Een opmerkelijke efficiëntie van 98,2 procent dankzij een bijzondere samenwerking
Een gezamenlijk project tussen de Franse automaker en een Chinese partner heeft geleid tot een hybride aandrijfsysteem dat onder laboratoriumomstandigheden een rendement van 98,2 procent behaalt. Het geheim achter deze energiebesparing schuilt in een onconventioneel materiaal in de stator.
Als deze resultaten in de serieproductie bevestigd worden, zullen concurrenten gedwongen zijn hun eigen technologieontwikkeling te versnellen. Onder het gezamenlijke merk Horse is er een elektromotor ontwikkeld voor hybridevoertuigen die tijdens tests een rendement van 98,2 procent haalt. Dat is beter dan de meeste momenteel geproduceerde eenheden, en de sleutel daartoe is naar verluidt een nieuw type staal in de stator.
Motor Amorfo – een gezamenlijk project van Renault en de Chinese groep Geely
Horse is een bedrijf dat werd opgericht door automaker Renault en de Chinese groep Geely, met als doel het ontwikkelen van moderne aandrijfeenheden. Het meest recente resultaat van het ingenieurswerk is een motor genaamd Amorfo, primair ontworpen voor hybrides en voertuigen met een verlengd rijbereik.
De naam is niet toevallig. Ze verwijst rechtstreeks naar het materiaal van de stator — het gebruikte amorfe staal heeft een ongeordende atomaire structuur. In conventionele motoren wordt kristallijn staal gebruikt, waarbij de atomen zich rangschikken in een regelmatig rooster. De fysische eigenschappen van amorf staal maken het mogelijk om de verliezen door magnetische beïnvloeding te verminderen, vooral bij hoge frequenties.
Volgens Horse gaat het om meer dan louter marketing. De Motor Amorfo bereikt een rendement van 98,2 procent, wat neerkomt op ongeveer de helft van de interne verliezen ten opzichte van een typisch elektrisch aandrijfsysteem. Het opgegeven vermogen bedraagt 190 pk en een koppel van 360 newtonmeter, wat ruim voldoende is voor hybride-SUV’s, compacte wagens en grotere sedans met elektrische aandrijving.
Plaatjes dunner dan een mensenhaar – zo worden de verliezen beperkt
Het meest indrukwekkende aspect is de dikte van de elementen waaruit de stator is samengesteld. Elke afzonderlijke plaat meet slechts 0,025 millimeter. Dat is ongeveer tien keer dunner dan bij typische elektromotoren in auto’s. Deze uiterst dunne lagen helpen om zogenaamde wervelstromen te minimaliseren.
Wervelstromen zijn een fenomeen waarbij ongewenste stroompatronen in het metaal worden geïnduceerd, die omgezet worden in warmte en zo energieverliezen veroorzaken. Hoe dunner de elementen, hoe zwakker dit verschijnsel, en hoe efficiënter de aandrijfeenheid stroom omzet in beweging. Horse meldt een verliesreductie in de motor zelf van ongeveer 50 procent ten opzichte van een referentieontwerp, terwijl de vermogens- en koppelparameters behouden blijven.
In de praktijk betekent dit dat de motor bij hetzelfde stroomverbruik meer nuttig werk kan verrichten. Er gaat minder energie verloren als warmte, waardoor de eisen aan het koelsysteem afnemen. De dunne platen van amorf staal vormen echter een technologische uitdaging tijdens de productie, omdat ze nauwkeurigere bewerking en voorzichtigere montage vereisen dan standaardmaterialen.
Hoe verhoudt dit resultaat zich tot andere motoren?
Huidige elektrische aandrijfsystemen in personenwagens halen doorgaans een rendement van tussen de 93 en 97 procent. De verschillen hangen af van belasting, temperatuur, toerental en het specifieke ontwerp. Op papier lijkt een stijging van één à twee procent misschien niet indrukwekkend, vergeleken met bijvoorbeeld een verdubbeling van het vermogen.
Op het vlak van energiebesparing betekent elk procent echter echte winst, zeker wanneer het gaat over grote wagenparken en miljoenen gereden kilometers. Voor fabrikanten is het bovendien een middel om een concurrentievoordeel op te bouwen — zeker wanneer vergelijkbare prestaties en rijbereik bereikt kunnen worden met een kleiner batterijpakket.
- Moderne elektromotoren in personenwagens halen een rendement van 93 tot 97 procent
- De Motor Amorfo claimt 98,2 procent onder laboratoriumomstandigheden
- Elk procent besparing betekent lager verbruik van de batterij of motor
- Een hoger rendement maakt een kleinere batterij mogelijk bij hetzelfde rijbereik
- In de praktijk zal de besparing zichtbaar worden bij langdurig gebruik van het voertuig
- Bedrijfswagenparken zullen het verschil het sterkst merken in de exploitatiekosten
- Lagere verliezen betekenen ook minder belasting van het koelsysteem
Het totaalplaatje wordt bemoeilijkt door de meetomstandigheden. Het opgegeven rendement van 98,2 procent is afkomstig van tests die het bedrijf uitvoerde onder strikt gecontroleerde condities. Bij dagelijks gebruik duiken er factoren op die moeilijk perfect te reproduceren zijn op een testbank.
Laboratorium versus de realiteit op de weg
Tijdens normaal rijden wordt een voertuig beïnvloed door tal van factoren die het werkelijke rendement van de aandrijfeenheid bepalen. Denk aan temperatuurschommelingen van winterse vrieskou tot gloeiend zomers asfalt. De motor werkt niet voortdurend in één optimaal punt, maar onder deellast over een breed toerentalbereik.
Daar komt ook de veroudering van materialen bij, zoals isolatie en het staal zelf. Spanning en de prestaties van de tractiebatterij fluctueren eveneens. Fabrikanten vermelden doorgaans het maximale rendement binnen een bepaald werkgebied en niet een gemiddelde over de volledige rijcyclus. Onafhankelijke laboratoria komen vaak tot lagere resultaten dan de reclamefolders beloven.
Horse maakt nog niet bekend in welke wagens en in welke configuratie deze motor zal worden toegepast, waardoor het moeilijk is in te schatten hoe hij zich zal gedragen in een afgewerkt voertuig. Het bedrijf achter het project schat dat de totale energiebesparing — wanneer het volledige hybridsysteem wordt meegerekend, inclusief batterij, omvormer, versnellingsbak en overige uitrusting — ongeveer één procent bedraagt.
Reële energiebesparing – ongeveer één procent in het totale systeem
Een verbruiksreductie van één procent bij een hybride lijkt misschien verwaarloosbaar op de schaal van één auto, maar verspreid over duizenden exemplaren komt dat neer op enorme hoeveelheden bespaarde elektriciteit of brandstof. Bij een jaarlijks kilometrage van 20.000 tot 30.000 kilometer, gecombineerd met bedrijfswagenparken en een lange gebruiksduur, begint zo’n voordeel echt te tellen — zowel voor de bestuurder als voor de CO₂-balans.
Voor fabrikanten telt zelfs de kleinste fractie van een procent, omdat het hen kan helpen om aan steeds strengere energie-efficiëntienormen te voldoen. De Motor Amorfo staat al in de catalogus van Horse, wat betekent dat klanten van het bedrijf hem op elk moment kunnen bestellen voor hun projecten. De eerste afnemer zal hoogstwaarschijnlijk de Renault-groep zelf zijn, inclusief de gelieerde merken.
Ook andere bedrijven binnen de kapitaalgroep van Geely, zoals Volvo, komen in aanmerking. Dit type motor is bijzonder geschikt voor de volgende generatie plug-in hybrides, waarbij een laag energieverbruik prioriteit krijgt boven recordprestaties. Als de opgegeven specificaties bevestigd worden in seriewagens, zullen gebruikers dit in de eerste plaats merken als een lager dagelijks energieverbruik.
Bij een hybride kan dat betekenen: minder tankbeurten per jaar of een groter elektrisch rijbereik op één laadbeurt van de tractiebatterij. Een bijkomend voordeel is de verminderde warmteafgifte van de motor zelf. Een efficiëntere aandrijfeenheid warmt minder op, waardoor het koelsysteem met een lagere belasting kan werken. Dat opent op zijn beurt mogelijkheden om de voertuigconstructie te vereenvoudigen of het gewicht van bepaalde componenten te verminderen.
Waarom wedijveren fabrikanten om het rendement van aandrijfeenheden?
De markt voor auto-aandrijfsystemen verandert sneller dan tien jaar geleden. Naast batterijen en stuurelektronica zijn elektromotoren zelf een competitief strijdtoneel geworden. Chinese merken presenteren steeds geavanceerdere ontwerpen — van verbrandingsmotoren met recordrendementen tot innovatieve elektrische aandrijfsystemen.
Europese en Japanse bedrijven die jarenlang de aandrijflijnmarkt domineerden, zijn verplicht te reageren. Een motor met een zeer hoog rendement presenteren is een manier om de eigen positie te handhaven en aan te tonen dat men technisch nog steeds veel in huis heeft. Onderzoekers van beide bedrijven werkten jarenlang aan het project en testten verschillende varianten van amorfe materialen.
De ontwikkeling van aandrijfeenheden beïnvloedt de totale architectuur van het voertuig. Naast efficiëntieverbeteringen duiken er vaak ook wijzigingen op in de stuursoftware, de strategie voor het terugwinnen van remenergie of de keuze van de versnellingsbak. De eindgebruiker ervaart dit als een vlottere aandrijving en een betere respons op het gaspedaal.
Het is vermeldenswaard dat motorontwikkeling de algehele rijervaring beïnvloedt. Voor een voertuig dat tijdens zijn levensduur 200.000 kilometer aflegt, kunnen verschillen in de orde van één à twee procent aanzienlijk oplopen. Dat weerspiegelt zich zowel in de exploitatiekosten als in de CO₂-voetafdruk van het individuele voertuig. Vanuit het perspectief van de gebruiker loont het de moeite om niet alleen naar vermogen en koppel te kijken, maar ook aandacht te besteden aan hoe de fabrikant het rendement van de aandrijfeenheid en het totale systeem beschrijft.
