Elektromotor s účinností 98,2 %: reálný průlom, nebo jen čísla z laboratoře?
Renault společně se svým čínským partnerem představuje pohonnou jednotku, která v laboratorních podmínkách téměř vůbec neztrácí energii. Pokud se výsledky potvrdí v praxi, konkurence bude muset výrazně přidat.
Pod společnou značkou Horse vznikl elektromotor pro hybridní vozidla, který při testech dosahuje účinnosti 98,2 %. To je lepší výsledek než u většiny dnes vyráběných pohonných jednotek. Klíčem k úspěchu je nový typ oceli použitý ve statoru.
Amorfo: společný projekt Renaultu a Geely
Horse je společnost založená Renaultem a čínským koncernem Geely, jejímž úkolem je vyvíjet moderní pohonné systémy. Nejnovějším výsledkem práce inženýrů je motor s názvem Amorfo, určený především pro hybridy a vozidla s takzvaným prodloužením dojezdu.
Název není náhodný. Odkazuje přímo na materiál statoru – použita byla amorfní ocel s neuspořádanou atomovou strukturou. V klasických motorech se naproti tomu používá krystalická ocel, kde jsou atomy seřazeny do pravidelné mřížky.
Motor Amorfo má dosahovat účinnosti 98,2 %, což podle údajů společnosti Horse znamená o polovinu nižší vnitřní ztráty než u typické elektrické pohonné jednotky.
Fyzikální vlastnosti amorfní oceli umožňují výrazně snížit ztráty spojené s působením magnetického pole, zejména při vysokých pracovních frekvencích. Podle společnosti se rozhodně nejedná o pouhý marketingový tah.
Plech tenčí než lidský vlas
Nejpůsobivějším technickým detailem je tloušťka jednotlivých plíšků, ze kterých je stator složen. Každý plíšek měří pouhých 0,025 milimetru – to je přibližně desetkrát méně než u typických elektromotorů montovaných do současných automobilů.
Tak tenké vrstvy výrazně omezují takzvané vířivé proudy. Jde o jev, při kterém se v kovu indukují nežádoucí elektrické proudy, které se přeměňují v teplo a způsobují energetické ztráty. Čím tenčí jsou jednotlivé vrstvy, tím menší je tento efekt a tím efektivněji motor přeměňuje elektrický proud na pohyb.
Horse deklaruje snížení ztrát v samotném motoru o přibližně 50 % ve srovnání s referenční konstrukcí, přičemž parametry výkonu a točivého momentu zůstávají zachovány.
Podle zveřejněných dat dosahuje Amorfo výkonu 190 koní a točivého momentu 360 Nm. Tyto hodnoty jsou plně dostačující pro hybridní SUV, kompaktní vozy i větší limuzíny s elektrickým pohonem.
Jak si tento výsledek stojí ve srovnání s ostatními motory?
Současné elektrické pohony v osobních automobilech dosahují účinnosti obvykle mezi 93 a 97 %. Rozdíly závisejí na zatížení, teplotě, otáčkách a konkrétní konstrukci motoru.
| Typ motoru | Typický rozsah účinnosti |
|---|---|
| Klasický elektromotor v automobilu | 93–97 % |
| Nové, vysoce efektivní konstrukce | přibližně 97–98 % |
| Amorfo od Horse (deklarovaná hodnota) | 98,2 % |
Na papíře nárůst o 1–2 procentní body nevypadá tak dramaticky jako například zdvojnásobení výkonu. V oblasti energetické účinnosti však každé procento představuje reálné úspory – zvláště pokud uvažujeme o velkých flotách vozidel a milionech ujetých kilometrů.
Laboratoř versus každodenní provoz
Celý obraz komplikují podmínky měření. Uváděná účinnost 98,2 % pochází z testů prováděných samotnou firmou v přísně kontrolovaném prostředí. V každodenním provozu přicházejí na řadu faktory, které je na zkušebním stavu jen velmi obtížně přesně simulovat:
- změny teploty – od zimního mrazu až po rozpálený asfalt,
- práce při částečném zatížení namísto jediného optimálního pracovního bodu,
- 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 často dosahují nižších výsledků, než jaké slibují reklamní materiály. Horse zatím nespecifikuje, v jakých vozidlech a v jaké konfiguraci bude motor nasazen, takže je obtížné odhadnout jeho chování v hotovém automobilu.
Reálná úspora energie: přibližně 1 % v celém systému
Společnost stojící za projektem odhaduje, že po zohlednění celého hybridního ústrojí – tedy baterie, měniče, převodovky a veškerého příslušenství – dosahuje úspora energie přibližně 1 %. Tato hodnota se již vztahuje k reálnému provozu vozidla.
Snížení spotřeby energie v hybridu o 1 % může v měřítku jednoho automobilu působit nenápadně, ale v měřítku tisíců kusů se to promítá do obrovského množství ušetřené elektřiny nebo paliva.
Při ročním nájezdu 20–30 tisíc kilometrů, firemních flotách a dlouhé době používání začíná takový zisk nabývat skutečného významu – jak pro řidiče, tak pro bilanci emisí CO₂. Pro výrobce hraje roli každý zlomek procenta, protože jim může usnadnit plnění stále přísnějších norem energetické účinnosti.
Komu bude nový pohon určen?
Motor Amorfo je již uveden v katalogu společnosti Horse. To znamená, že zákazníci firmy si ho mohou kdykoli objednat pro své projekty. Prvním odběratelem bude s největší pravděpodobností samotný koncern Renault spolu se svými přidruženými značkami.
V úvahu přicházejí také 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 se výrobci předhánějí v účinnosti?
Trh s automobilovými pohony se mění rychleji než před deseti lety. Vedle baterií a řídící elektroniky se právě motory staly hlavním bojištěm konkurenčního soupeření. Čínské značky přicházejí s čím dál propracovanějšími konstrukcemi – od spalovacích jednotek s rekordně vysokou účinností až po inovativní elektrické pohony.
Evropské a japonské firmy, které po léta dominovaly v oblasti pohonných soustav, musejí reagovat. Představení motoru s velmi vysokou účinností je způsobem, jak udržet postavení na trhu a dokázat, že mají v technické oblasti stále co říci.
Co z toho bude mít řidič?
Pokud se deklarované hodnoty potvrdí v sériových vozidlech, uživatel si v první řadě všimne nižší spotřeby energie při každodenní jízdě. V případě hybridu to může znamenat méně zastávek na čerpací stanici za rok nebo delší dojezd na jedno nabití trakční baterie.
Druhou výhodou je menší množství tepla vznikajícího přímo v motoru. Účinnější pohon se zahřívá méně, takže chladicí systém může pracovat s nižším zatížením. To zase umožňuje zjednodušit konstrukci celého vozidla nebo snížit hmotnost některých součástí.
Stojí také za zmínku, že vývoj motorů ovlivňuje celou architekturu vozidla. Spolu se zlepšením účinnosti se často objevují změny v řídícím softwaru, strategii rekuperace energie při brzdění nebo ve volbě převodového stupně. Konečný výsledek pocítí řidič jako plynulejší chod pohonu a lepší odezvu na plynový pedál.
Jak správně rozumět číslům uváděným u elektrických pohonů?
Pro mnoho lidí jsou procenta účinnosti poměrně abstraktní údaj. Snadno vzniká dojem, že rozdíl mezi 96 a 98,2 % není podstatný. Ve skutečnosti však každá energetická ztráta v pohonu znamená dodatečné kilowatthodiny, které je nutné odebrat z baterie nebo spálit ve spalovacím motoru spolupracujícím s elektrickým.
U automobilu, který za celou dobu životnosti ujede 200 tisíc km, se rozdíly v řádu 1–2 % dokážou výrazně nasčítat. Projeví se to jak v nákladech na provoz, tak v uhlíkové stopě jednotlivého vozu. Pro výrobce je to navíc nástroj k 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. Sebelepší 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 dokonaleji propracovaná hybridní i čistě elektrická auta.
