Le nouveau moteur de véhicule électrique de Tesla, sans terres rares, est une avancée majeure, mais pas à ce point.

Parallèlement à l’événement discret Cybercab organisé par Tesla cette semaine, l’entreprise a présenté son nouveau moteur Cybercab sans terres rares, qui augmenterait considérablement la densité de puissance et l’efficacité, selon les rapports.

C’est une sorte de réalisation, mais pour comprendre à quel point elle est significative, nous devons d’abord saisir ce que tout cela signifie réellement. Attachez vos ceintures.

Beaucoup a été dit sur l’utilisation des « terres rares » dans les véhicules électriques. Mais il y a un problème : beaucoup de ceux qui ont entendu cette expression n’ont aucune idée de ce que sont les « terres rares », de la manière dont elles sont utilisées, ni des conséquences de leur utilisation.

Les ingénieurs qui conçoivent ces produits connaissent bien sûr ces aspects. Leur mission est d’optimiser la partie du véhicule sur laquelle ils travaillent, et il y a toujours une sorte d’optimisation à effectuer. De plus, les responsables de la chaîne d’approvisionnement qui achètent les matériaux utilisés par les ingénieurs ont exercé des pressions sur eux pour qu’ils réduisent l’utilisation de certains matériaux coûteux ou difficiles à obtenir.

Mais tout cela relève du domaine restreint des spécialistes. Le grand public entend principalement parler de « terres rares », trouve cela un peu effrayant, et passe à autre chose.

Ainsi, de nombreuses idées reçues circulent concernant ce qu’est réellement une terre rare et la manière dont elle est utilisée dans un véhicule électrique. J’essaierai de dissiper certaines de ces idées reçues ici, puis d’expliquer ce que Tesla a réellement annoncé hier soir.

Qu’est-ce qu’une « terre rare » ?

Dans le tableau périodique, les « éléments terrestres rares » sont ceux indiqués en rouge dans l’image ci-dessous – les lanthanides, ainsi que le scandium et l’yttrium. En réalité, ils ne sont pas particulièrement rares non plus, le néodyme étant environ deux tiers moins abondant que le cuivre.

C’est le néodyme que nous examinerons en détail ici, car c’est celui qui est pertinent pour les voitures électriques. Il est utilisé dans des aimants puissants, ce qui le retrouve donc dans les appareils électroniques ayant besoin d’aimants petits mais puissants, tels que les haut-parleurs, les disques durs et les moteurs électriques. Le dysprosium, le terbium et le praséodyme sont également fréquemment utilisés comme additifs dans les aimants au néodyme.

Comment les terres rares sont-elles utilisées dans les véhicules électriques ?

En fait, aucun de ces éléments n’est généralement utilisé dans les batteries lithium-ion. Donc le problème ne réside pas dans la batterie, mais bien dans le moteur. Un moteur de voiture électrique ne contient qu’environ 1 kg de ces éléments à base de terres rares – très peu par véhicule, mais beaucoup lorsqu’on parle d’une production à grande échelle.

Au départ, Tesla utilisait des moteurs à induction alternatifs dans ses véhicules, qui n’avaient pas besoin d’éléments terrestres rares. C’est d’ailleurs de là que l’entreprise tire son nom : Nikola Tesla était l’inventeur du moteur à induction alternatif. Mais lorsque le Model 3 est sorti, l’entreprise a introduit un nouveau moteur à aimant permanent et a fini par en utiliser également dans ses autres véhicules.

Quelle est la nouvelle prétention de Tesla ?

En 2023, Tesla a annoncé qu’elle travaillerait à créer des moteurs électriques à aimant permanent ne contenant pas d’éléments terrestres rares. Cela impliquait probablement que Tesla étudie l’utilisation de la ferrite de fer ou d’aluminium-nickel-cobalt pour ses aimants (bien que ce dernier choix ne fasse qu’échanger un ensemble de problèmes d’approvisionnement contre un autre). D’autres matériaux de recherche existent, mais ils sont probablement trop peu développés pour répondre aux attentes de Tesla.

La nuit dernière, lors de l’événement Cybercab de Tesla, l’entreprise a affirmé que le Cybercab utilise un nouveau moteur qui est 18 % plus petit, 25 % plus léger et plus efficace que les autres unités de propulsion haut de gamme. Elon Musk, PDG de Tesla, qui n’était pas présent à l’événement, a répondu sur Twitter en ajoutant que ce moteur ne fait pas usage de métaux à terre rare.

Ainsi, les nouvelles d’aujourd’hui pourraient marquer la concrétisation des efforts de Tesla visant à éviter l’utilisation de magnétiques à terre rare, mais en l’absence d’un service des communications chez Tesla pour nous indiquer quels matériaux ils utilisent, la question restera pour l’instant sans réponse.

Jusqu’à présent, nous n’avons vu ce moteur que dans le Cybercab, mais il est possible que Tesla le transfère à d’autres véhicules, comme elle l’a fait en passant initialement aux moteurs à aimants permanents pour le Model 3, lesquels ont ensuite été utilisés dans d’autres modèles de la gamme Tesla.

Quant au fait qu’il soit « extrêmement difficile à réaliser », eh bien, Musk dit cela pour tout. Peut-être l’est-il vraiment. Félicitations à Tesla pour y être parvenue. Mais quel avantage pratique en retirent-nous ?

Pourquoi l’affirmation de Tesla est-elle importante ?

Tout cela est important parce que les moteurs à aimants permanents ont tendance à être plus efficaces et plus petits que les moteurs à induction, deux critères évidemment importants pour les constructeurs automobiles.

Le Cybercab a été certifié pour une consommation de 165 Wh/mi, ce qui en fait la voiture électrique la plus efficace sur le marché. Cela est dû à ses petites dimensions, à son design aérodynamique bas, à son faible poids, à sa conception biplace, ainsi qu’à son moteur électrique apparemment plus efficace.

Cependant, des moteurs électriques plus efficaces ne comptent pas vraiment autant. Même les moteurs électriques les moins efficaces utilisés dans les véhicules électriques sont déjà incroyablement performants, transformant 90 % ou plus de l’énergie fournie en couple de rotation.

Ainsi, gagner quelques pourcentages supplémentaires n’aura pas d’impact significatif sur l’efficacité globale du système. Notez, par exemple, que bien que Tesla ait indiqué des variations en pourcentage concernant la taille et la puissance, elle n’a pas mentionné d’amélioration en pourcentage de l’efficacité – probablement parce qu’elle est relativement faible.

Ce qui est plus important, c’est que si Tesla parvient à créer un moteur à aimant permanent sans terres rares, elle pourra obtenir la densité de puissance nécessaire et l’intégrer dans un véhicule compact comme le Cybercab, gagnant ainsi quelques centimètres ici et là pour l’installer de manière compacte. Une concentration constante sur de telles optimisations mineures est ce qui permet l’existence d’un véhicule hyper-éfficace.

Ainsi, l’optimisation de l’espace et l’efficacité représentent un avantage, un avantage qui s’inscrit dans une stratégie globale visant l’hyper-efficacité, mais qui aurait probablement pu être obtenu avec des aimants à terres rares de toute façon. Cependant, il existe une autre raison de supprimer les terres rares des moteurs.

Pourquoi les terres rares sont-elles vraiment importantes ?

Mais l’inconvénient des terres rares, c’est que, bien qu’elles ne soient pas vraiment si rares, elles restent difficiles à obtenir. Cela s’explique par le fait que la majeure partie de l’approvisionnement mondial en la plupart des éléments terrestres rares est traitée par un seul pays, la Chine, ce qui théoriquement donne à celle-ci le pouvoir de décider qui peut les utiliser.

Dans l’ancien paradigme du libre-échange mondial, cela n’avait pas trop d’importance – les matières premières restaient des matières premières et on pouvait les acheter auprès de quiconque en possédait. Dans ce cas, c’était la Chine qui les détenait.

Cependant, la concentration des ressources est devenue particulièrement importante au cours de l’année écoulée, la Chine s’étant lassée des absurdités émises par le vieillard décrépit de la Maison Blanche (que Musk est le principal soutien individuel) et ayant décidé d’imposer des contrôles sur les exportations liées au traitement des terres rares.

Tout le monde savait que ce genre de problème pouvait survenir, c’est pourquoi Tesla et d’autres entreprises s’efforçaient dès le départ de réduire leur utilisation des terres rares. Mais puisque cela s’est bel et bien produit (et Musk a joué un rôle dans ce fait, aidant vraiment votre entreprise là-dedans, mon ami), il est soudain devenu beaucoup plus urgent pour tous de trouver de nouvelles sources de fourniture raffinées en dehors de la Chine, ou bien de réduire leur consommation.

Alors… à quel point est-ce grave ?

C’est donc l’importance de cette nouvelle : elle n’a rien à voir avec les batteries, pas tant en raison d’effets environnementaux ou liés aux droits de l’homme, mais plutôt grâce à une amélioration de l’efficacité qui n’est pas si significative. Il ne s’agit pas non plus d’une véritable révolution technologique inédite. Il s’agit simplement de la mise en œuvre de technologies déjà envisagées depuis un certain temps, pour répondre à un problème qui est devenu de plus en plus réel ces derniers temps, d’une manière qui devrait être scalable si Tesla parvient un jour à l’étendre au-delà des ~45 Cybercabs que l’entreprise a actuellement enregistrés pour être utilisés au Texas (et nous sommes certains qu’elle y parviendra).

C’est une nouvelle, et elle est intéressante. Mais peut-être pas vraiment révolutionnaire.