Apa jadinya jika ada cara bagi dunia untuk mengurangi ketergantungannya pada logam tanah jarang China, yang telah digunakan negara tersebut berulang kali sebagai cara untuk membalas selama perang perdagangan? Itulah janji dari jenis motor listrik baru—tempat utama logam tanah jarang tersebut diperlukan—yang tidak memerlukan mereka sama sekali. Sebuah startup baru bernama Conifer, yang telah memperkenalkan motor murah dan mudah diproduksi dengan menggunakan magnet yang terbuat dari besi sehari-hari, sangat menarik.
Teknisi Conifer Yateendra Deshpande menghabiskan bertahun-tahun membantu merancang beberapa motor listrik paling canggih di dunia, termasuk yang menggerakkan mobil mewah Lucid Motors. Dia pernah bekerja di Apple pada proyek mobil yang gagal. Mitra pendirinya, Ankit Somani, bekerja pada desain pusat data di Oracle dan Google.
Bersama-sama, mereka meluncurkan Conifer untuk menangani pasar yang potensialnya sangat besar: kebutuhan akan miliaran motor kecil untuk diintegrasikan ke dalam mesin yang sudah ada dan untuk membantu mengelektrifikasi armada transportasi yang saat ini menggunakan bahan bakar gas yang mendominasi sebagai mode transportasi bagi miliaran orang.
“Banyak energi yang digunakan di ruang baterai, tetapi tidak cukup di powertrain listrik dan motor listrik,” kata Somani, CEO perusahaan ini. “Kami ingin memikirkannya dari awal untuk melihat apakah kami bisa menciptakan sesuatu yang jauh lebih baik.”
Conifer, yang berbasis di Silicon Valley, harus sangat fokus pada biaya, kesederhanaan, dan sumber. Solusinya adalah mengambil desain yang ditemukan dalam supercar hybrid kelas atas, kemudian mengecilkan ukuran dan biaya material. Alih-alih menggunakan magnet logam tanah jarang, motor mereka dapat menggunakan magnet permanen berbasis besi biasa.
Yang mereka lakukan ini berisiko—teknologi yang mereka kembangkan belum pernah digunakan dalam aplikasi seperti ini sebelumnya, karena secara historis sulit untuk diproduksi. Sementara magnet besi belum memberikan daya yang cukup. Tetapi jika mereka bisa mendapatkan kombinasi biaya dan kemampuan produksi yang tepat, motor mereka berpotensi menjadi pembangkit listrik berbiaya rendah yang digunakan dalam berbagai aplikasi.
Bagi para pembuat mulai dari EV hingga robot, ini adalah impian: motor listrik yang terjangkau dan mudah diproduksi yang dapat dibuat sepenuhnya dari material yang ditemukan di sebagian besar negara. Ini adalah teknologi tahan tarif. Dan sekarang bahwa China mengendalikan 90% pasokan logam tanah jarang di dunia yang digunakan sebagai magnet dalam sebagian besar motor dan elektronik lainnya, ini juga menjadi suatu keharusan.
Saya tidak memiliki gelar teknik dan kebanyakan dari Anda juga tidak, jadi bersabarlah sebentar—kami akan memasuki dunia elektromagnetik.
Motor listrik biasa adalah “fluks radial”: gulungan kawat tembaga yang melingkar di sekitar poros tengah yang dipasangi magnet. Ketika listrik diterapkan, medan magnet dalam kawat tembaga berada pada sudut kanan terhadap poros, dan mulai berputar. Jika ini terdengar seperti eksperimen rumah yang Anda lakukan dengan kawat tembaga dan paku baja, Anda sudah mendapat gambarannya.
Motor Conifer, sebaliknya, adalah “fluks aksial”. Mereka terdiri dari lapisan baja yang disusun seperti sandwich, beberapa diam sementara yang lain, yang dipasang pada poros, bebas berputar. Magnet diletakkan di atas lapisan-lapisan ini, dan medan magnetiknya sejajar dengan poros.
Motor fluks aksial sudah ada sejak berabad-abad yang lalu, seperti rekan-rekan fluks radial mereka. Tetapi motor modern bekerja jauh lebih baik karena sekarang kita memiliki elektronik daya yang beralih cepat yang mematikan dan menghidupkan arus ratusan kali dalam satu detik, menyesuaikan frekuensi tersebut secara mulus saat mereka berputar lebih lambat dan lebih cepat.
Motor fluks aksial lebih sulit untuk diproduksi, dan umumnya memerlukan tingkat presisi dan kontrol perangkat lunak yang telah menghambat adopsi yang luas, kata James Edmondson, direktur penelitian di perusahaan analisis teknologi baru IDTechEx. Namun, mereka mulai menunjukkan potensi.
Biasanya, kedua jenis motor memerlukan magnet yang terbuat dari campuran unsur logam tanah jarang: Neodimium mungkin merupakan bagian utama dari magnet sementara dysprosium bisa membantu magnet tersebut bertahan dalam kecepatan dan suhu tinggi.
Tetapi insinyur Conifer melihat peluang dengan desain fluks aksial ini: Dengan menggunakan massa magnet yang lebih besar, diletakkan lebih jauh di luar pelat berputar, dan memutar pelat-pelat tersebut pada kecepatan yang lebih tinggi dari biasanya, Conifer berhasil menggunakan magnet berbasis besi yang lebih lemah, kata Deshpande, salah satu pendiri teknis perusahaan tersebut.
Tujuan awal Conifer: menciptakan pengganti motor yang digunakan dalam skuter listrik, yang mudah diintegrasikan. Perusahaan ini juga sudah mengembangkan beberapa ukuran motor yang dapat cocok untuk mesin lain, mulai dari sistem HVAC hingga elektronik rumahan. Teknologi tersebut dapat ditingkatkan untuk memberdayakan EV. Sebuah EV kecil namun siap untuk jalan raya yang ditenagai oleh motor Conifer bisa terwujud dalam empat tahun, kata Deshpande.
Lyra Energy bertujuan untuk membangun Tesla dari sepeda motor dua roda untuk negara berkembang—yaitu, high-end dan didukung oleh jaringan pengisian sendiri. Startup yang berbasis di Los Angeles ini menggunakan motor Conifer.
“Fleksibilitas rantai pasokan selalu merupakan sesuatu yang bernilai, terutama ketika kita mulai mengembangkan bisnis,” kata CEO Lyra, Criswell Choi. “Jangka panjang, saya pikir dengan Conifer ada peluang untuk mengurangi biaya sistem, terutama jika kurang bergantung pada logam tanah jarang.”
Pasar global untuk jenis kendaraan yang Lyra luncurkan, pertama di Indonesia, sangat besar. Di Asia sendiri, 45 juta unit terjual setiap tahun, dan pasar global untuk sepeda motor diperkirakan akan tumbuh menjadi $218 miliar pada tahun 2029, menurut laporan dari McKinsey.
Motor in-wheel Conifer sebanding dalam harga dengan motor tradisional, kata Choi. Dan mereka datang dengan bonus tambahan: Mereka sebenarnya 20% lebih efisien daripada motor konvensional, dengan peningkatan potensial dalam jangkauan kendaraan.
Teknologi motor yang sama ini dapat ditingkatkan untuk memberdayakan EV empat roda, tetapi ada batasan pada seberapa besar daya yang dapat diberikan tanpa menggunakan magnet logam tanah jarang.
Menggunakan motor Conifer juga akan memerlukan perubahan dalam desain EV. Sebagian besar EV memiliki motor listrik terpusat yang mentransmisikan daya ke roda. Motor Conifer berada di roda. Membangun EV dengan motor in-wheel telah lama menjadi impian bagi beberapa desainer otomotif, karena ini bisa berarti peningkatan efisiensi dan traksi secara keseluruhan.
Melakukan begitu banyak perubahan sekaligus—jenis motor baru, jenis powertrain baru—bukan sesuatu yang bisa dilakukan oleh produsen EV yang sudah mapan dalam waktu dekat. Tetapi startup mungkin akan memanfaatkan peluang ini, terutama jika alternatifnya adalah menghadapi kenaikan biaya akibat tarif.
Meskipun motor fluks aksial dan motor bebas logam tanah jarang hingga saat ini hanya mewakili sebagian kecil dari pasar, motor Conifer—atau desain serupa dari pesaing—dapat menjadi kompetitif, kata Edmondson. Proses manufaktur yang disederhanakan oleh Conifer tidak melibatkan pemotongan logam, dan menggunakan proses penggulungan tembaga yang terinspirasi oleh industri baterai. Ini berarti menemukan tenaga kerja terampil, yang bisa langka, bukanlah masalah.
Jika produsen bersedia meninggalkan desain yang telah mendominasi selama lebih dari satu abad, ada semakin banyak alternatif bagi mereka—bahkan salah satunya berbasis pada konsep dari Benjamin Franklin. Tambahkan jenis baterai baru yang bebas dari unsur lain dengan rantai pasokan yang didominasi oleh China, ditambah manufaktur domestik dari mikrochip dan semakin banyaknya startup EV Amerika, dan Anda bisa mulai melihat masa depan di mana transportasi bisa sepenuhnya dibuat di Amerika Serikat—atau setidaknya Amerika Utara.
Tulis kepada Christopher Mims di [email protected]