Renault i partner Geely zaprezentowali nowy silnik elektryczny, który w testach laboratoryjnych traci minimalną ilość energii. Ale czy to naprawdę przełom?
Joint venture o nazwie Horse – spółka założona wspólnie przez Renault i chińskie Geely – pokazało silnik elektryczny, który według własnych pomiarów osiąga rekordową sprawność. Jednostka przeznaczona jest do napędów hybrydowych i skupia się nie na surowej mocy, lecz na jak najefektywniejszym zamienianiu energii elektrycznej w napęd.
Renault i Geely stawiają na wydajność, nie na imponujące liczby
Kiedy myślimy o samochodach elektrycznych, zwykle patrzymy najpierw na moc, przyspieszenie i zasięg. Tymczasem sprawność silnika elektrycznego odgrywa równie istotną rolę. Każdy procent strat przekłada się bezpośrednio na mniejszy zasięg z tego samego akumulatora lub wyższe zużycie paliwa w przypadku hybryd.
W tej rywalizacji o efektywność Horse prezentuje teraz nową jednostkę, która wewnętrznie nosi nazwę Amorfo. To nie jest technologia z pokazu motoryzacyjnego – to poważny układ napędowy figurujący w katalogu Horse, gotowy do produkcji seryjnej. Silnik może trafić do marek Renault, ale też do innych marek z grupy Geely, takich jak Volvo.
Horse deklaruje sprawność na poziomie 98,2 procent, podczas gdy typowe silniki elektryczne osiągają zwykle od 93 do 97 procent.
Te kilka punktów procentowych może wydawać się niewielką różnicą, lecz w branży motoryzacyjnej – rozłożone na miliony pojazdów i lata eksploatacji – oznaczają ogromne oszczędności paliwa i energii elektrycznej.
Serce innowacji: amorficzna stal w stojanie silnika
To, co wyróżnia ten silnik, nie leży w elektronice ani oprogramowaniu, lecz w materiale zastosowanym do budowy stojana – nieruchomej części otaczającej wirnik, która wytwarza pole magnetyczne. Zamiast klasycznej stali krystalicznej Horse użył tak zwanej stali amorficznej.
W zwykłej stali atomy ułożone są w uporządkowaną sieć krystaliczną. W stali amorficznej ta regularność zanika – atomy rozmieszczone są bardziej chaotycznie. Pozornie to drobnostka, lecz zmienia właściwości magnetyczne materiału w sposób zasadniczy. Substancja traci znacznie mniej energii podczas ciągłych zmian pola magnetycznego – a dokładnie to dzieje się w pracującym silniku elektrycznym.
Cieńsze niż ludzki włos
Stojan zbudowany jest z niezwykle cienkich blach stalowych. W silniku Amorfo mają one zaledwie 0,025 milimetra grubości. To około dziesięć razy mniej niż w przeciętnym silniku elektrycznym, a nawet mniej niż średnia grubość ludzkiego włosa.
Tak ekstremalnie cienkie warstwy ograniczają tzw. straty wirowe – małe prądy elektryczne, które samoczynnie przepływają przez metal wystawiony na zmienne pole magnetyczne. Normalnie pochłaniają one energię, nie przyczyniając się w żaden sposób do napędzania pojazdu.
- Materiał: amorficzna stal zamiast klasycznej stali elektrotechnicznej
- Grubość blach: 0,025 mm (około dziesięć razy mniej niż standardowo)
- Cel: zmniejszenie strat wewnętrznych silnika o połowę w porównaniu z konwencjonalnymi jednostkami
- Deklarowana sprawność: maksymalnie 98,2 procent
Horse mówi o przepołowieniu strat wewnętrznych silnika. W praktyce oznacza to, że niemal cała energia elektryczna wpływająca do silnika faktycznie zamienia się w siłę napędową, zamiast rozpraszać się w postaci ciepła.
Moc i moment obrotowy: odpowiednie dla nowoczesnych hybryd
Silnik Amorfo jest nie tylko wydajny, ale też oferuje parametry wystarczające dla szerokiej gamy pojazdów. Moc maksymalna wynosi około 190 KM, a moment obrotowy 360 Nm. Stawia to jednostkę w tej samej kategorii co układy napędowe stosowane w wielu obecnych hybrydach plug-in i modelach elektrycznych z napędem na przednią lub tylną oś.
Dla typowego rodzinnego samochodu to więcej niż wystarczy. Producent może zastosować silnik:
- jako główny napęd w hybrydzie plug-in
- jako silnik elektryczny w hybrydzie szeregowej z przedłużaczem zasięgu
- lub jako jednostkę napędzającą przednią albo tylną oś w pełni elektrycznego modelu
Dzięki wysokiej sprawności producent może wybrać: zachować tę samą pojemność baterii i uzyskać nieco większy zasięg, albo zamontować mniejszy akumulator, który pokona taką samą odległość. W przypadku hybryd możliwe jest zmniejszenie zbiornika paliwa lub obniżenie zużycia – bez żadnej odczuwalnej różnicy w osiągach dla kierowcy.
W praktyce: zużycie niższe o około 1 procent
Na poziomie całego układu – czyli kompletnego napędu hybrydowego z silnikiem spalinowym, falownikiem, akumulatorem i skrzynią biegów – Horse szacuje, że całkowite zużycie energii spadnie o około 1 procent. Brzmi skromnie, ale w branży motoryzacyjnej takie kroki są często realną drogą do redukcji emisji.
Jeden procent oszczędności wydaje się niewielki, lecz zastosowany w milionach samochodów i miliardach kilometrów daje w sumie gigantyczne ilości zaoszczędzonej energii.
Warto zaznaczyć: podawane 98,2 procent to wartość szczytowa, zmierzona w idealnych warunkach na stanowisku testowym. W codziennej jeździe znaczenie mają temperatura, obciążenie, prędkość obrotowa i starzenie się materiałów. Rzeczywiste korzyści mogą być nieco niższe.
Laboratorium kontra codzienny korek na autostradzie
Producenci samochodów testują silniki i układy napędowe w ściśle kontrolowanych warunkach – po to, by uczciwie porównywać różne projekty. Tyle że samochód rzadko jeździ w idealnych okolicznościach: mróz zimą, upał latem, korki, krótkie trasy, duże obciążenie czy przyczepa za autem zmieniają obraz całkowicie.
Niezależne instytuty badawcze regularnie odnotowują rozbieżności między danymi fabrycznymi a wynikami z rzeczywistej eksploatacji. Ten silnik nie będzie wyjątkiem. Dopóki pierwsze modele wyposażone w tę technologię nie trafią na rynek i nie zostaną zmierzone przez redakcje testowe oraz niezależnych rzeczoznawców, wartość 98,2 procent pozostaje przede wszystkim parametrem teoretycznym.
Dlaczego producenci zadają sobie tyle trudu dla jednego procenta
Na całym świecie producenci samochodów są pod coraz większą presją, by obniżać zużycie paliwa i emisję CO₂. Dotyczy to także hybryd i pojazdów elektrycznych, bo produkcja akumulatorów i miks energetyczny wciąż generują znaczące emisje. Dlatego każdy krok w kierunku wyższej sprawności napędu bezpośrednio zmniejsza całkowity ślad środowiskowy pojazdu.
Dla przeciętnej hybrydy zużywającej na przykład 6 litrów na 100 kilometrów, poprawa o 1 procent to mniej więcej 0,06 litra mniej na każde sto kilometrów. Na 200 000 kilometrów daje to już blisko 120 litrów benziny zaoszczędzonej na jeden samochód. Kiedy takie silniki montuje się w setkach tysięcy albo milionach pojazdów, oszczędności rosną do dziesiątek milionów litrów paliwa, które nigdy nie trafiają do zbiornika.
| Sprawność silnika | Wpływ na zużycie energii (orientacyjnie) |
|---|---|
| 94% | obecny standard, więcej strat w postaci ciepła |
| 97% | wydajny nowoczesny silnik, mniejsze straty energii |
| 98,2% | poziom rekordowy, najbardziej odczuwalny w skali dużej floty |
Jednocześnie coraz ostrzejsze normy obowiązujące w Europie, Chinach i innych regionach zmuszają producentów do sięgania po każdy dostępny punkt procentowy. Technologie takie jak amorficzna stal mogą decydować o tym, czy dany model spełni przyszłe wymagania emisyjne – czy też nie.
Co to oznacza dla kierowców w nadchodzących latach?
Horse nie ujawnił jeszcze, w którym konkretnym modelu silnik Amorfo zadebiutuje jako pierwszy ani kiedy dokładnie to nastąpi. Jednostka figuruje jednak w katalogu joint venture, co oznacza, że technologia jest gotowa do produkcji i może pojawić się w kolejnych generacjach hybryd Renault oraz marek z grupy Geely.
Dla kierowców przełoży się to prawdopodobnie nie na spektakularne nowe funkcje, lecz na nieco lepsze wyniki zużycia i emisji. Na wyświetlaczu różnica będzie widoczna jako odrobinę niższa liczba kWh na 100 kilometrów w wariancie elektrycznym lub kilka setnych litra mniej paliwa w hybrydzie.
Czym dokładnie jest sprawność silnika?
Pojęcie sprawności pojawia się często, ale bywa trudne do wyobrażenia. W silniku elektrycznym chodzi o stosunek energii elektrycznej, którą do niego dostarczamy, do mechanicznej energii, która wychodzi z niego jako siła napędowa na wale.
Sprawność 100 procent oznaczałaby, że cała energia zamienia się w ruch – bez żadnych strat cieplnych ani tarcia. W rzeczywistości jest to niemożliwe. Mimo to nowoczesne silniki elektryczne osiągają od 93 do 97 procent, co jest już imponującym wynikiem. Krok w kierunku 98 procent pokazuje, jak dopracowana jest obecna technologia i jak wiele wysiłku kosztuje każdy kolejny punkt procentowy.
Osoby rozważające zakup samochodu elektrycznego lub hybrydowego powinny więc zwracać uwagę nie tylko na pojemność akumulatora czy liczbę koni mechanicznych, ale też na to, jak sprawnie układ napędowy gospodaruje energią. Nieco mniejszy akumulator połączony z wyjątkowo wydajnym silnikiem może w praktyce osiągać taki sam zasięg jak większy pakiet bateryjny z mniej efektywnym napędem – przy jednoczesnie niższej masie i cenie pojazdu.
