Renault en Geely streven samen naar de grenzen van elektromotorefficiëntie
De Franse automaker heeft samen met zijn Chinese partner een hybride aandrijving ontwikkeld die in laboratoriumtests een efficiëntie haalt van 98,2 procent. Het geheim achter die opvallend lage verliezen schuilt 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 onderzoekstempo flink moeten opvoeren.
Onder het gezamenlijke merk Horse ontstond een elektromotor die in de eerste plaats bedoeld is voor hybride voertuigen. De opgegeven efficiëntie overtreft verreweg de meeste aandrijfunits die vandaag de dag worden geproduceerd — en de sleutel daartoe is een bijzonder type staal in de stator met een ongeordende atomaire structuur.
De motor Amorfo — wat zit er achter die naam?
Horse is het bedrijf dat Renault en de Chinese groep Geely samen hebben opgericht om moderne aandrijftechnologie te ontwikkelen. Hun nieuwste creatie is een elektromotor met de naam Amorfo, speciaal ontworpen voor plug-in hybrides en voertuigen met een verlengd rijbereik.
De naam is niet toevallig gekozen — hij verwijst rechtstreeks naar het statormateriaal. Gewone elektromotoren maken gebruik van kristallijn staal, waarbij de atomen in een regelmatig rooster zijn gerangschikt. De Amorfo-motor steunt daarentegen op amorf staal met een chaotische atomaire structuur. Juist die eigenschap beperkt de energieverliezen door het magnetisch veld drastisch, vooral bij hogere frequenties.
Volgens Horse gaat het niet om loutere marketingpraat. Het opgegeven vermogen bedraagt 190 pk en het koppel bereikt 360 newtonmeter — parameters die ruimschoots volstaan voor hybride SUV’s, compacte modellen en grotere elektrische sedan’s.
Plaatjes dunner dan een mensenhaar — zo worden verliezen teruggedrongen
Een van de technisch meest indrukwekkende kenmerken 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 gangbare elektromotoren in auto’s.
Zulke extreem dunne lagen beperken de zogenoemde wervelstromen aanzienlijk. Dat is een fysisch verschijnsel waarbij er in het metaal ongewenste stromen worden opgewekt die in warmte omzetten en zo energieverliezen veroorzaken. De vuistregel is eenvoudig: hoe dunner het plaatje, hoe zwakker dit effect en hoe meer energie er effectief in beweging wordt omgezet.
Horse meldt dat de interne motorverliezen ten opzichte van een referentieontwerp met ongeveer 50 procent worden verminderd bij gelijkblijvende prestatiewaarden. In de praktijk betekent dit 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 nauwkeurigheid van bewerking en montage.
Hoe verhoudt de Amorfo zich tot de concurrentie?
Hedendaagse elektrische aandrijvingen in personenwagens halen doorgaans een efficiëntie van 93 tot 97 procent. De werkelijke waarden verschillen naargelang belasting, temperatuur, toerental en het specifieke constructieontwerp. Op het eerste gezicht lijkt een stijging van één à twee procent weinig indrukwekkend.
In de energiesector telt elk procent echter echt mee — zeker als je denkt aan grote wagenparken en miljoenen gereden kilometers per jaar. Voor fabrikanten opent een hogere efficiëntie bovendien een interessante mogelijkheid: hetzelfde rijbereik halen met een kleinere batterij, wat zowel het gewicht als de productiekosten verlaagt.
- Standaard elektromotoren in personenwagens halen 93 tot 97 procent efficiëntie
- De Amorfo-motor claimt 98,2 procent onder laboratoriumomstandigheden
- Elk procent besparing vertaalt zich rechtstreeks in een lager verbruik uit de batterij of de brandstoftank
- Een hogere efficiëntie maakt het mogelijk een kleinere batterij te gebruiken bij hetzelfde praktische rijbereik
- De besparing is het meest uitgesproken bij langdurig dagelijks gebruik
- Bedrijfsvloten merken het verschil vooral in de operationele kosten
- Lagere warmteverliezen verminderen de belasting van het koelsysteem van het hele voertuig
Eén belangrijke kanttekening bemoeilijkt het beeld: de genoemde efficiëntie van 98,2 procent is gebaseerd op tests onder strikt gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. In het dagelijkse gebruik spelen tal van variabelen een rol die op een testbank niet perfect zijn na te bootsen.
Laboratorium versus de realiteit van alledag
Het gewone rijverkeer 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 wegomstandigheden.
Fabrikanten publiceren doorgaans de maximale efficiëntie behaald in het ideale bedrijfspunt, niet het gemiddelde over een volledige rijcyclus. Onafhankelijke laboratoria komen bovendien meestal uit op resultaten die licht lager liggen dan wat de promotiematerialen vermelden.
Horse heeft nog niet bekendgemaakt in welke concrete voertuigen en in welke configuratie de Amorfo-motor zal worden ingezet. Het bedrijf schat wel dat na verrekening van het volledige hybridesysteem — batterij, omvormer, versnellingsbak en verdere componenten — de reële energiebesparing ongeveer één procent zal bedragen.
Reële energiebesparing: één procent op systeemniveau
Eén procent energiebesparing per voertuig klinkt bescheiden. Maar op de schaal van duizenden wagens in één vloot en honderden miljoenen gereden kilometers per jaar gaat het om enorme hoeveelheden bespaarde elektriciteit of brandstof. Bij een typisch jaarlijks rijbereik van 20.000 tot 30.000 kilometer en een lange levensduur van het voertuig begint zo’n winst merkbaar te worden — 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 voor hun projecten kunnen bestellen. De allereerste afnemer zal hoogstwaarschijnlijk de Renault-groep zelf zijn, samen met de bijbehorende merken. Ook andere bedrijven uit de kapitaalgroep van Geely, zoals Volvo, komen in aanmerking.
Dit type aandrijving leent zich uitstekend voor de nieuwe generatie plug-in hybrides, waarbij een laag verbruik de hoogste prioriteit heeft en geen recordprestaties. Als de opgegeven parameters worden bevestigd in seriewagens, zal de gebruiker het resultaat waarschijnlijk merken als minder frequent tanken of een groter rijbereik per laadbeurt.
Een tweede concreet voordeel is de geringere warmteproductie van de motor. Een efficiëntere aandrijving warmt minder op, waardoor het koelsysteem met een lagere belasting kan werken — en dat opent op zijn beurt ruimte voor een eenvoudigere constructie of een gewichtsreductie van bepaalde voertuigonderdelen.
Waarom fabrikanten steeds harder strijden om elk procent efficiëntie
De markt voor auto-aandrijfsystemen verandert in een duizelingwekkend tempo. Naast batterijen en stuurelektronica zijn elektromotoren uitgegroeid tot een van de voornaamste slagvelden van technologische concurrentie. Chinese automerken presenteren steeds geavanceerdere oplossingen — van verbrandingsmotoren met recordefficiëntie tot innovatieve elektrische aandrijvingen.
Europese en Japanse fabrikanten, die jarenlang domineerden op het gebied van aandrijftechnologie, moeten reageren. De introductie van een motor met een zo hoge efficiëntie is één manier om een technologische positie te handhaven en aan te tonen dat ze op het gebied van constructietechniek nog steeds iets te zeggen hebben. De ingenieurs van beide partnerbedrijven werkten jarenlang aan het Amorfo-project en testten verschillende varianten van amorfe materialen.
De ontwikkeling van aandrijvingen beïnvloedt bovendien de gehele architectuur van het voertuig. Samen met de verhoogde motorefficiëntie komen er wijzigingen in de stuursoftware, de recuperatiestrategie bij het remmen en de keuze van de versnellingsbak. Het eindresultaat ervaart de bestuurder als een vlottere werking van de aandrijving en een nauwkeurigere respons op het gaspedaal.
Over de totale levensduur van een voertuig van zo’n 200.000 kilometer tellen verschillen van één à twee procent geleidelijk op tot niet te verwaarlozen waarden. Ze weerkaatsen in de bedrijfskosten én in de koolstofvoetafdruk van een specifieke wagen. Vanuit het perspectief van de koper loont het dus de moeite om niet alleen te letten op vermogen en koppel, maar ook op de manier waarop de fabrikant de efficiëntie van de aandrijving en het volledige hybridesysteem als geheel beschrijft.
