Origen i destí de les terres rares**

Les denominades terres rares comprenen disset elements químics (...) molts dels quals s'utilitzen en diverses tecnologies energètiques. El seu ús es localitza en la manufactura d'imants permanents, batries avançades i materials fosforescents. Els imants permanents juguen un paper clau en els motors de vehicles lleugers, en els generadors utilitzats per els vehicles híbrids i elèctrics, així com en certs tipus de turbines eòliques. Per la seva banda, les bateries avançades són indispensables en vehicles híbrids i
elèctrics, mentre que els materials fosforescents son un component clau
dels fluorescents i dels díodes emissors de llum.

La revolució energètica necessària per evitar que la temperatura mitjana del planeta augmenti més de 2ºC, implica, entre altres coses, multiplicar per un factor tor de set la capacitat de generació eòlica disponible al 2011, posar en circulació 650millones de nous vehicles híbrids i elèctrics, així com un substancial increment de la il·luminació eficient. Això vol dir que des d’ara mateix hem d'afrontar el repte de cobrir l’espectacular creixement de la demana que es preveu per als elements químics comentats. Malgrat el nom, les terres rares són abundants i estan ben distribuïdes per tot el món. No obstant això, sovint es troben en concentracions molt baixes, el que fa que, als preus actuals, la seva extracció no resulti econòmicament viable. A més, estan freqüentment associades a materials radioactius, el que incrementa els costos d'extracció. En els últims anys, la pràctica totalitat del subministrament mundial de terres rares ha provingut de la Xina, que ha aplicat unes quotes d'exportació molt estrictes que han estressat el mercat i disparat els preus.

Per això, la mineria de les terres rares està experimentant un nou impuls global, a Estats Units, Austràlia, Vietnam i Sud-àfrica, al mateix temps que s'està treballant en millores tecnològiques que redueixin la dependència d’aquests elements. (...).

Hi ha altres elements químics com l'indi, gal·li, tel·luri, cobalt i liti, que també juguen un paper molt important en les tecnologies necessàries per
mitigar el canvi climàtic. Els tres primers s'utilitzen en les cèl·lules solars
fotovoltaiques, mentre que el cobalt i el liti en les bateries avançades dels
vehicles híbrids i elèctrics. Com en el cas de les terres rares, la nova revolució energètica passa per incrementar el subministrament d'aquests cinc elements i per utilitzar-los de manera més eficient. Sense oblidar-
donar la investigació en nous materials i altres desenvolupaments tecnològics.

Mariano Marzo, Noves matèries primeres, La Vanguardia 4-07-2013.

Els imans en els generadors elèctrics

Els generadors i els motors elèctrics intercanvien energia mecànica i elèctrica mitjançant camps magnètics. Aquests poden ser produïts per imants (permanents) o per electroimants (només magnetitzats pel pas del corrent elèctric).

La intensitat del camp magnètic està determinada en els imants per la massa de ferro i les seves característiques mineralògiques (determinades pels elements afegits, com els acers), o per la intensitat del corrent i les voltes que fa el fil conductor en cas dels electroimants. La potència d’una màquina elèctrica és proporcional a la intensitat del camp magnètic, a igualtat de les altres variables.

En els aerogeneradors és important reduir el pes del generadors i de tot el que hi ha sobre la torra, ja que aquest pes influeix en el gruix de la torra i dels fonaments. Una de les maneres de reduir el pes del generador és emprant imants potents, aconseguits afegint algunes terres rares al ferro. Així s’estalvia ferro de la torra i dels fonaments, i ciment.

Els imants tenen un camp magnètic fix, en canvi el dels electroimants depèn del corrent que hi circula. Amb l’electrònica actual de potència és possible controlar aquest corrent i així els paràmetres de l’electricitat lliurada a la xarxa, la qual cosa és important. Per tant, emprar imants o electroimants és una opció interessant segons el destí de l’aerogenerador i les característiques del vent i de la xarxa elèctrica de la zona, no és una pràctica moderna universal. Els imants moderns s’utilitzen en generadors per altres aplicacions.

Bobinat dels electroimans del rotor

Rorot bobinat i les pistes alimentació elèctrica del rotor

 Tres tipus de rotor amb imants permanents

Esquema d'un control modern de la generació elèctricca d'un aerogenrador

Per saber-ne més sobre els imans en els generadors elèctrics: Tony Morcos, Harvesting wind power with (or without) permanent magnets

 Les bateries

Amb l’increment dels vehicles elèctrics i de l’energia fotovoltaica amb acumulació han aparegut crítiques basades en els impactes per l’ús del liti o d’altres elements. Cal tenir present que aquests elements també hi són en les bateries dels telèfons, orinadors i altres equips electrònics mòbils.

Els elements químics de els bateries es poden reciclar, i això és molt més fàcil en el cas de l’ús en vehicles i sistemes fotovoltaics que en dels múltiples petits equips electrònics.