Considering the growing rate of global wind power and overall benefits of the permanent magnet synchronous generator (PMSG) wind turbines, the future demand for high-performing NdFeB magnet and its constituent elements is likely to increase. Future deployment of wind power generation may be affected by potential disruptions in supply and price rises of critical rare earth elements. By evaluating the substitution options for the rare earths permanent magnet-based wind turbines at the material and component levels, this paper shows that substitution has a real potential to alleviate the pressure on the supply of rare earths in the wind industry. Rare earth-free turbines with good efficiency levels were already developed and could be further adopted. Alternatively, the future demand for rare earths, in particular for dysprosium, could be reduced by improving material efficiency. The future market share of rare earth-based wind turbines will most likely depend on the evolution of the price of rare earths and the techno-economic advantages of PMSG in comparison to alternative technologies that use no rare earths elements.
Titre de l'article
Stratégies alternatives pour réduire l'utilisation de terres rares dans les éoliennes
Stratégies alternatives pour réduire l'utilisation de terres rares dans les éoliennes
Introduction à l'article
Les terres rares telles que le Neodymium (Nd), le Praseodymium (Pr), le Dysprosium (Dy) et le Terbium (Tb) sont utilisées dans la fabrication des éoliennes car elles entrent dans la composition des aimants. Cependant ce sont des ressources limitées et dont le marché est soumis à une géopolitique compliquée (la grande majorité est détenue par la Chine) alors que la production d'éoliennes augmentent. De plus les mines et les raffineries permettant leur extraction contaminent l'eau, le sol, l'air et sont donc dangereuses pour la santé humaine et de l'environnement. Le développement de nouvelles techniques pour produire de l'électricité à partir de l'éolien sans utiliser ces terres rares est donc crucial.
Les terres rares telles que le Neodymium (Nd), le Praseodymium (Pr), le Dysprosium (Dy) et le Terbium (Tb) sont utilisées dans la fabrication des éoliennes car elles entrent dans la composition des aimants. Cependant ce sont des ressources limitées et dont le marché est soumis à une géopolitique compliquée (la grande majorité est détenue par la Chine) alors que la production d'éoliennes augmentent. De plus les mines et les raffineries permettant leur extraction contaminent l'eau, le sol, l'air et sont donc dangereuses pour la santé humaine et de l'environnement. Le développement de nouvelles techniques pour produire de l'électricité à partir de l'éolien sans utiliser ces terres rares est donc crucial.
Expériences de l'article
Afin de juger les différentes alternatives possibles, plusieurs paramètres sont établis : la performance technique, le coût, le stade de développement, l'efficacité du matériau, le composant substitué. Elles sont ainsi comparées entre elles et avec les techniques actuelles. La façon d'estimer les différents paramètres varie : recherche dans la littérature principalement, recherches par les auteurs, comités d'experts, analyses...
Afin de juger les différentes alternatives possibles, plusieurs paramètres sont établis : la performance technique, le coût, le stade de développement, l'efficacité du matériau, le composant substitué. Elles sont ainsi comparées entre elles et avec les techniques actuelles. La façon d'estimer les différents paramètres varie : recherche dans la littérature principalement, recherches par les auteurs, comités d'experts, analyses...
Résultats de l'article
Les aimants utilisés actuellement (PMSG) et contenant toutes les terres rares citées précédemment (Nd, Pr, Dy, Tb) ont de nombreux avantages en terme d'efficacité, de poids, de dimension ou encore de maintenance. Cependant d'autres aimants sans terres rares (tels que DFIG, SCIG ou EESG) se révèlent également intéressants et dans un contexte ou la non-utilisation de terres rares est un objectif il pourrait être de bons candidats pour remplacer les aimants PMSG.
Ces aimants sont toujours en développement mais ils pourraient être utilisés à court et moyen terme selon les auteurs.
Les aimants utilisés actuellement (PMSG) et contenant toutes les terres rares citées précédemment (Nd, Pr, Dy, Tb) ont de nombreux avantages en terme d'efficacité, de poids, de dimension ou encore de maintenance. Cependant d'autres aimants sans terres rares (tels que DFIG, SCIG ou EESG) se révèlent également intéressants et dans un contexte ou la non-utilisation de terres rares est un objectif il pourrait être de bons candidats pour remplacer les aimants PMSG.
Ces aimants sont toujours en développement mais ils pourraient être utilisés à court et moyen terme selon les auteurs.
Ce que cet article apporte au débat
L'utilisation de terres rares nécessite la création de mines et de raffineries nocives à l'environnement et à la biodiversité. Le développement de nouvelles technologies n'utilisant pas ces matériaux est donc une bonne nouvelle. Les nouveaux aimants nécessitent forcément des métaux dont la production est également polluante mais elle l'est bien moins que pour les aimants à base de terres rares.
L'utilisation de terres rares nécessite la création de mines et de raffineries nocives à l'environnement et à la biodiversité. Le développement de nouvelles technologies n'utilisant pas ces matériaux est donc une bonne nouvelle. Les nouveaux aimants nécessitent forcément des métaux dont la production est également polluante mais elle l'est bien moins que pour les aimants à base de terres rares.
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