפר את אמינות המנועים ואורך חייהם; מגעים מכניים גורמים לאובדן הספק ופוגעים ביעילות; כדי להעביר הספק גבוה דרך אלמנט מכאני בצורה יעילה צריך שטח מגע גדול – מה שגורם למנוע להיות גדול יותר. מגעים מכאניים גם דורשים סביבה יבשה כדי לפעול ביעילות, מה שלא מאפשר לקרר את עוגן המנוע בעזרת נוזל – דבר המהווה גורם מגבלי להספק של מנועים כאלו.

אבל המנועים החדשים לא עדיפים רק על מנועים נטולי-מגנטים מהסוג הרגיל, אלא מציעים גם יתרון חשוב על פני מנועי PSM – היכולת לשלוט בעוצמת המגנטים בעוגן, או אפילו לבטל אותם לחלוטין לפי הצורך, מפחיתה את התופעה של "גרר מגנטי" שפוגעת ביעילות מנועי PSM בסל"ד גבוה. אחת הסיבות שביצועי כלי רכב חשמליים נחלשים במהירות גבוהה, וצריכת האנרגיה שלהם עולה משמעותית.

השורה התחתונה היא, שאם מנועים אלו יצליחו להגיע ליצור סדרתי, תוך שהם מממשים את כל ההבטחות ושומרים על מחיר תחרותי, הם יוכלו לחולל מהפכה אמיתית בשוק הרכב החשמלי: מנועים קומפקטיים, חזקים, יעילים, ידידותיים יותר לסביבה – ובלי סיבוכים פוליטיים.