Các nhà sản xuất xe điện (EV) toàn cầu đang nhận ra một thực tế phũ phàng: Việc thoát khỏi sự phụ thuộc vào nguồn đất hiếm từ Trung Quốc nói dễ hơn làm.
Để tự bảo vệ mình trước sự kiểm soát ngày càng chặt chẽ từ Bắc Kinh, các hãng xe ngoài Trung Quốc đang đẩy mạnh đầu tư vào công nghệ động cơ giảm thiểu hoặc loại bỏ hoàn toàn các nguyên tố đất hiếm.
Trong vòng sáu tháng qua, Stellantis, General Motors và Honda đã liên tục công bố các vòng gọi vốn mới hoặc thiết lập quan hệ đối tác nhằm phát triển các giải pháp thay thế cho nam châm vĩnh cửu từ đất hiếm – bộ phận vốn là "trái tim" của hầu hết động cơ xe điện hiện nay.
Jonathan Rost, kỹ sư trưởng tại Valeo – nhà cung cấp hệ thống truyền động và điện của Pháp cho các ông lớn như Mercedes-Benz và Hyundai – chia sẻ với Rest of World: “Nếu bạn sản xuất một sản phẩm mà trong đó 90% thành phần then chốt bị kiểm soát bởi duy nhất một quốc gia, bạn sẽ không thể nào yên tâm được.”
Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), Trung Quốc hiện chiếm khoảng 60% sản lượng khai thác đất hiếm toàn cầu và nắm giữ tới 91% năng lượng xử lý, tinh chế.
Rủi ro của việc quá phụ thuộc vào Trung Quốc đã lộ rõ vào năm ngoái khi Bắc Kinh siết chặt kiểm soát xuất khẩu đất hiếm. Động thái này đã buộc một số nhà máy phụ tùng tại châu Âu phải đóng cửa và khiến Suzuki phải tạm dừng sản xuất.
Đối với các hãng xe vốn đang chật vật cạnh tranh với các đối thủ xe điện Trung Quốc, việc phụ thuộc vào một quốc gia duy nhất để có được các khoáng sản thiết yếu là một "tử huyệt" mà họ không thể tiếp tục duy trì.
Những nỗ lực tìm kiếm "lối thoát"
Các nhà sản xuất ô tô đang theo đuổi hai lộ trình chính: một là phát triển nam châm vĩnh cửu từ các vật liệu dồi dào hơn như sắt và nitơ; hai là chế tạo loại động cơ hoàn toàn không cần đến nam châm vĩnh cửu.
BMW đã bắt đầu nghiên cứu động cơ không đất hiếm từ năm 2011, sau khi giá Neodymium – loại đất hiếm được sử dụng phổ biến nhất trong nam châm xe điện – tăng vọt.
Giờ đây, hãng xe Đức tuyên bố các thiết kế của họ có thể đạt hiệu suất tương đương, thậm chí vượt trội hơn động cơ truyền thống ở tốc độ lái xe thông thường hàng ngày.
Stellantis (sở hữu các thương hiệu như Fiat, Jeep, Maserati, Opel và Peugeot) cùng General Motors gần đây đã gia hạn hỗ trợ cho Niron Magnetics, một startup tại Minnesota đang phát triển nam châm sắt-nitơ.
Tuy nhiên, cả hai công ty đều chưa tiết lộ thời điểm cụ thể công nghệ này sẽ được đưa vào các dòng xe thương mại. Valeo cũng đã thăm dò các phương án thay thế từ hơn một thập kỷ trước, nhưng mãi đến năm 2022 mới chính thức triển khai dự án.
Dẫu vậy, quá trình chuyển đổi từ nguyên mẫu thử nghiệm sang sản phẩm thực tế diễn ra khá chậm chạp. Động cơ của Valeo dự kiến sớm nhất cũng phải đến năm 2028 mới ra mắt thị trường, và công ty cho biết mức giá sẽ phụ thuộc rất lớn vào quy mô sản xuất.
Renault, đối tác ban đầu của Valeo trong việc phát triển động cơ không đất hiếm, hiện đã tìm kiếm các cộng tác viên mới, bao gồm cả các nhà cung cấp Trung Quốc. Lợi thế về chi phí của Trung Quốc trên toàn bộ chuỗi cung ứng xe điện vẫn là một rào cản rất khó vượt qua, ngay cả khi các hãng xe phương Tây nỗ lực tìm giải pháp thay thế.
Cuộc đua không cân sức
Theo báo cáo từ S&P Mobility, khoảng 94,7% xe điện hạng nhẹ hiện nay vẫn sử dụng động cơ dựa vào đất hiếm. Hãng nghiên cứu này dự báo tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm của động cơ không đất hiếm sẽ đạt 15% cho đến năm 2037, nhưng đó là con số tính từ một điểm xuất phát rất thấp.
IDTechEx, một công ty nghiên cứu tại Cambridge chuyên theo dõi các công nghệ mới nổi, dự đoán rằng hơn 75% xe điện chở khách vẫn sẽ sử dụng động cơ đất hiếm vào năm 2030, và tỷ lệ này chỉ giảm xuống khoảng 70% vào năm 2035.
“Nếu các hãng xe không có phương án B, hoạt động sản xuất có thể bị đình trệ bất cứ lúc nào,” John Li, chuyên gia phân tích công nghệ tại IDTechEx, nhận định.
“Chúng ta đã thấy sự gián đoạn cung ứng có thể gây tê liệt tài chính cho các doanh nghiệp như thế nào – đặc biệt là khi việc tìm kiếm lợi nhuận từ xe điện vốn đã là một bài toán khó.”
Trong khi đó, các hãng xe Trung Quốc lại chẳng mấy khó khăn trong việc tiếp cận nguồn đất hiếm ngay tại quê nhà. Dù vậy, họ vẫn âm thầm theo đuổi công nghệ mới nhằm tìm kiếm các linh kiện rẻ hơn để gia tăng lợi thế cạnh tranh khi vươn ra thị trường quốc tế. BYD, Nio và Huawei đều đã phát triển các thiết kế động cơ không đất hiếm, dù chưa có đơn vị nào đưa vào sản xuất hàng loạt.
Hengchun Mao, người sáng lập Quanten Technologies – một startup tại Thành Đô chuyên sản xuất động cơ không đất hiếm – cho biết ông đã bán được khoảng 2.000 bộ động cơ kể từ khi nhà máy mở cửa vào tháng 8 năm ngoái. Khách hàng đầu tiên của Mao chính là các hãng xe điện Trung Quốc. Họ tìm đến ông không phải vì thiếu đất hiếm, mà vì họ luôn săn lùng mọi cách thức để cắt giảm chi phí.
“Họ không gặp vấn đề về thiếu hụt nguồn cung,” ông Mao chia sẻ. “Họ quan tâm vì muốn nâng cao năng lực cạnh tranh, cả ở trong và ngoài nước.”
Ông Mao cho biết đã nhận được những đơn hàng đầu tiên từ châu Âu trong năm nay và kỳ vọng đến năm 2030, lượng khách hàng quốc tế sẽ vượt xa khách hàng nội địa. Theo ông, các hãng xe Trung Quốc không quá vội vàng trong việc áp dụng công nghệ không đất hiếm.
“Công nghệ động cơ tiên tiến nhất có thể không nhất thiết đến từ Trung Quốc,” ông Mao khẳng định. “Nhưng khi nói đến hiệu quả về chi phí, Trung Quốc vẫn sở hữu lợi thế vượt trội so với bất kỳ khu vực nào khác.”
Tesla, hãng xe từng chuyển sang dùng động cơ đất hiếm vào năm 2017, mới đây tuyên bố thế hệ động cơ tiếp theo dự kiến ra mắt năm 2026 sẽ quay trở lại với thiết kế không đất hiếm. Sự thay đổi mang tính "xoay trục" này càng cho thấy quá trình chuyển đổi này vẫn mang đậm tính thực nghiệm.
Bài toán an ninh và rủi ro thị trường
Phát triển động cơ không đất hiếm là một lối thoát. Xây dựng một chuỗi cung ứng đất hiếm thay thế bên ngoài Trung Quốc là một hướng đi khác.
Marina Zhang, phó giáo sư tại Đại học Công nghệ Sydney, chuyên nghiên cứu về khoáng sản thiết yếu và địa chính trị, cho rằng những nỗ lực của phương Tây nhằm thiết lập chuỗi cung ứng độc lập có thể mất tới 15 năm và tiêu tốn một khoản kinh phí khổng lồ, nhưng đó là "khoản bảo hiểm" cần thiết để chống lại các lệnh kiểm soát xuất khẩu từ Trung Quốc.
“Chi phí có thể rất đắt đỏ, nhưng nó mang lại sự an toàn,” bà Zhang nhận định.
Tuy nhiên, rủi ro lớn hơn lại nằm ở các quốc gia nhỏ hơn – những nước thiếu nguồn lực để tự xây dựng chuỗi cung ứng hoặc đầu tư vào các giải pháp thay thế. Và ngay cả những khoản đầu tư khổng lồ của các ông lớn cũng có nguy cơ bị "xóa sổ" nếu Bắc Kinh quyết định tràn ngập thị trường bằng các loại đất hiếm rẻ hơn và chất lượng tốt hơn.
“Nếu các sản phẩm đất hiếm của Trung Quốc được tung ra với mức giá thấp hơn và chất lượng cao hơn, cục diện cuộc chơi có thể thay đổi ngay lập tức,” bà Zhang cảnh báo.