Con la continua agitación mundial de los últimos años, los precios de casi todo están subiendo. Esto ha sido especialmente cierto para los materiales de tierras raras utilizados en la fabricación de motores eléctricos para vehículos eléctricos (VE). El precio del neodimio se ha mantenido bastante constante entre 2013 y 2020, pero en 2022 experimentó una subida muy pronunciada hasta alcanzar su máximo en febrero, con 3,8 veces más que la media anterior.

Aunque el precio se ha estabilizado un poco, en octubre de 2022 sigue siendo 2,4 veces mayor que entre 2013-2020. Aunque algunos fabricantes de automóviles tienen tecnologías de motor alternativas que no dependen de las tierras raras, el mercado no se ha desplazado en esta dirección de forma significativa; ¿por qué es así?

En el pico de 2022, el precio del neodimio era 3,8 veces el valor medio entre 2013-2020. Fuente: IDTechEx - "Motores eléctricos para vehículos eléctricos 2022-2032"

¿Cuáles son las opciones tecnológicas de los motores?

IDTechEx ha llevado a cabo una amplia investigación sobre el mercado de motores eléctricos para vehículos eléctricos, que incluye análisis, evaluaciones comparativas y previsiones de demanda de diferentes tecnologías de motores en su informe "Motores eléctricos para vehículos eléctricos 2022-2032". Hasta la fecha, las tres principales categorías utilizadas en el mercado de los coches eléctricos son los motores de imanes permanentes, los motores de inducción y los motores de rotor bobinado. Desde el punto de vista de los materiales, cada uno de ellos suele utilizar un estator fijo con bobinas de cobre; la diferencia está en la construcción del rotor. Los motores de imanes permanentes, como su nombre indica, utilizan imanes en el rotor que suelen estar fabricados con tierras raras, siendo el neodimio la mayor parte (aunque se han producido algunos avances en los imanes de ferrita). Los motores de inducción utilizan una jaula de cobre o bobinas en el rotor y utilizan un principio de funcionamiento asíncrono. Por último, los motores de rotor bobinado también tienen bobinas de cobre en el rotor, pero se excitan directamente con una corriente eléctrica.

Hay otras tecnologías de motores, como los motores de reluctancia conmutada, que se han desarrollado para adaptarlos a las aplicaciones de los vehículos de pasajeros, pero hasta ahora el mercado ha estado dominado por las tres opciones anteriores.

¿Qué está ocurriendo en el mercado de los vehículos eléctricos?

Los motores de imanes permanentes son, con diferencia, los motores eléctricos más utilizados en el mercado de los vehículos eléctricos gracias a su alta densidad de potencia, densidad de par y eficiencia. En 2021, los motores de imanes permanentes representaban el 84% del mercado de los coches eléctricos. A pesar de su uso en los primeros vehículos Tesla, los motores de inducción han sido relegados en gran medida al motor de accionamiento secundario gracias a las mínimas pérdidas por arrastre mientras no se utilizan. Los motores de rotor bobinado son la opción típica cuando se necesita un motor de accionamiento primario sin imanes permanentes. Las opciones de rotor bobinado han sido utilizadas por Renault y recientemente adoptadas por BMW para su motor de quinta generación.

Con el aumento de los costes de los materiales, especialmente de las costosas tierras raras, se ha observado un interés por eliminar su uso en los motores eléctricos; como se ha mencionado anteriormente, BMW y Renault han utilizado motores de rotor bobinado, y Mercedes optó por los motores de inducción para su modelo EQC. Los proveedores de motores establecidos, como MAHLE, y empresas más pequeñas, como Advanced Electric Machines, también se están centrando en alternativas sin imanes. A pesar del interés, la cuota de mercado de los motores de imanes permanentes para el primer semestre de 2022 aumentó realmente hasta el 86%, frente al 84% de 2021.

La cuota de los motores de imanes permanentes ha crecido ligeramente en 2022. Fuente: IDTechEx

¿Por qué el mercado no ha abandonado las tierras raras?

Hay algunas razones por las que los motores de imanes permanentes han seguido siendo la opción tecnológica dominante en 2022 hasta ahora. La primera es el dominio del mercado nacional de automóviles eléctricos de China. El mercado chino de coches eléctricos es el mayor del mundo, China también es responsable de la gran mayoría del suministro de tierras raras y, por tanto, el coste del neodimio no es tan preocupante como en otras regiones. La otra razón potencial son los plazos de desarrollo de la automoción; las plataformas de vehículos que se vendan en 2022 se habrán desarrollado a lo largo de varios años, con contratos existentes para el suministro de motores. Habrá un desfase entre el interés del mercado por los motores sin imanes y el despliegue real en la carretera. Las tecnologías de motor alternativas también requerirán experiencia y desarrollo; los fabricantes de equipos originales se sienten cómodos con los motores de imanes permanentes, y un cambio de tecnología tiene que demostrar que es fiable, que tiene un rendimiento equivalente o mejor y que no requiere cambios significativos en la electrónica de control (a menos que ésta pueda incluirse con el motor).

Perspectivas del mercado de motores eléctricos
A pesar del aumento de los costes de las tierras raras y de otros materiales, IDTechEx prevé que la mayor parte del mercado de los vehículos eléctricos seguirá contando con motores de imanes permanentes a corto y medio plazo, especialmente en China, que representa la mayor parte del mercado de vehículos eléctricos. Europa es la región clave en la que cabría esperar una mayor adopción de tecnologías sin imanes, como ya han demostrado Renault, BMW y Mercedes; dentro de unos años, con las plataformas de vehículos de próxima generación, esperamos ver algunos anuncios más en torno a las opciones sin imanes.