Renault pokazuje silnik elektryczny 98,2%. Czy tak wygląda przyszłość hybryd?

Nowy napęd opracowany wspólnie przez Renault i chińskiego partnera może zmienić sposób, w jaki patrzymy na efektywność hybryd.

Horse, spółka zajmująca się układami napędowymi, zaprezentowała silnik elektryczny o sprawności 98,2%. To wynik wyższy niż w większości obecnych konstrukcji i ciekawy sygnał, gdzie zmierza motoryzacja.

Renault i Geely stawiają na efektywność, a nie tylko moc

Przez lata wyścig w branży samochodowej kręcił się wokół mocy, przyspieszenia i pojemności baterii. Teraz coraz głośniej mówi się o czymś mniej widowiskowym, za to kluczowym dla kosztów jazdy: sprawności układu napędowego. To właśnie tutaj Renault, wspólnie z grupą Geely, próbuje wskoczyć na prowadzenie.

Ich wspólna spółka Horse opracowała nowy silnik elektryczny do napędów hybrydowych, nazwany Amorfo. Konstrukcja celuje przede wszystkim w auta:

• hybrydowe klasyczne i plug-in,
• samochody z tzw. range extenderem, gdzie mały silnik spalinowy tylko doładowuje baterię,
• pojazdy, w których priorytetem jest niskie zużycie energii, a nie rekordy mocy.

Silnik Amorfo osiąga sprawność 98,2% w warunkach laboratoryjnych, co oznacza o połowę mniejsze straty wewnętrzne niż w typowym silniku elektrycznym podobnej klasy.

Stal amorficzna – brzmi egzotycznie, ale działa bardzo konkretnie

Cała idea nowej konstrukcji opiera się na materiale użytym w stojanie silnika. Zamiast klasycznej, krystalicznej stali zastosowano stal amorficzną, czyli o nieuporządkowanej strukturze atomowej. To nie zabieg marketingowy, lecz odpowiedź na konkretny problem fizyczny.

W tradycyjnych silnikach elektrycznych część energii znika w postaci strat związanych z polem magnetycznym. Prądy wirowe, które powstają w metalowych elementach, nagrzewają je i zamieniają cenną energię elektryczną w ciepło. Nowy materiał ma zmniejszyć właśnie te straty.

Cieńsze blachy niż ludzki włos

Konstruktorzy poszli krok dalej: nie tylko sięgnęli po inny stop stali, ale też ekstremalnie zmniejszyli grubość blach tworzących stojan. Mówimy o zaledwie 0,025 milimetra.

Tak cienkie blachy utrudniają powstawanie prądów wirowych w metalu. Im mniejsze prądy, tym mniej energii marnuje się na nagrzewanie elementów, a większa część trafia do kół.

Według danych Horse, wewnętrzne straty silnika spadają dzięki temu o około połowę. W efekcie konstrukcja osiąga sprawność 98,2%. Z zewnątrz nie widać nic spektakularnego, ale w środku dzieje się mnóstwo precyzyjnej inżynierii.

Moc dla zwykłego kierowcy, nie tylko dla inżynierów

Parametry techniczne pokazują, że to nie jest jedynie „laboratoryjna ciekawostka”. Silnik Amorfo oferuje 190 KM i 360 Nm momentu obrotowego. To poziom w zupełności wystarczający dla typowego, rodzinnego auta hybrydowego klasy kompaktowej czy średniej.

Takie wartości pozwalają myśleć o montażu w:

• SUV-ach z napędem hybrydowym,
• większych kompaktach,
• modelach z segmentu D, które potrzebują rezerwy mocy przy wyprzedzaniu.

Jednocześnie konstrukcja celuje w długą, spokojną jazdę, gdzie liczy się każda kilowatogodzina oszczędzonej energii. Dlatego Horse kieruje ten napęd przede wszystkim do konfiguracji hybrydowych, a nie do czysto sportowych modeli.

1% oszczędności w realnej jeździe – mała liczba, duża skala

W teorii 98,2% sprawności wygląda imponująco. W praktyce cały układ napędowy auta – od silnika, przez falownik, po skrzynię biegów i koła – dodaje własne straty. Horse szacuje, że w typowym hybrydowym zespole napędowym ten konkretny silnik poprawi zużycie energii o około 1%.

Około 1% niższe zużycie energii w jednym aucie brzmi skromnie, ale przy milionach samochodów i latach eksploatacji przekłada się na ogromne ilości paliwa i prądu mniej.

Ingo Scholten, wiceszef ds. technicznych w Horse, określił Amorfo jako narzędzie dla nowej generacji wydajnych hybryd i aut elektrycznych. Brzmi jak klasyczny język korporacyjny, ale sygnalizuje ważną rzecz: ten silnik nie jest eksperymentem w szufladzie. Trafił już do oficjalnej oferty firmy.

Kto może użyć tego napędu?

Silnik znajduje się w katalogu Horse, co oznacza, że mogą po niego sięgnąć marki z grupy Renault oraz podmioty związane z Geely. W praktyce w grze znajdują się m.in.:

• Renault i Dacia,
• marki powiązane z Geely, takie jak Volvo czy inne brandy chińskiego koncernu,
• potencjalni zewnętrzni klienci przemysłowi zainteresowani wysoką sprawnością.

Na razie nie ogłoszono, w którym konkretnie modelu pojawi się Amorfo ani w jakim terminie. Można się spodziewać, że pierwszeństwo dostaną nowe generacje hybryd Renault, a później rozwiązanie trafi do kolejnych marek.

Laboratorium kontra codzienny korek

Wszystkie wspomniane liczby pochodzą z pomiarów przeprowadzonych przez producenta w kontrolowanych warunkach. Branża zna dobrze różnicę między wynikami z hamowni a zachowaniem auta w korku w styczniu czy podczas jazdy z przyczepą przy 30 stopniach upału.

Na realną sprawność wpływają między innymi:

• temperatura otoczenia i nagrzewanie elementów,
• obciążenie częściowe, gdy kierowca wykorzystuje tylko ułamek mocy,
• starzenie się materiałów i zużycie mechaniczne,
• jakość i strategia sterowania elektroniką mocy.

Niezależne testy z czasem pokażą, ile z laboratoryjnych 98,2% zostaje w realnym użytkowaniu. Mimo tego już sama deklaracja o połowie mniejszych stratach wewnętrznych sugeruje, że zysk nie ogranicza się wyłącznie do folderów reklamowych.

Dlaczego producenci nagle ścigają się na sprawność?

Przez długi okres prym w wysokosprawnych napędach wiodły marki z Japonii i częściowo z Europy. Chińskie firmy skupiały się na bateriach i szybkim wprowadzaniu nowych modeli. Ten etap się kończy.

Chińscy producenci ogłaszają kolejne konstrukcje o bardzo wysokiej sprawności, zarówno spalinowe, jak i elektryczne. Wymienia się marki prezentujące jednostki spalinowe zbliżające się do 50% sprawności oraz nowe typy silników elektrycznych. Rywalizacja przenosi się z prostego „mamy auto elektryczne” na „nasz napęd zużywa mniej energii za każdy kilometr”.

Dla kierowcy oznacza to wolniejsze tempo wzrostu kosztów eksploatacji, a w przypadku flot – realne miliony zaoszczędzonego paliwa. Dla producentów – szansę na spełnienie coraz ostrzejszych norm emisji bez rezygnowania z dużych, praktycznych samochodów.

Co oznacza 98,2% w praktyce dla kierowcy?

W języku inżynierów sprawność to stosunek energii oddanej na wyjściu urządzenia do energii dostarczonej na wejściu. W uproszczeniu: ile z prądu trafiającego do silnika zamienia się w ruch, a ile ucieka w ciepło.

Jeśli przeciętny silnik ma 95% sprawności, a nowy 98,2%, różnica wydaje się niewielka. W praktyce każde kilka procent w tak dopracowanej technologii wymaga dużego wysiłku projektowego i często drogich materiałów. Dla auta oznacza to m.in.:

• nieco niższe zużycie energii na trasach,
• mniej ciepła do odprowadzenia z napędu,
• szansę na mniejsze lub lżej pracujące układy chłodzenia,
• minimalnie dłuższy zasięg przy tej samej baterii.

W hybrydzie efekt rozkłada się na całą ścieżkę energii: od baku, przez silnik spalinowy, generator, baterię, aż po nowy silnik elektryczny. Dlatego z laboratoryjnego skoku sprawności robi się w końcowym rachunku wspomniane około 1% oszczędności energii w realnej jeździe.

Dla pojedynczego kierowcy różnica może oznaczać kilka złotych mniej na zatankowanie w skali miesiąca. Dla firmy zarządzającej flotą kilku tysięcy aut hybrydowych – już poważną pozycję w budżecie rocznym. Do tego dochodzi efekt wizerunkowy i zmniejszenie śladu węglowego, na które coraz częściej patrzą zarówno klienci, jak i regulatorzy.