Renault pokazuje nowy silnik elektryczny. Spala mniej niż myślisz

To efekt pracy spółki Horse, powołanej przez Renault i Geely do projektowania nowoczesnych układów napędowych. Nowy silnik, nazwany Amorfo, ma trafić głównie do aut hybrydowych, gdzie każdy ułamek procenta w sprawności przekłada się na niższe rachunki za energię.

Silnik Amorfo – co w nim takiego wyjątkowego

Rynek napędów do samochodów mocno przyspiesza. Chińscy producenci coraz śmielej konkurują tu z Japończykami i Europejczykami. W ostatnich miesiącach pokazywali już spalinowe jednostki z rekordową sprawnością, a także oryginalne konstrukcje elektryczne. W tej układance pojawia się teraz Horse z silnikiem Amorfo, który ma być wyjątkowo oszczędny energetycznie.

Najważniejszy element to materiał użyty w stojanie. Zamiast typowej stali krystalicznej zastosowano stal amorficzną, o nieuporządkowanej strukturze atomowej. Brzmi jak detal dla inżynierów, ale w praktyce wpływa to na to, ile energii zamienia się w ciepło, a ile faktycznie napędza koła.

Stal amorficzna w stojanie ogranicza straty powodowane polem magnetycznym, co pozwala podnieść sprawność całego silnika do deklarowanych 98,2 procent.

Blacha cieńsza niż ludzki włos

Drugim kluczowym elementem konstrukcji jest grubość lameli tworzących stojan. W Amorfo każda „blaszka” ma jedynie 0,025 mm. To około dziesięć razy mniej niż w typowym silniku elektrycznym montowanym dziś w samochodach.

Po co aż taka cienizna? W grubym kawałku metalu łatwo tworzą się zawirowania prądu, tzw. prądy wirowe. One nie napędzają auta, tylko nagrzewają silnik i marnują energię. Cieńsze warstwy utrudniają powstawanie tych zjawisk, przez co mniej prądu zamienia się w straty.

Horse mówi o zmniejszeniu strat wewnętrznych o około 50 procent w porównaniu z typową konstrukcją silnika trakcyjnego.

W liczbach przekłada się to na sprawność 98,2 procent. Dla porównania, dzisiejsze silniki trakcyjne w autach elektrycznych zwykle mieszczą się w przedziale od 93 do 97 procent, zależnie od obciążenia i prędkości obrotowej. Różnica o jeden czy dwa punkty procentowe nie robi wrażenia na papierze, ale dla producentów jest cenna.

Moc i moment: wartości, które interesują kierowcę

Nowa jednostka nie jest wyłącznie laboratoryjną ciekawostką. Horse deklaruje moc 190 KM i moment obrotowy 360 Nm. Takie parametry spokojnie wystarczą do napędu hybrydy typu plug-in w samochodzie klasy kompaktowej lub rodzinnego SUV-a, ale też do pracy w układach z tzw. przedłużaczem zasięgu, gdzie silnik spalinowy służy głównie jako generator.

• Sprawność: 98,2 procent (deklaracja producenta)
• Moc maksymalna: 190 KM
• Moment obrotowy: 360 Nm
• Zastosowanie: głównie hybrydy i układy z generatorem

Oszczędność tylko 1 procent? W skali masowej to sporo

Na poziomie kompletnego układu hybrydowego z silnikiem Amorfo, Horse szacuje obniżenie zużycia energii o około 1 procent. Kierowca, który liczy każdą złotówkę przy dystrybutorze albo na rachunku za prąd, może uznać to za wartość niemal niezauważalną.

Inaczej patrzą na to inżynierowie i osoby liczące emisje dla całej floty. Jeśli takie jednostki trafią do setek tysięcy czy milionów samochodów, drobne oszczędności zaczynają kumulować się w ogromne wartości: mniej energii zużytej przez pojazdy, mniejsze obciążenie sieci, niższe zużycie paliw w hybrydach.

Około 1 procent niższego zapotrzebowania na energię w jednym aucie nie zmienia rewolucyjnie doświadczenia kierowcy, ale przy milionach pojazdów przekłada się na ogromne ilości niewykorzystanego paliwa lub prądu.

Laboratorium kontra codzienna jazda

Trzeba dodać łyżkę realizmu do całej tej opowieści. Sprawność 98,2 procent pochodzi z pomiarów prowadzonych w kontrolowanych warunkach, na hamowni. W ruchu dochodzą zmienne temperatury, nierównomierne obciążenie, praca przy częściowym obciążeniu, a także starzenie się materiałów. Każdy z tych czynników potrafi obniżyć wyniki w stosunku do tego, co pokazują dane katalogowe.

Przepaść między wynikiem „z laboratorium” a realnym zużyciem energii dobrze znają też osoby testujące auta. Nawet najbardziej efektywny silnik musi współpracować z przekładnią, oponami, masą samochodu, aerodynamiką i stylem jazdy kierowcy. To wszystko decyduje o tym, ile kWh lub litrów na 100 km zobaczymy na wyświetlaczu.

Kiedy zobaczymy ten silnik na drogach

Horse nie ujawnia jeszcze, w jakich konkretnie modelach zadebiutuje Amorfo ani w jakim terminie. Wiadomo natomiast, że jednostka znajduje się już w oficjalnej ofercie firmy, co oznacza, że nie jest to wyłącznie prototyp dla prasy branżowej.

W pierwszej kolejności można spodziewać się wykorzystania w samochodach marek należących do grupy Renault. W dalszej kolejności taki silnik może zainteresować także inne firmy powiązane z Geely, np. producentów aut segmentu premium czy marki budujące własne hybrydy typu plug-in.

Co oznacza stal amorficzna dla zwykłego kierowcy

Sam termin brzmi dość abstrakcyjnie, warto więc go odczarować. Standardowa stal ma uporządkowaną strukturę, w której atomy układają się w powtarzalny „rysunek” – tzw. strukturę krystaliczną. W stali amorficznej tego porządku praktycznie nie ma. Taka zmiana struktury poprawia niektóre właściwości magnetyczne, co jest kluczowe w silnikach elektrycznych.

Z punktu widzenia użytkownika auta skutkuje to mniejszymi stratami energii i często niższym nagrzewaniem się elementów. Nie przekłada się to bezpośrednio na bardziej efektowny dźwięk czy moc odczuwaną pod pedałem gazu, ale pozwala konstruktorom wycisnąć więcej z tej samej ilości energii. W hybrydach użytkownik może zauważyć nieco rzadsze uruchamianie silnika spalinowego i minimalnie lepszy zasięg elektryczny.

Dlaczego producenci tak polują na pojedyncze procenty

Dla wielu osób fascynacja producentów sprawnością na poziomie pojedynczych procentów wydaje się przesadą. W tle stoją trzy bardzo konkretne powody:

• Regulacje emisji – każde obniżenie zużycia paliwa w hybrydzie pomaga w spełnianiu norm dotyczących dwutlenku węgla.
• Niższe koszty użytkowania – mniej energii zużytej przez napęd to długofalowo tańsza eksploatacja dla kierowcy flotowego i prywatnego.
• Przewaga konkurencyjna – marka, która może pochwalić się bardziej efektywnym napędem, staje się atrakcyjniejsza dla producentów budujących samochody na jej komponentach.

Połączenie wysokiej sprawności z sensownymi kosztami produkcji pozostaje oczywiście wyzwaniem. Cieńsze blachy i zaawansowana stal amorficzna wymagają bardzo precyzyjnych procesów wytwarzania. To wpływa na cenę i dostępność komponentów, a więc na końcową cenę auta. Z czasem, gdy technologia się upowszechni, koszty mogą spaść, podobnie jak stało się to z bateriami do aut elektrycznych.

Warto też mieć z tyłu głowy, że coraz lepsze silniki elektryczne nie zmieniają jednej rzeczy: największym rezerwuarem oszczędności w ruchu drogowym wciąż pozostaje masa pojazdu i opór powietrza. Nawet najbardziej efektywny napęd nie nadrobi nadmiernej masy nadwozia czy agresywnego stylu jazdy. Inżynierowie więc równolegle pracują nad odchudzaniem konstrukcji i poprawą aerodynamiki, a kierowcy wciąż mają wpływ na wynik, jaki zobaczą na komputerze pokładowym.