Elektromotor s účinností 98,2 %: Renault a Geely ukazují, kam míří budoucnost pohonů
Renault spolu s čínským partnerem představuje pohon, který v laboratorních podmínkách ztrácí jen minimum energie. Pokud se výsledky potvrdí v reálném provozu, konkurenti budou muset výrazně přidat.
Pod společnou značkou Horse vznikl elektromotor určený pro hybridní vozidla, jenž při testech dosahuje účinnosti 98,2 %. To je lepší výsledek než u většiny dnes vyráběných jednotek. Klíčem k úspěchu je nový typ oceli použité ve statoru.
Motor Amorfo: společný projekt Renault a Geely
Horse je společnost, kterou společně založily Renault a čínský koncern Geely. Jejím úkolem je vyvíjet moderní pohonné systémy. Nejnovějším výsledkem práce inženýrů je motor pojmenovaný Amorfo, navržený především pro hybridy a vozidla s takzvaným prodloužením dojezdu.
Název není náhodný. Odkazuje přímo na materiál statoru — byla použita amorfní ocel s neuspořádanou atomovou strukturou. V klasických motorech se naproti tomu používá krystalická ocel, jejíž atomy jsou seřazeny do pravidelné mřížky.
Motor Amorfo má dosahovat účinnosti 98,2 %, což podle údajů společnosti Horse představuje přibližně o polovinu nižší vnitřní ztráty ve srovnání s běžným elektrickým pohonem.
Podle společnosti nejde o pouhou marketingovou záminku. Fyzikální vlastnosti amorfní oceli dovolují výrazně snížit ztráty způsobené působením magnetického pole, zvláště při vysokých pracovních frekvencích.
Plíšek tenší než lidský vlas
Nejpůsobivější je tloušťka jednotlivých vrstev, z nichž je stator sestavený. Každý plíšek měří pouhých 0,025 milimetru — to je přibližně desetkrát méně než u typických elektromotorů montovaných do osobních automobilů.
Takto tenké vrstvy pomáhají potlačit takzvané vířivé proudy. Jde o jev, při němž se v kovu indukují nežádoucí elektrické toky, které se přeměňují na teplo a způsobují energetické ztráty. Čím jsou vrstvy tenčí, tím je tento jev slabší a tím účinněji pohon přeměňuje elektřinu na pohyb.
Horse deklaruje snížení ztrát přímo v motoru o přibližně 50 % ve srovnání s referenční konstrukcí, a to při zachování stejných parametrů výkonu a točivého momentu.
Podle zveřejněných dat disponuje Amorfo výkonem 190 koní a točivým momentem 360 Nm. To jsou hodnoty zcela dostačující pro hybridní SUV, kompaktní vozy nebo větší limuzíny s elektrickým asistentem.
Jak si tento výsledek stojí v porovnání s ostatními motory?
Současné elektrické pohony v osobních automobilech dosahují zpravidla účinnosti v rozmezí 93 až 97 %. Rozdíly závisejí na zatížení, teplotě, otáčkách a konkrétním konstrukčním řešení.
| Typ motoru | Typický rozsah účinnosti |
|---|---|
| Klasický elektrický pohon v automobilu | 93–97 % |
| Nové, vysoce účinné konstrukce | přibližně 97–98 % |
| Amorfo od Horse (deklarovaná hodnota) | 98,2 % |
Na papíře nárůst o jeden až dva procentní body nepůsobí tak dramaticky jako například zdvojení výkonu. V energetické účinnosti ale každé procento představuje skutečné úspory — zejména v případě velkých vozových flotách a milionů najetých kilometrů.
Laboratoř versus skutečný provoz na silnici
Celkový obraz komplikují podmínky měření. Uváděná účinnost 98,2 % pochází z testů prováděných samotnou firmou v přísně kontrolovaném prostředí. V každodenním provozu vstupují do hry faktory, které se na zkušebním stanovišti jen těžko dokonale napodobí:
- výkyvy teploty — od zimního mrazu po rozpálený asfalt,
- provoz při částečném zatížení, nikoli v jediném optimálním bodě,
- stárnutí materiálů včetně izolace a samotné oceli,
- kolísání napětí a výkonnosti trakční baterie.
Výrobci zpravidla uvádějí maximální účinnost dosaženou v určitém rozsahu provozu, nikoli průměr z celého jízdního cyklu. Nezávislé laboratoře přitom nezřídka naměří hodnoty nižší, než jaké slibují propagační materiály. Horse prozatím neupřesňuje, v jakých vozidlech a v jaké konfiguraci bude tento motor nasazen — proto je obtížné odhadnout, jak se zachová v hotovém automobilu.
Reálná úspora energie: přibližně 1 % v celém systému
Společnost odhaduje, že po zohlednění celého hybridního ústrojí — včetně baterie, střídače, převodovky a dalšího příslušenství — dosahuje úspora energie přibližně 1 %. Tato hodnota se již vztahuje k reálnému provozu vozidla.
Snížení energetické spotřeby hybridu o 1 % působí na první pohled nenápadně v měřítku jednoho auta. V měřítku tisíců vyrobených kusů se ale promítá do obrovského množství ušetřeného proudu nebo paliva.
Při ročním nájezdu 20 až 30 tisíc kilometrů, u firemních flotil a při dlouhé době provozu začíná tento zisk nabývat na váze — jak pro řidiče, tak pro bilanci emisí CO₂. Pro výrobce má každý zlomek procenta svůj smysl, protože může usnadnit plnění stále přísnějších norem energetické účinnosti.
Komu nový pohon zamíří?
Motor Amorfo je již zařazen do katalogu společnosti Horse. Zákazníci firmy si ho tedy mohou kdykoli objednat pro své projekty. Prvním odběratelem bude s největší pravděpodobností samotný koncern Renault spolu s jeho dceřinými značkami.
V úvahu přicházejí rovněž další firmy patřící do skupiny Geely, například Volvo. Tento typ motoru se hodí zejména pro novou generaci plug-in hybridů, u nichž je prioritou nízká spotřeba energie, nikoli rekordní výkon.
Proč výrobci soutěží v účinnosti?
Trh s automobilovými pohony se proměňuje rychleji než před deseti lety. Vedle baterií a řídící elektroniky se právě motory staly hlavním bojištěm. Čínské značky předvádějí stále propracovanější konstrukční řešení — od spalovacích motorů s rekordně vysokou účinností až po průkopnické elektrické pohony.
Evropské a japonské firmy, které po léta v oblasti pohonných ústrojí dominovaly, musejí reagovat. Uvedení motoru s velmi vysokou účinností je způsobem, jak si udržet pozici a ukázat, že v technické oblasti mají stále co nabídnout.
Co z toho bude mít řidič?
Pokud se deklarované hodnoty potvrdí v sériových vozidlech, uživatel pocítí především nižší spotřebu energie při každodenní jízdě. V případě hybridu to může znamenat méně zastávek u pumpy v průběhu roku nebo delší dojezd na jedno nabití trakční baterie.
Druhým přínosem je menší množství tepla uvolňovaného přímo v motoru. Účinnější pohon se zahřívá méně, takže chladicí soustava může pracovat s menším zatížením. To zase umožňuje zjednodušit konstrukci celého vozidla nebo snížit hmotnost některých komponent.
Stojí za zmínku, že vývoj motorů ovlivňuje celou architekturu vozu. Spolu se zlepšením účinnosti se zpravidla mění i řídící software, strategie rekuperace energie při brzdění nebo volba převodovky. Konečný efekt řidič pocítí jako plynulejší chování pohonu a lepší odezvu na plynový pedál.
Jak chápat čísla udávaná u elektrických pohonů?
Pro mnoho lidí jsou procentuální hodnoty účinnosti poměrně abstraktní údaj. Snadno nabyde dojem, že rozdíl mezi 96 a 98,2 % je zanedbatelný. Ve skutečnosti ale každá ztráta energie v pohonu znamená další kilowatthodiny, které je nutné odebrat z baterie nebo spálit ve spalovacím motoru spolupracujícím s elektrickým.
U vozidla, které za celou dobu provozu najede 200 tisíc kilometrů, se rozdíly v řádu jednoho až dvou procent dokážou výrazně nakumulovat. To se projevuje jak na nákladech na provoz, tak na uhlíkové stopě konkrétního automobilu. Pro výrobce jde zároveň o nástroj budování konkurenční výhody — zvláště tehdy, kdy podobných parametrů výkonu a dojezdu lze dosáhnout s menší baterií.
Z pohledu uživatele se vyplatí sledovat nejen výkon a točivý moment, ale také to, jak výrobce popisuje účinnost pohonu a celého systému. Ani motor s rekordními parametry nestačí, pokud zbytek vozidla — od pneumatik po aerodynamiku — plýtvá energií. Projekty jako Amorfo jsou proto jedním z dílků většího puzzle, jehož cílem jsou úspornější a propracovanější hybridní i elektrická auta.
