Et unikt samarbejde mellem en fransk bilkæmpe og deres kinesiske partner har resulteret i en banebrydende hybrid drivlinje. I laboratoriet har systemet opnået en imponerende effektivitet på 98,2 procent. Hemmeligheden bag denne massive energibesparelse ligger i brugen af et yderst utraditionelt materiale i motorens stator.
Hvis disse fantastiske resultater holder stik i den egentlige masseproduktion, bliver konkurrenterne tvunget til at skrue markant op for deres egen teknologiske udvikling. Under det fælles varemærke Horse har man skabt en elmotor skræddersyet til hybridbiler. Testene viser en udnyttelsesgrad, der langt overgår langt størstedelen af de enheder, der fremstilles i dag, og gennembruddet skyldes en helt speciel ståltype.
Drivmidlet er primært tiltænkt plug-in hybrider samt biler udstyret med rækkeviddeforlænger, hvor hver eneste procent i sparet energi direkte medfører et lavere forbrug af både brændstof og strøm. Ingeniørerne bag projektet har valgt at udskifte det klassiske krystallinske materiale med amorf stål, som har en helt rodet atomstruktur. Ifølge producenten er det netop denne egenskab, der kan halvere motorens interne tab sammenlignet med traditionelle konstruktioner.
Motor Amorfo – fællesprojekt mellem Renault og den kinesiske gigant Geely
Selskabet Horse er et spændende joint venture, som er stiftet af bilproducenten Renault og den kinesiske industrigigant Geely for at udvikle morgendagens drivlinjer. Det absolut nyeste skud på stammen fra deres ingeniører er en motor døbt Amorfo, som er designet specifikt til hybridkøretøjer og elbiler med forbrændingshjælp.
Navnet er bestemt ikke grebet ud af den blå luft. Det er en direkte reference til statorens materiale, da det anvendte amorfe stål netop besidder en ustruktureret atomopbygning. Normale motorer benytter typisk krystallinsk stål, hvor atomerne ligger i et pænt og symmetrisk mønster. De særlige fysiske træk ved amorf stål gør det muligt at reducere de uundgåelige tab fra magnetfelterne, hvilket især gør sig gældende ved meget høje frekvenser.
Horse understreger kraftigt, at der ikke bare er tale om et smart markedsføringstrick. Den nye Amorfo-enhed kan prale af en effektivitet på 98,2 procent, hvilket i praksis svarer til næsten en halvering af de interne tab i forhold til en standard elmotor. Med en opgivet effekt på hele 190 hestekræfter og et moment på 360 Nm er der rigelig muskelkraft til at drive alt fra hybride SUV’er og kompakte familiebiler til store elektriske luksussedaner.
Metalplader tyndere end et menneskehår – sådan reduceres tabet
Det mest opsigtsvækkende ved den nye opfindelse er tykkelsen på de små elementer, som selve statoren er bygget af. Hver enkelt metalplade måler utrolige 0,025 millimeter. Det er cirka ti gange tyndere end det, vi normalt ser i de elmotorer, der i dag monteres i personbiler. Formålet med disse mikroskopisk tynde lag er at begrænse de såkaldte hvirvelstrømme mest muligt.
Hvirvelstrømme er et fysisk fænomen, hvor der opstår uønskede strømme i metallet, som efterfølgende omdannes til varme og dermed rent spild. Jo tyndere komponenterne er, desto svagere bliver fænomenet, hvilket lader drivlinjen omdanne strøm til fremdrift langt mere effektivt. Sammenlignet med en almindelig referencekonstruktion hævder Horse at have reduceret tabet i selve motoren med cirka 50 procent, uden at det er gået ud over hverken ydelse eller moment.
Oversat til dagligdagsbrug betyder det, at Amorfo kan levere mere brugbart arbejde med præcis det samme strømforbrug. Da mindre af den dyrebare energi går op i varme, stilles der samtidig væsentligt lavere krav til bilens kølesystem. Selvom de ultratynde amorfe stålplader byder på åbenlyse fordele, skaber de også store udfordringer på fabrikken, da de kræver en langt finere bearbejdning og en utrolig forsigtig samleproces i forhold til gængse materialer.
Sådan klarer motoren sig mod nutidens alternativer
Kigger vi på nutidens elektriske personbiler, ligger motoreffektiviteten typisk et sted mellem 93 og 97 procent. Mindre udsving forekommer alt efter belastning, udetemperatur, omdrejninger og selve motorens opbygning. På et stykke papir lyder en fremgang på et til to procent måske ikke af meget, især ikke hvis man sammenligner det med drømmen om dobbelt så mange hestekræfter.
Men når vi taler om ren og skær energieffektivitet, er hver eneste procent lig med mærkbare besparelser i virkeligheden. Det gælder specielt, når man kigger på store bilflåder og de millioner af kilometer, de tilsammen tilbagelægger. For bilmærkerne er det et utrolig stærkt kort at have på hånden for at distancere sig fra konkurrenterne – særligt når man kan opnå den eksakt samme rækkevidde og ydelse med et meget mindre og billigere batteri.
- Nutidens elmotorer i biler har typisk en effektivitet på 93 til 97 procent
- Amorfo-motoren leverer imponerende 98,2 procent i laboratorietest
- Hver vundet procent betyder direkte mindre træk på strømmen eller brændstoffet
- En forbedret udnyttelsesgrad gør det muligt at montere et mindre batteri uden at miste rækkevidde
- I praksis vil ejeren primært mærke besparelsen ved langsigtet brug af køretøjet
- Især virksomheder med store bilflåder vil opleve et markant fald i de samlede driftsomkostninger
- Det markant lavere energitab skåner samtidig bilens kølesystem for hård og unødig belastning
Hele billedet bliver dog hurtigt en smule mere komplekst, når man dykker ned i selve målemetoderne. Det imponerende tal på 98,2 procent stammer udelukkende fra producentens egne test i et topkontrolleret og lukket miljø. Ude på de åbne veje spiller utallige ukontrollerbare faktorer ind, som man simpelthen ikke kan genskabe hundrede procent perfekt på en testbænk.
Laboratorieforsøg versus virkelighedens udfordringer på vejen
Under almindelig kørsel er bilens hjerte udsat for massive ydre påvirkninger, der lynhurtigt kan forstyrre den teoretiske effektivitet. Det kan være alt lige fra isnende vinterkulde med frostgrader til brændende varm sommerasfalt. Samtidig arbejder en maskine sjældent med en konstant, optimal belastning, men skifter derimod hele tiden rytme i et meget bredt spektrum.
Dertil kommer den uundgåelige nedbrydning af materialer over tid, som rammer både isoleringen og selve stålet. Spændingen svinger op og ned, og trækbatteriets generelle tilstand ændrer sig konstant. Normalt bryster bilfabrikanterne sig af den maksimale effektivitet opnået under de mest gunstige betingelser, fremfor et realistisk gennemsnit for en almindelig pendlertur. Uafhængige testinstanser finder derfor ofte tal, der ligger et godt stykke under det, salgsafdelingen lover.
Horse har indtil videre holdt kortene tæt til kroppen omkring, hvilke specifikke bilmodeller motoren skal sidde i, hvilket gør det svært at spå om dens sande potentiale i trafikken. Udviklerne bag projektet forventer dog, at når man tager hele hybridsystemet i betragtning – altså både batteri, konverter, gearkasse og andet tilbehør – vil den samlede reelle strømbesparelse ligge på cirka én procent.
Den reelle energibesparelse gavner både tegnebog og miljø
At skære en enkelt procent af energiforbruget i en hybridbil lyder umiddelbart forsvindende lille for en enkelt familie, men ganger man det op med hundredtusindvis af køretøjer, sparer man pludselig gigantiske mængder fossilt brændstof og strøm. For folk med et årligt kørselsbehov på 20.000 til 30.000 kilometer, får denne gevinst ret hurtigt en mærkbar betydning for både budgettet og bilens samlede CO₂-regnskab.
Hver eneste brøkdel af en procent har enorm værdi for producenterne, fordi det er en hjælpende hånd til at overholde politikernes benhårde krav til fremtidig energieffektivitet. Amorfo-enheden optræder allerede i produktkataloget hos Horse, hvilket åbner dørene for, at eksterne kunder nemt kan implementere den. De første maskiner med teknologien vil med al sandsynlighed rulle af samlebåndet hos Renault og deres nærtstående bilmærker.
Det er ligeledes forventeligt, at de andre grene i Geely-koncernen, som eksempelvis Volvo, kommer til at benytte løsningen fremadrettet. Denne snedige motortype er som skræddersyet til fremtidens plug-in hybrider, hvor hovedfokus hviler tungt på økonomisk kørsel fremfor vilde accelerationstider. Hvis producentens dristige løfter bliver en realitet i gadebilledet, kan bilisterne se frem til et rart lille fald i udgifterne.
I en dagligdags hybridbil betyder det ganske enkelt lidt færre ture forbi tankstationen og længere stræk på batteriets rå kraft. En fantastisk sidegevinst er fraværet af tung varmeudvikling i motorrummet. Når hjertet kører mere ubesværet og spilder mindre energi til omgivelserne, kan ingeniørerne montere et langt mindre kølesystem. Det baner vejen for at spare dyrebare kilo i konstruktionen, hvilket i sidste ende gør bilen endnu grønnere.
Derfor kæmper bilmærkerne en indædt kamp om effektivitet
Kampen om at bygge branchens bedste drivlinjer foregår lige nu i et rygende højt tempo. Det er ikke længere kun de smarte skærme og batterier, ingeniørerne har kig på – selve den roterende elmotor er blevet den helt store kampplads. Særligt de asiatiske mærker sprøjter nyskabende opfindelser afsted og hæver konstant barren for, hvor effektivt et moderne køretøj kan skrues sammen.
De europæiske og japanske mastodonter, der i årtier har dikteret udviklingen i den globale bilindustri, er voldsomt pressede og må reagere prompte. Præsentationen af en ekstremt højeffektiv motor er den perfekte modreaktion for at bevise, at de stadig mestrer den tunge, mekaniske kunst til perfektion. Specialisterne har brugt uanede mængder af tid bag lukkede døre for at nå frem til præcis den rette legering af amorft stål til projektet.
Når et så afgørende element i bilen bliver optimeret, skaber det som regel positive ringe i vandet for hele køreoplevelsen. En mere vågen motor kræver ofte ny og skarpere software, smidigere overgange i gearene og en vildere evne til at suge bremseenergi retur til batteriet. Chaufføren bag rattet vil straks fornemme forbedringerne gennem et mere behageligt træk og kvikkere reaktioner på speederen.
Hele den voldsomme udvikling kommer i sidste ende forbrugeren til gode. Lægger man alt sammen for en bil, der i sin livstid kører 200.000 kilometer, forvandles små decimaler pludselig til solide beløb og reelle skridt for klimaet. Set fra førersædet kan det derfor absolut betale sig at grave lidt dybere i brochurerne og ikke lade sig forblænde af hestekræfterne alene, men derimod undersøge hvor sublimt de indre dele i maskinrummet udnytter hver eneste lille dråbe energi.
