En hybridmotor med rekordeffektivitet skabt i samarbejde mellem Renault og Geely
Et fælles projekt mellem den franske bilproducent Renault og en kinesisk partner har resulteret i et hybriddrivlinesystem, der under laboratorieforhold opnår en effektivitet på hele 98,2 procent. Hemmeligheden bag dette bemærkelsesværdige resultat ligger i et usædvanligt materiale brugt i rotoren.
Hvis disse tal bekræftes i serieproduktionen, vil konkurrenterne være nødt til at accelerere deres teknologiudvikling markant. Under det fælles varemærke Horse er der opstået en elmotor beregnet til hybridbiler, som i tests netop nåede de 98,2 procent i effektivitet — et resultat der overgår de fleste enheder på markedet i dag. Nøglen til forbedringen er en ny type stål anvendt i statoren.
Amorfo-motoren — Renaults og Geelys fælles projekt
Horse er et selskab grundlagt af Renault og den kinesiske Geely-koncern, der specialiserer sig i næste generations drivenheder. Det seneste resultat fra ingeniørernes arbejde er motoren kaldet Amorfo, primært udviklet til hybridbiler og køretøjer med udvidet rækkevidde.
Navnet er ingen tilfældighed. Det refererer direkte til statormaterialet: det anvendte amorfe stål har en uordnet atomstruktur. I traditionelle motorer bruges derimod krystallinsk stål, hvor atomerne er arrangeret i et regelmæssigt gitter. De fysiske egenskaber ved amorf stål gør det muligt at reducere tab forbundet med magnetfeltets påvirkning, især ved høje frekvenser.
Ifølge Horse er der ikke tale om en simpel markedsføringsstunt. Amorfo-motoren opnår en effektivitet på 98,2 procent, hvilket betyder interne tab der er cirka halveret sammenlignet med en typisk elmotor. Den angivne effekt er 190 hestekræfter med et drejningsmoment på 360 newtonmeter — værdier der er fuldt ud passende til hybrid-SUV’er, kompakte biler og større sedaner med elektrisk drift.
Lameller tyndere end et menneskehår — sådan reduceres energitab
Det mest overraskende tal vedrører tykkelsen af de elementer, der udgør statoren. Hver enkelt lamelle måler blot 0,025 millimeter — cirka ti gange tyndere end i typiske elmotorer monteret i biler i dag. Så tynde lag bidrager til at begrænse de såkaldte hvirvelstrømme.
Dette er et fænomen, hvor uønskede strømme induceres i metallet og omdannes til varme, hvilket skaber energitab. Jo tyndere elementerne er, desto svagere bliver denne effekt, og desto mere effektivt omdanner motoren elektrisk strøm til bevægelse.
Horse angiver en reduktion af motorens interne tab på cirka 50 procent sammenlignet med en referencekonstruktion, mens effekt- og drejningsmomentparametre forbliver uændrede. I praksis betyder det, at motoren ved samme elforbrug formår at yde mere nyttigt arbejde. Mindre energi spildes som varme, hvilket letter kravene til kølesystemet.
Hvordan klarer dette resultat sig i forhold til andre motorer på markedet?
Nutidens elmotorer i personbiler opnår generelt en effektivitet på mellem 93 og 97 procent. Forskellene afhænger af belastning, temperatur, omdrejningstal og den specifikke konstruktionsarkitektur. En stigning på et eller to procentpoint kan virke ubetydelig på papiret — langt mindre imponerende end at fordoble effekten.
Inden for energieffektivitet betyder hvert enkelt procentpoint dog konkrete besparelser, især når det gælder store erhvervsflåder og millioner af kørte kilometer. For producenter er det desuden et redskab til at opbygge en konkurrencemæssig fordel, navnlig når lignende ydelse og rækkevidde kan opnås med et mindre batteri.
- Moderne elmotorer til personbiler har en effektivitet på mellem 93 og 97 procent
- Amorfo-motoren angiver 98,2 procent under laboratorieforhold
- Hvert procentpoint i besparelse reducerer forbruget fra batteri eller forbrændingsmotor
- Højere effektivitet giver mulighed for at reducere batteriets størrelse med samme rækkevidde
- I praksis viser besparelsen sig over køretøjets lange levetid
- Erhvervsflåder vil mærke forskellen mest i de løbende driftsomkostninger
- Reducerede tab betyder også en lettere belastning af kølesystemet
Det samlede billede kompliceres dog af målebetingelserne. Den angivne effektivitet på 98,2 procent stammer fra virksomhedens egne tests under strengt kontrollerede forhold. I daglig brug spiller talrige faktorer ind, som er svære at reproducere ideelt på en prøvebænk.
Laboratorium kontra virkelighed på vejen
Under normal køretøjsbrug påvirker mange variabler drivaggregatets reelle effektivitet. Det inkluderer temperaturudsving fra vinterfrost til sommerasfalt. Motoren arbejder ikke i ét enkelt optimalt driftspunkt, men under delvis belastning over en bred vifte af betingelser.
Hertil kommer materialernes aldring — herunder isolering og selve stålet — spændingsudsving samt trækbatteriets varierende ydeevne. Producenter angiver typisk den maksimale effektivitet opnået inden for et bestemt driftsområde, ikke gennemsnittet over hele kørecyklussen. Uafhængige laboratorier opnår ofte lavere resultater end det, reklamematerialerne lover.
Horse har endnu ikke oplyst, i hvilke biler og i hvilken konfiguration denne motor vil blive monteret, hvilket gør det vanskeligt at vurdere dens adfærd i et færdigt køretøj. Selskabet anslår, at den samlede energibesparelse for hele hybridsystemet — batteri, konverter, transmission og øvrige komponenter — ligger på omkring én procent.
Reel energibesparelse — cirka én procent for hele systemet
En reduktion af energiforbruget på ét procentpoint i en hybridbil kan virke ubetydelig på individniveau, men ganget med tusindvis af eksemplarer svarer det til enorme mængder sparet elektricitet eller brændstof. Med en årlig kørsel i størrelsesordenen 20.000–30.000 kilometer begynder en sådan gevinst at have reel vægt for erhvervsflåder og over et langt køretøjsliv — både for chauffører og for CO₂-regnskabet.
For producenter tæller selv en brøkdel af et procentpoint, da det kan lette overholdelsen af stadig skrappere energieffektivitetsstandarder. Amorfo-motoren figurerer allerede i Horse-selskabets katalog, hvilket betyder, at erhvervskunder kan bestille den til egne projekter når som helst. Den første aftager bliver med stor sandsynlighed Renault-koncernen og de tilknyttede mærker.
Andre selskaber i Geely-koncernen overvejes også som mulige kunder — herunder eksempelvis Volvo. Denne motortype passer særligt godt til den nye generation af plug-in-hybridbiler, hvor prioriteten er lavt energiforbrug frem for rekordpræstationer. Hvis de angivne tal bekræftes i serieproduktion, vil brugeren primært opleve et lavere energiforbrug i daglig kørsel.
For en hybridbil kan det betyde færre tankstop i løbet af året eller større rækkevidde på en enkelt opladning af trækbatteriet. En yderligere fordel er den mindre mængde varme, som motoren selv afgiver. Et mere effektivt drivlinesystem bliver ikke så varmt, hvilket giver kølesystemet lettere arbejde og potentielt åbner mulighed for at forenkle konstruktionen eller lette enkelte komponenter.
Hvorfor konkurrerer producenterne om drivaggregaternes effektivitet?
Markedet for bilpropulsionssystemer forandrer sig hurtigere end for ti år siden. Ud over batterier og styringselektronik er det netop elmotorerne, der er ved at blive det nye teknologiske slagfelt. Kinesiske mærker præsenterer stadig mere avancerede konstruktioner — fra forbrændingsmotorer med rekordeffektivitet til innovative elektriske løsninger.
Europæiske og japanske virksomheder, der i årevis har domineret inden for propulsionssystemer, er tvunget til at reagere. At fremvise en motor med meget høj effektivitet er en måde at fastholde sin position på og demonstrere, at man teknologisk set stadig har meget at byde på. Forskerne fra begge selskaber har arbejdet på projektet i adskillige år og testet forskellige varianter af amorfe materialer.
Udviklingen af drivenheder påvirker hele køretøjsarkitekturen. Sammen med øget effektivitet følger der ofte ændringer i styresoftwaren, i strategien for energigenvinding ved opbremsning eller i valget af transmission. Det endelige resultat oplever føreren som en jævnere drivlinesrespons og bedre reaktion på speederpedalen.
Det er værd at bemærke, at motorudviklingen afspejles i den samlede køreoplevelse. For et køretøj, der tilbagelægger 200.000 kilometer i løbet af sin levetid, kan forskelle på ét til to procent akkumulere sig til noget betydeligt. Det påvirker både driftsomkostningerne og det enkelte køretøjs CO₂-aftryk. Set fra brugerens perspektiv er det værd at lægge mærke til ikke kun effekt og drejningsmoment, men også til, hvordan producenten beskriver motorens og hele systemets effektivitet.
