Gezamenlijk project van Renault en Geely streeft naar de grenzen van motorefficiëntie
De Franse autofabrikant en zijn Chinese partner hebben samen een hybride aandrijving ontwikkeld die in laboratoriumtests een rendement van 98,2 procent haalt. Het geheim achter zulke lage verliezen zit in een ongewoon materiaal dat in de stator wordt toegepast. Als deze resultaten ook in serieproductie haalbaar blijken, zullen andere fabrikanten van aandrijfsystemen hun eigen onderzoek flink moeten versnellen.
Onder de gezamenlijke merknaam Horse ontstond een elektromotor die primair bedoeld is voor hybride voertuigen. Het gedeclareerde rendement overtreft verreweg de meeste aandrijfeenheden die vandaag op de markt zijn — en de sleutel daartoe is een speciaal type staal in de stator met een ongeordende atomaire structuur.
Motor Amorfo — wat zit er achter die naam?
Horse is een bedrijf dat Renault en het Chinese Geely samen oprichtten om moderne aandrijftechnologie te ontwikkelen. Hun nieuwste creatie is een elektromotor met de naam Amorfo, speciaal ontworpen voor plug-in hybrides en voertuigen met verlengd rijbereik.
De naam is niet toevallig gekozen — hij verwijst rechtstreeks naar het statormateriaal. Waar klassieke elektromotoren gebruikmaken van kristallijn staal met atomen in een regelmatig rooster, vertrouwt de Amorfo op amorf staal met een chaotische atomaire structuur. Juist die eigenschap beperkt de energieverliezen door het magnetische veld sterk, met name bij hogere frequenties.
Volgens Horse gaat het niet om loutere marketingretoriek. Het gedeclareerde vermogen bedraagt 190 pk en het koppel loopt op tot 360 newtonmeter — parameters die ruimschoots volstaan voor hybride SUV’s, compacte modellen en grotere elektrische berlines.
Plaatjes dunner dan een mensenhaar — zo worden verliezen teruggedrongen
Een van de technisch meest indrukwekkende aspecten van deze motor is de dikte van de afzonderlijke plaatjes waaruit de stator is opgebouwd. Elk plaatje meet slechts 0,025 millimeter — ruwweg tien keer dunner dan de standaard bij gewone auto-elektromotoren.
Zulke extreem dunne lagen beperken de zogenoemde wervelstromen aanzienlijk. Dat is een fysisch verschijnsel waarbij er ongewenste stromen in het metaal worden geïnduceerd, die omgezet worden in warmte en zo energieverliezen veroorzaken. De vuistregel is simpel: hoe dunner het plaatje, hoe zwakker dat effect en hoe meer energie er daadwerkelijk in beweging wordt omgezet.
Horse meldt dat de interne motorverliezen ten opzichte van een referentieontwerp met circa 50 procent worden verminderd bij gelijkblijvende prestatieparameters. In de praktijk betekent dat minder warmteafgifte, lagere eisen aan het koelsysteem en meer bruikbare energie uit elke kilowattuur. De productie van zulke dunne amorfe plaatjes stelt echter aanzienlijk hogere eisen aan de precisie van bewerking en montage.
Hoe verhoudt de Amorfo zich tot de concurrentie?
Hedendaagse elektrische aandrijvingen in personenwagens halen doorgaans een rendement van 93 tot 97 procent. De exacte waarden verschillen naargelang de belasting, temperatuur, toerental en het specifieke constructieontwerp. Op het eerste gezicht lijkt een verbetering van één à twee procent niet spectaculair.
In de energiesector geldt echter dat elk procent reële betekenis heeft — zeker als je denkt aan grote wagenparken en miljoenen gereden kilometers per jaar. Voor fabrikanten biedt een hoger rendement bovendien een interessante mogelijkheid: hetzelfde rijbereik behalen met een kleinere batterij, wat gewicht en productiekosten drukt.
- Standaard elektromotoren in personenwagens halen 93 tot 97 procent rendement
- De Amorfo-motor claimt 98,2 procent onder laboratoriumomstandigheden
- Elk procent besparing vertaalt zich rechtstreeks naar minder verbruik uit de batterij of brandstoftank
- Een hoger rendement maakt het mogelijk een kleinere batterij te gebruiken bij hetzelfde praktische rijbereik
- De besparing is het meest merkbaar bij langdurig dagelijks gebruik
- Bedrijfsvloten voelen het verschil vooral in de exploitatiekosten
- Lagere warmteverliezen verminderen de belasting van het koelsysteem van het hele voertuig
Eén belangrijke kanttekening vertroebelt echter het beeld: het genoemde rendement van 98,2 procent is gemeten onder strikt gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. In het dagelijkse gebruik spelen tal van variabelen mee die op een testbank niet perfect na te bootsen zijn.
Laboratorium versus de realiteit van alledag
Normaal wegverkeer verschilt fundamenteel van ideale testomstandigheden. De motor moet temperatuurschommelingen aan van winterse vrieskou tot zomerse hitte, en werkt niet in één optimaal punt maar over een breed bereik van toerentallen en belastingen. Voeg daarbij de geleidelijke veroudering van isolatie en materialen, wisselende spanning van de tractieaccu en veranderende wegcondities.
Fabrikanten publiceren doorgaans het maximale rendement dat in het ideale werkpunt wordt bereikt, niet het gemiddelde over een volledige rijcyclus. Onafhankelijke laboratoria komen bovendien gewoonlijk tot iets lagere resultaten dan de promotionele materialen aangeven.
Horse heeft nog niet bekendgemaakt in welke specifieke voertuigen en in welke configuratie de Amorfo-motor zal worden ingezet. Het moederbedrijf schat echter dat, rekening houdend met het volledige hybride systeem — batterij, omvormer, versnellingsbak en overige onderdelen — de werkelijke energiebesparing ongeveer één procent zal bedragen.
Werkelijke energiebesparing: één procent over het gehele systeem
Eén procent verbruiksbesparing per voertuig klinkt bescheiden. Op schaal van duizenden auto’s in één vloot en honderden miljoenen gereden kilometers per jaar gaat het echter om enorme hoeveelheden bespaard stroom of brandstof. Bij een typisch jaarkilometrage van 20.000 tot 30.000 kilometer en een lange levensduur van het voertuig begint zo’n winst een rol te spelen, zowel voor de portemonnee van de bestuurder als voor de CO₂-balans.
De Amorfo-motor staat al in de catalogus van Horse, zodat klanten hem kunnen bestellen voor hun projecten. De meest waarschijnlijke eerste afnemer is het Renault-concern zelf met zijn gelieerde merken. Ook andere bedrijven uit de kapitaalgroep van Geely, zoals Volvo, komen in aanmerking.
Dit type aandrijving leent zich bij uitstek voor de nieuwe generatie plug-in hybrides, waarbij lage consumptie de hoofdprioriteit is in plaats van recordprestaties. Als de gedeclareerde parameters in seriewagens worden bevestigd, zal de gebruiker het resultaat wellicht het meest merken als minder frequent tanken of een groter rijbereik op één acculading.
Een tweede concreet voordeel is de verminderde warmteproductie van de motor. Een efficiëntere aandrijving warmt minder op, waardoor het koelsysteem met een lagere belasting kan werken — en dat schept op zijn beurt ruimte voor een vereenvoudigde constructie of gewichtsreductie van bepaalde voertuigonderdelen.
Waarom fabrikanten steeds feller strijden om elk procent rendement
De markt voor automotive aandrijfsystemen verandert in een duizelingwekkend tempo. Naast batterijen en besturingselektronica zijn elektromotoren uitgegroeid tot een van de voornaamste slagvelden van de technologische concurrentie. Chinese autofabrikanten presenteren steeds geavanceerdere oplossingen — van verbrandingsmotoren met recordrendement tot innovatieve elektrische aandrijvingen.
Europese en Japanse fabrikanten, die jarenlang domineerden op het gebied van aandrijftechnologie, moeten reageren. Het introduceren van een motor met zo’n hoog rendement is een manier om de technologische positie te handhaven en aan te tonen dat zij op het vlak van constructief ingenieurswerk nog steeds iets te zeggen hebben. De ingenieurs van beide partnerbedrijven werkten jarenlang aan het Amorfo-project en testten diverse varianten van amorfe materialen.
De ontwikkeling van aandrijfsystemen beïnvloedt bovendien de volledige architectuur van het voertuig. Naast de verbetering van het motorrendement komen er wijzigingen in de besturingssoftware, de strategie voor energieterugwinning bij het remmen en de keuze van de versnellingsbak. Het eindresultaat ervaart de bestuurder als een vlottere werking van de aandrijving en een preciezere respons op het gaspedaal.
Over de volledige levensduur van een voertuig van zo’n 200.000 kilometer tellen verschillen van één à twee procent op tot niet te verwaarlozen waarden. Ze werken door in de exploitatiekosten én in de koolstofvoetafdruk van de specifieke auto. Voor de koper loont het dus om niet alleen te letten op vermogen en koppel, maar ook op de manier waarop de fabrikant het rendement van de aandrijving en het volledige hybride systeem als geheel beschrijft.
