Global Rare Earth Pricing وتأثيرها على إنتاج محرك EV في عام 2025

مقدمة

تلعب العناصر الأرضية النادرة (REES) دورًا لا غنى عنه في السيارات الكهربائية ، وخاصة في إنتاج المحركات الكهربائية عالية الأداء. تعتمد المحركات المتزامنة الدائمة للمغناطيس (PMSMS) ، والتي تشغل غالبية EVs الحديثة ، على المغناطيس الدائم القائم على الأرض النادرة لتقديم كثافة عزم الدوران عالية وكفاءة الطاقة.

في عام 2025 ، لا تنمو صناعة EV بسرعة فقط ؛ كما أنه يخضع لتحويل سلسلة التكنولوجيا وسلسلة التوريد. وسط هذا التطور ، برزت تكلفة وتوافر الأرض النادرة كمخاوف حاسمة. مع التحولات الجيوسياسية واللوائح البيئية والطلب العالمي المتزايد ، شهدت أسعار الأرض النادرة الرئيسية مثل النيوديميوم (ND) و dysprosium (DY) تقلبات كبيرة ، تؤثر بشكل مباشر على استراتيجيات الإنتاج الحركي. هذه المقالة تفحص هذه الديناميات بالتفصيل.

عناصر أرضية نادرة في محركات EV: نظرة عامة

تعتمد المركبات الكهربائية (EVS) بشكل متزايد على المحركات المتزامنة المغناطيس الدائمة (PMSMS) بسبب كفاءتها العالية ، وتصميمها المدمج ، وكثافة عزم الدوران الممتازة. تنبع ميزة الأداء الرئيسية لـ PMSMS من استخدامها للمغناطيس الدائمة للأرض النادرة ، والتي تحافظ على مجال مغناطيسي قوي دون الحاجة إلى تيار كهربائي ثابت. يتيح ذلك كفاءة الطاقة الفائقة ، وخاصة في السرعات المنخفضة أو تحت ظروف القيادة في البداية.

في قلب هذه PMSMS ، مصنوعة من سبائك النيوديميوم-الحديد البورون (NDFEB). تعتبر هذه المغناطيس أقوى نوع من المغناطيس الدائم التجاري المتاح ، قادر على تعزيز أداء المحرك بشكل كبير. لتكييف خصائصها الحرارية والمغناطيسية للبيئة التشغيلية الصعبة لـ EVs ، غالبًا ما يتم تنفيذ مغناطيس NDFEB بكميات صغيرة من العناصر الأرضية النادرة الثقيلة ، مثل:

• Dysprosium (DY):يضاف لتحسين المقاومة الحرارية والإكراه - قدرة المغناطيس على مواجهة إزالة المغناطيسية في درجات حرارة عالية. هذا أمر بالغ الأهمية لأن PMSMS في EVs يمكن أن تصل إلى درجات حرارة تتجاوز 150 درجة مئوية أثناء التشغيل المطول أو في أوضاع القيادة العدوانية.
• تيربيوم (TB):يوفر ثباتًا حراريًا أعلى من Dysprosium ويستخدم أحيانًا في EVs عالية الأداء أو في المركبات المصممة للعمل في المناخات القصوى (على سبيل المثال ، الظروف الصحراوية أو التضاريس الشاقة).
• Praseodymium (PR):يمكن أن يحل محل النيوديميوم جزئيًا في السبائك للمساعدة في تحسين توافر التكلفة وموارد مع الحفاظ على القوة المغناطيسية الكافية. هذا الاستبدال جذاب بشكل خاص حيث تظل أسعار النيوديميوم متقلبة بسبب مخاطر الإمداد الجيوسياسي.

استخدام المواد النموذجي في محركات EV

في المتوسط ، يحتوي محرك السيارة الكهربائية الواحدة على 300 إلى 600 جرام من المغناطيس الدائم NDFEB. قد يبدو هذا بمثابة مبلغ بسيط على أساس لكل مركبة ، لكن الطلب العالمي الإجمالي كبير. مع التسارع السريع لتبني EV - المقدر ليصل إلى أكثر من 60 مليون فولت سنويًا بحلول عام 2030 - من المتوقع أن يرتفع الطلب على مواد أرضية نادرة مثل النيوديميوم وديسبروسيوم.

التطبيق في EV PowerTrains

في EVs ، يتم استخدام PMSMS ليس فقط في محركات الجر الرئيسية ولكن بشكل متزايد في محركات الأقراص الإضافية ومقركات كهربائية متكاملة:

• محركات الجر:هذه هي المحركات الأساسية التي تقود العجلات ، التي تقع عادة على المحور الأمامي أو الخلفي أو مدمجة في محور إلكتروني. توفر PMSMS استجابة سريعة عزم الدوران ، مما يجعلها مثالية للفرامل التجديدية والتسارع الموفرة للطاقة.
• المولود المتكاملون (ISGS):تستخدم بعض الأنظمة الهجينة أو الخفيفة Hybrid PMSMS مضغوطة لمساعدة محركات الاحتراق الداخلي خلال مراحل بدء التشغيل أو التعزيز.
• توجيه الطاقة الكهربائية (EPS) والمضخات الكهربائية:قد تستخدم هذه الأنظمة الفرعية أيضًا PMSMs أصغر معززة بمغناطيات أرضية نادرة من أجل الكفاءة والموثوقية.

الأهمية الاستراتيجية وتحديات سلسلة التوريد

يقدم الاعتماد على العناصر الأرضية النادرة في PMSMS العديد من المخاوف الاستراتيجية والاقتصادية:

• تركيز التوريد:يتم التحكم في أكثر من 85 ٪ من قدرة معالجة الأرض النادرة العالمية من قبل الصين ، مما يجعل صناعة EV عرضة لقيود التصدير أو التعريفات أو النزاعات السياسية.
• تقلب الأسعار:يمكن أن تتقلب أسعار DY و ND بشكل كبير بناءً على التغييرات في سياسات التصدير واللوائح البيئية وتكهنات السوق.
• التأثير البيئي:التعدين ومعالجة الأرض النادرة يمكن أن تكون كثيفة الموارد وتلوث. أصبحت المصادر المستدامة وإعادة تدوير الأرض النادرة أهدافًا حاسمة في الصناعة.

البدائل التكنولوجية والابتكارات

للحد من الاعتماد على الأرض النادرة ، فإن البحث مستمر في:

تصاميم المحركات الخالية من المغناطيس ، مثل محركات التعريفي (IMS) ومحركات التردد المحولة (SRMS). هذه المحركات تقضي على الأرض النادرة ولكن في كثير من الأحيان تضحي بالكفاءة أو تتطلب إلكترونيات مراقبة معقدة.

المغناطيسات الثقيلة الخالية من الأرض ، مثل تقنية انتشار حدود الحبوب ، والتي يمكن أن تحسن أداء NDFEB مغناطيس درجة الحرارة العالية مع الحد الأدنى من استخدام DY أو TB.

إعادة تدوير المغناطيس: تقوم الشركات ومعاهد الأبحاث بتطوير طرق لاستخراج وإعادة استخدام الأرض النادرة من محركات EV والإلكترونيات في نهاية العمر.

اتجاهات تسعير الأرض النادرة (2024-2025)

على مدار الـ 18 شهرًا الماضية ، شهدت أسواق الأرض النادرة تحولات كبيرة في الأسعار:

العوامل الرئيسية التي تدفع ارتفاع الأسعار:

قيود التصدير من الصين: كمورد مهيمن (أكثر من 60 ٪ من الإنتاج العالمي) ، تؤثر سياسات الصين وسياسات إنفاذ البيئة بشكل كبير على العرض العالمي.

عدم الاستقرار في ميانمار: كمنتج رئيسي للأرض النادرة الثقيلة مثل DY و TB ، شددت الاضطرابات في ميانمار سلاسل التوريد العالمية.

التوترات الجيوسياسية: الحواجز التجارية ، ومخاوف الأمن القومي ، والحاجة إلى المصادر المحلية قد أثارت تكاليف المشتريات.

تزايد الطلب متعدد القطاعات: ما وراء EVs وتوربينات الرياح والروبوتات والتقنيات العسكرية تتنافس جميعها على موارد أرضية نادرة محدودة.

أدت هذه القوى إلى زيادة على أساس سنوي في أسعار REE ، مما يخلق تحديات في الميزانية لمصنعي EV وموردي توليد الطاقة.

التأثير على إنتاج محرك EV

4.1. الآثار المترتبة على التكلفة

زاد ارتفاع أسعار الأرض النادرة بشكل مباشر من تكلفة إنتاج PMSMS. في بعض الحالات ، يبلغ OEMS عن ارتفاع 10-18 ٪ في تكاليف مكونات المحرك. يشكل هذا تحديًا كبيرًا لمنتجي EV المنخفض والمتوسط الذين يعملون بالفعل بهوامش ضيقة.

4.2. تعديلات تصميم المحرك

للتخفيف من ضغوط التكلفة هذه ، يستكشف المهندسون والمصممين مناهج بديلة:

تقليل محتوى DY/TB: تحسين أنظمة تبديد الحرارة والتبريد لخفض متطلبات المغناطيس ذات درجة الحرارة العالية.

تصميمات المغناطيس المثبتة على السطح (SPM): أسهل في تصنيع واستهلاك عدد أقل من الأرض النادرة من تكوينات المغناطيس الداخلي.

المواد المغناطيسية البديلة: استكشاف المغناطيس القائم على الفريت أو طبولوجيا هجينة ، على الرغم من أن هذه الحجم أو الكفاءة في كثير من الأحيان.

4.3. تأخير الإنتاج وقضايا الشراء

أدى عدم استقرار سلسلة التوريد إلى عمليات تسليم غير متسقة من مغناطيس الأرض النادر ، وتأخير الجداول الزمنية للإنتاج للعديد من الشركات المصنعة ، وخاصة في الهند وجنوب شرق آسيا وأوروبا الشرقية.

استجابة سلسلة التوريد والتكيف مع الصناعة

5.1. استراتيجيات OEM

تسلا: العمل بنشاط على القضاء على الأرض النادرة في النماذج الأساسية (على سبيل المثال ، النموذج 3 RWD). تطوير SRMS المنتجة داخليًا.

BYD: تنوع الموردين مع اتفاقات جديدة في أفريقيا وأمريكا الجنوبية. الاستثمار في إعادة تدوير REE.

تويوتا: تقدم تصاميم PMSM المحفوفة بالمغناطيس وتوسيع نطاق إنتاج المغناطيس المحلي.

5.2. تعديلات الموردين من المستوى 1

يستثمر الموردون الرئيسيون مثل Nidec و Bosch و ZF في:

مرافق تكرير REE المحلية في جنوب شرق آسيا وأمريكا الشمالية

تقنيات إعادة التدوير لاستخراج المغناطيس من المركبات والإلكترونيات نهاية الحياة

البحث والتطوير في طبولوجيا السيارات البديلة

5.3. جهود إعادة التدوير

على الرغم من أن إعادة تدوير المغناطيس لا تزال في المراحل المبكرة ، إلا أنها تكتسب زخماً. تقود أوروبا واليابان هذا الاتجاه ، حيث أظهرت البرامج التجريبية الوعد في التقاط النيوديميوم و dysprosium من إلكترونيات النفايات وأنظمة البطاريات.

المقارنة الإقليمية: الصين وأوروبا والولايات المتحدة

في حين تظل الصين أكثر اللاعبين نفوذاً في سوق الأرض النادر ، فإن المناطق الأخرى تدفع لمزيد من السيطرة والشفافية من خلال الدعم التشريعي ، والحوافز الضريبية ، والمشاريع المشتركة.

التوقعات المستقبلية: 2025 وما بعدها

7.1. توقعات السعر

في حين أن الأسعار قد تظل متقلبة حتى عام 2026 ، يتوقع المحللون:

مشاريع تكريس جديدة للوصول عبر الإنترنت في أستراليا وفيتنام والولايات المتحدة

إعادة تدوير REE لتلبية ما يصل إلى 15 ٪ من الطلب بحلول عام 2030

تقنيات الاستبدال المتزايدة لتخفيف الضغط على أسواق DY و TB

7.2. الابتكارات الفنية

تشمل تقنيات المغناطيس الجديدة قيد التطوير:

النيتريد الحديدي (FE16N2): الأداء المغناطيسي العالي الواعد بدون أرض نادرة

المنجنيز-بسمث (MNBI): مقاومة للحرارة ومستدامة

محركات التدفق المحوري: مضغوط وفعال مع اعتماد أقل على NDFEB التقليدية

7.3. السياسة المشهد

تشارك الحكومات بشكل متزايد في استراتيجية الأرض النادرة:

قام قانون إنتاج الدفاع الأمريكي بتمويل العديد من مشاريع REE المحلية

يفرض قانون المواد الخام الحرجة في الاتحاد الأوروبي معايير الكشف عن المحتوى والاستدامة REE

تتبع بصمة الكربون من تعدين ومعالجة REE في ارتفاع

توصيات استراتيجية

خاتمة

يرتبط مشهد إنتاج محرك EV في عام 2025 ارتباطًا جوهريًا بالاقتصاد واللوجستيات للمواد الأرضية النادرة. مع استمرار الطلب في الصعود ويبقى العرض متقلبة ، يجب على الشركات المصنعة تحقيق توازن بين الأداء والتكلفة والاستدامة.

من إعادة التدوير إلى إعادة التصميم ، لن تشكل استجابة الصناعة فقط القدرة على تحمل تكاليف السيارات الكهربائية ، ولكن أيضًا في المستقبل الجيوسياسي والبيئي للنقل النظيف. نظرًا لأن تسعير الأرض النادر يصبح أكثر مركزية للاستراتيجية الصناعية ، فإن التكيف الاستباقي لم يعد اختياريًا - إنه ضروري.

قسم الأسئلة الشائعة

س 1: لماذا المواد الأرضية النادرة مهمة في محركات EV؟
أنها تتيح المغناطيس عالي الأداء المطلوبة لمحركات PMSM مدمجة وفعالة وقوية.

Q2: هل يمكن أن تعمل EVS بدون أرض نادرة؟
نعم. تستخدم بعض النماذج محركات التعريفي أو الإحجام ، ولكن في كثير من الأحيان مع المقايضات في الحجم أو الكفاءة.

س 3: ما هي العلامات التجارية EV التي تبتعد عن مغناطيس الأرض النادر؟
تستثمر Tesla و BMW و Toyota في تصاميم نادرة خالية من الأرض أو مخفضة للمغناطيس.

س 4: ما هي بدائل النيوديميوم و dysprosium؟
تشمل البدائل مغناطيس الفريت ، النيتريد الحديد ، وتصميمات المحركات الهجينة مثل محركات التدفق المحوري.