Renault i Geely pokazują rekordowo oszczędny silnik elektryczny. Co go wyróżnia?

Nowy silnik elektryczny przygotowany wspólnie przez Renault i chińskiego partnera zapowiada się na jedną z najciekawszych nowinek w napędach hybrydowych.

Horse, spółka odpowiedzialna w grupie Renault za układy napędowe, zaprezentowała jednostkę, która w testach laboratoryjnych osiągnęła sprawność na poziomie aż 98,2%. W świecie motoryzacji, gdzie konstruktorzy walczą o ułamki procenta, to bardzo odważna deklaracja i jasny sygnał, że wyścig o jak najoszczędniejsze silniki elektryczne wchodzi w nową fazę.

Renault i Geely celują w rekord sprawności

Spółka Horse powstała jako wspólne przedsięwzięcie Renault i chińskiego koncernu Geely. Ma się zajmować wyłącznie napędami: hybrydowymi, spalinowymi o niskim zużyciu paliwa oraz elektrycznymi. Nowy silnik, nazwany Amorfo, to odpowiedź na ofensywę producentów z Chin, którzy coraz mocniej inwestują w technikę napędów, nie tylko w same baterie.

W ostatnich miesiącach chińskie marki prezentują kolejne rekordy. Dongfeng pochwalił się silnikiem spalinowym zbliżającym się do 50% sprawności. BYD przedstawił własny, nietypowy silnik elektryczny. Teraz Renault i Geely chcą pokazać, że również w Europie i w kooperacji z Azją da się zbudować jednostkę o parametrach, które jeszcze niedawno brzmiały jak materiał na prezentację dla inżynierów, a nie produkt gotowy do katalogu.

Silnik Amorfo ma osiągać sprawność 98,2% i moc 190 KM przy 360 Nm momentu obrotowego, co czyni go atrakcyjną propozycją do nowoczesnych hybryd.

Stal amorficzna – tajna broń w statorze

Serce całej konstrukcji to stator wykonany z tzw. stali amorficznej. W klasycznych silnikach elektrycznych stosuje się blachy ze stali krystalicznej, czyli o uporządkowanej strukturze atomowej. Tutaj materiał ma strukturę nieuporządkowaną, przypominającą metal zeszklony.

Taka zmiana nie służy efektowi marketingowemu, tylko fizyce. Inny układ atomów oznacza inne własności magnetyczne oraz mniej strat energii przy zmiennym polu magnetycznym. To właśnie straty w statorze są jednym z głównych powodów, dla których sprawność realnego silnika jest niższa od idealnej.

Laminat cieńszy niż ludzki włos

Najbardziej spektakularny element projektu to grubość blach, z których zbudowano stator. Każda warstwa ma zaledwie 0,025 mm. Dla porównania, w typowym silniku elektrycznym laminaty są około dziesięć razy grubsze.

Po co aż taka precyzja? Prąd zmienny w uzwojeniach tworzy w rdzeniu metalowym tzw. prądy wirowe. To one podgrzewają materiał i zabierają cenną energię. Cieńsze blachy ograniczają powierzchnię, po której mogą krążyć takie prądy, dzięki czemu mniej energii zamienia się w ciepło.

• grubość blach w Amorfo: 0,025 mm
• przeciętna grubość w zwykłych silnikach: ok. 0,25 mm
• deklarowany spadek strat wewnętrznych: o ok. 50%
• deklarowana sprawność maksymalna: 98,2%

Producent przekonuje, że tak drobiazgowa konstrukcja przynosi wymierny efekt: połowę mniejszych strat w samym silniku i rekordowo wysoki poziom sprawności. Inżyniersko brzmi to bardzo ciekawie, choć pojawia się pytanie o koszty wytwarzania tak cienkich blach oraz ich trwałość po latach eksploatacji.

Parametry, które pasują do hybryd

Nowy silnik nie jest zaprojektowany jako jedyny napęd ogromnego SUV-a czy sportowego elektryka. Horse pozycjonuje go głównie do hybryd i pojazdów korzystających z tzw. przedłużacza zasięgu, gdzie jednostka elektryczna napędza koła, a silnik spalinowy pracuje jako generator.

Moc 190 KM i 360 Nm momentu oznaczają, że jednostka spokojnie poradzi sobie w kompakcie, crossoverze czy rodzinnej hybrydzie plug-in. Takie wartości dają spory komfort jazdy nawet przy wyższych prędkościach, ale jednocześnie sugerują, że priorytetem była efektywność, a nie rekordy przyspieszenia.

1% oszczędności w realnej jeździe – czy to w ogóle czuć?

Warto odróżnić sprawność samego silnika od oszczędności w całym napędzie. Horse szacuje, że w kompletnym układzie hybrydowym nowa jednostka może obniżyć zużycie energii – a więc i paliwa lub prądu – o około 1%. Liczba wygląda niepozornie, ale inżynierowie już od dawna walczą właśnie o takie wartości.

Jeden punkt procentowy w zużyciu energii na pojedynczym aucie wydaje się skromny, lecz przy milionach pojazdów oznacza ogromną ilość paliwa, którego uda się nie spalić.

Przykład z życia kierowcy: jeżeli hybryda pali średnio 5 litrów benzyny na 100 km, 1% mniej to 0,05 litra. W skali roku przy 20 tysiącach kilometrów mówimy o około 10 litrach paliwa. To równowartość jednego tankowania mniej co kilka lat. Niewiele, ale w skali całej floty to już ogromne liczby.

Do tego dochodzi kwestia emisji CO₂. Każdy litr niewykorzystanego paliwa to mniej dwutlenku węgla w atmosferze. Dla producentów, którzy muszą spełniać coraz ostrzejsze normy, nawet niewielka poprawa sprawności może decydować o tym, czy unikną wysokich kar.

Laboratorium kontra codzienna ulica

Na razie wszystkie dane pochodzą z pomiarów producenta w warunkach kontrolowanych. Na hamowni w stałej temperaturze silnik może zachowywać się inaczej niż w aucie, które zimą startuje z -15 stopni, a latem stoi w korku przy upale.

Na wynik końcowy wpłyną m.in.:

• temperatura otoczenia i samego silnika,
• częstotliwość przyspieszania i hamowania,
• stan baterii trakcyjnej,
• starzenie się materiałów i magnesów,
• jakość smarowania i chłodzenia.

Różnica między deklarowaną sprawnością a rzeczywistością rzadko bywa zerowa. Niezależne testy często pokazują, że silniki w realnym aucie pracują z wyraźnie mniejszą sprawnością niż wartości z laboratoriów. Dlatego dopiero debiut w seryjnym modelu pozwoli ocenić, ile z tej imponującej liczby 98,2% zostanie w codziennej eksploatacji.

Kto skorzysta jako pierwszy?

Horse podkreśla, że nowy silnik już trafił do oficjalnego katalogu produktów. To oznacza, że nie jest wyłącznie demonstracją możliwości, lecz elementem oferty dla marek korzystających z technologii Renault i Geely.

Najbardziej oczyści kandydaci to:

• Renault – w kolejnych generacjach hybryd E-Tech i hybryd plug-in,
• marki należące do Geely, jak Volvo czy elektryczne projekty spokrewnione z nimi,
• inne spółki w grupie, które potrzebują bardzo efektywnych napędów dla rynków z ostrymi normami emisji.

Pojawia się też aspekt wizerunkowy. Pokazanie tak zaawansowanego silnika daje Renault argument w rozmowach z regulatorami oraz inwestorami. To sygnał, że marka nie stawia wyłącznie na baterie, ale jeszcze mocniej dopracowuje sam układ napędowy, niezależnie od tego, czy prąd pochodzi z gniazdka, czy z baku.

Co oznacza stal amorficzna dla zwykłego kierowcy?

Dla użytkownika najważniejsze są dwie rzeczy: czy auto zużyje mniej energii i czy będzie niezawodne. Stal amorficzna i ultracienkie laminaty brzmią egzotycznie, ale ich wpływ kierowca odczuje w dość prozaiczny sposób: ciut niższe rachunki za paliwo lub energię i potencjalnie mniejsza ilość ciepła do odprowadzenia, co ułatwia projektowanie układu chłodzenia.

Z drugiej strony tak zaawansowana technologia może wymagać bardziej skomplikowanego procesu produkcji. Jeżeli koszt wytworzenia rdzenia statora okaże się wysoki, producenci będą musieli podjąć decyzję, czy wprowadzać tę konstrukcję do masowej produkcji, czy raczej stosować ją w droższych modelach, gdzie łatwiej ukryć wyższe koszty w cenie katalogowej.

Dlaczego walka o ułamki procenta nadal ma sens

W dobie dyskusji o bateriach, zasięgu i szybkich ładowarkach łatwo przeoczyć, że sprawność samego silnika wciąż ma ogromne znaczenie. Każdy punkt procentowy to mniej energii, którą trzeba dostarczyć z sieci lub ze stacji benzynowej. W czasach rosnących cen prądu i paliw różnice, które kiedyś wydawały się symboliczne, zaczynają nabierać realnej wagi.

Przy masowej elektromobilności taki silnik może działać jak cichy sprzymierzeniec: nie wymaga od kierowcy zmiany nawyków, nie zmusza do częstszego ładowania czy tankowania, a jednocześnie systematycznie ogranicza zużycie energii. Jeśli zapowiadane parametry potwierdzą się w autach seryjnych, podobne konstrukcje mogą w kolejnych latach stać się standardem, a nie ciekawostką dla inżynierów.